浅谈JavaScript 的运行机理

——hechangmin@gmail.com  2010.10

这个话题看似简单，其实笔者是几次三番的下笔，又几次三番的放弃。因为这个内容，对于很多JavaScript的开发人员来讲都是一知半解的，当然笔者也在其中，今天之所以出来献丑了，首先是有了更深的认识，其次微博上有人说“献丑是进步”，如果献丑那必定是有同道之人能指出纰漏，那对于笔者本人来讲何尝不是进步呢？深表赞同！

今天会以几个小小的实例来解读这个课题。希望能与大家共勉。

首先得先了解JavaScript执行起来的流程，笔者先简单画了一个javascript的执行流程图：

重点解释的有三步：词法分析、预解析、执行。

script代码段：用script标签分隔的js代码或引入的js文件。

(1). 预解析

我们先从几个常见的javascript 小题目入手，请大家先看看下面的范例输出什么？

<script type="text/javascript">

    alert(i); // ?

    var i = 1;

</script>

对于javascript的从业者可以试着运行下。看看你的答案和实际输出一致吗？别小看这样两行脚本，这样的题目被当作JavaScript的笔试或者面试题目是常有的事情。

实际输出结果为：“undefined”,

这种现象被称成“预解析”：JavaScript脚本引擎优先解析var变量和function定义。在预解析完成后，才会执行代码。

由于变量i 是被 var声明的，而被优先解析。所以可以理解为在 alert(i) 执行时候，程序前面已经有 var i;

所以上面代码等效解释为：

<script type="text/javascript">

    var i;

alert(i); // 对于被声明，但未赋值过的i，输出‘undefined’的结果，是不应该有任何歧义了吧。

    i = 1;

</script>

注意：预解析不会报错，因为他只解析正确的声明。

(2). 解释（主要指词法分析，生成语法树的过程）

请注意，这里‘解释’的定义是笔者自己方便理解自己定义的，而这个‘解释’并不在预解析之后。

我们知道JavaScript是脚本语言，脚本语言是相对于高级编译型语言而言他是解释性的。解释性语言没有编译成二进制代码，但是要进入到运行阶段，都应该是会经过词法分析、语法分析生成语法树、语义检查过程，笔者把这个环节叫做“解释”，如果读者有更科学的名字记得告诉我。

解释性语言在生成语法树后，就可以执行了。（这个跟脚本引擎编译器有关）

在这个过程中，有语法检查（比如括号是否匹配），发现无法生成语法树，则报错，结束整个代码块的解析。

(3) 执行 与 作用域

引入我们的第二个示例代码：

<script type="text/javascript">

    alert(i); // error: i is not defined.

    i = 1;

</script>

听说JavaScript 变量可以直接用，那为什么还报运行时脚本错误？—— i 未定义.

执行过程，需要理解JavaScript的作用域机制，JavaScript变量的作用域是在定义时决定而不是执行时决定，也就是说词法作用域取决于源码，编译器通过静态分析就能确定，因此词法作用域也叫做静态作用域（static scope）。但需要注意，with和eval的语义无法仅通过静态技术实现，实际上，只能说JS的作用域机制非常接近lexical scope.

JS引擎在执行每个函数实例时，都会创建一个执行环境（execution context）。execution context中包含一个调用对象（call object）, 调用对象是一个scriptObject结构，用来保存内部变量表varDecls、内嵌函数表funDecls、父级引用列表upvalue等语法分析结构（注意：varDecls和funDecls等信息是在预解析阶段就已经得到，并保存在语法树中。函数实例执行时，会将这些信息从语法树复制到scriptObject上）。scriptObject是与函数相关的一套静态系统，与函数实例的生命周期保持一致。

lexical scope是JS的作用域机制，还需要理解它的实现方法，这就是作用域链（scope chain）。scope chain是一个name lookup机制，首先在当前执行环境的scriptObject中寻找，没找到，则顺着upvalue到父级scriptObject中寻找，一直lookup到全局调用对象（global object）。

当一个函数实例执行时，会创建或关联到一个闭包（closure）。 scriptObject用来静态保存与函数相关的变量表，closure则在执行期动态保存这些变量表及其运行值。closure的生命周期有可能比函数实例长。函数实例在活动引用为空后会自动销毁，closure则要等要数据引用为空后，由JS引擎回收（有些情况下不会自动回收，就导致了内存泄漏）。

别被上面的一堆名词吓住，一旦理解了执行环境、调用对象、闭包、词法作用域、作用域链这些概念，JS语言的很多现象都能迎刃而解。

小结

“预解析”，其实是在的‘解释’阶段完成，并存储在语法树中。当执行到函数实例时，会将varDelcs和funcDecls从语法树中复制到执行环境的scriptObject上。

对于示例解析：

未定义变量意味着在scriptObject的变量表中找不到，JS引擎会沿着scriptObject的upvalue往上寻找，如果都没找到，对于写操作i = 1; 最后就会等价为 window.i = 1; 给window对象新增了一个属性。对于读操作，如果一直追溯到全局执行环境的scriptObject上都找不到，就会产生运行期错误。

最后，留个问题给大家：

<script type="text/javascript">

    var arg = 1;

    function foo(arg) {

        alert(arg);

        var arg = 2;

    }

    foo(3);

</script>

请问alert的输出是什么？