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JavaScript 在浏览器中的执行机制-变量提升

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站长
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既然说到了 JavaScript，那么就会绕不过去执行上下文，只有理解了执行上下文才能更好的理解 JavaScript 本身，比如变量提升、栈溢出、作用域和闭包等。

不过本部分不是专门讲解 JavaScript 的，所有不会对 JavaScript 本身做过多介绍，主要从 JavaScript 的执行顺序开始介绍一下 JavaScript 是怎样运行的。

首先先看一下下面的代码：

作为前端大家都知道上面的代码是同步的会顺序执行，那么输出应该是：

  • 当执行第一行时因为 showName 方法还没有定义应该会报错。
  • 同样执行第二行时因为变量 name 也没有定义所有也会报错。

但是如下图执行结果跟我们想的并不一样：

JavaScript 在浏览器中的执行机制-变量提升

第1行输出 “function showName run”，第2行输出 “undefined”，这和前面想象中的顺序执行有点不一样啊！

上面结果可以看出函数或者变量可以在定义之前使用，如果没有定义代码还能正常执行吗，可以参考下面代码去掉第三行 myName 的定义：

showName()
console.log(myname)
function showName() {
  console.log('function showName run')
}

JavaScript 在浏览器中的执行机制-变量提升

使用了未定义的变量——执行报错

从上面两段代码的执行结果来看，我们可以得出如下三个结论。

  1. 在执行过程中，若使用了未声明的变量，那么JavaScript执行会报错。
  2. 在一个变量定义之前使用它，不会出错，但是该变量的值会为undefined，而不是定义时的值。
  3. 在一个函数定义之前使用它，不会出错，且函数能正确执行。

第一个结论很好理解，因为变量没有定义，这样在执行JavaScript代码时，就找不到该变量，所以JavaScript会抛出错误。

但是对于第二个和第三个结论，就挺让人费解的，要解决这两个问题就要明白接下来我们要介绍的内容-变量提升。

变量提升

在正式了解变量提升之前，我们需要先理解两个 JavaScript 概念声明和赋值。

这段代码可以这样拆解看：

JavaScript 在浏览器中的执行机制-变量提升

上面说明了变量的声明和赋值，接下来说一下函数的声明和赋值：

function foo(){
  console.log('foo')
}

var bar = function(){
  console.log('bar')
}

第一个函数foo是一个完整的函数声明，也就是说没有涉及到赋值操作；第二个函数是先声明变量bar，再把function(){console.log('bar')}赋值给bar。为了直观理解，你可以参考下图：

JavaScript 在浏览器中的执行机制-变量提升

通过上面我们了解了变量和函数的声明和赋值了，接下来说一说什么是变量提升。

所谓的变量提升就是指 JavaScript 代码在执行过程中， JavaScript 引擎把变量和函数的声明部分提升到代码开头的”行为“。变量提升后，会给变量设置默认值，这个默认值就是我们熟悉的 undefined 。

具体变化如下代码：

可以通过下图更直观的感受：

JavaScript 在浏览器中的执行机制-变量提升

从图中可以看出，对原来的代码主要做了两处调整：

通过这两步，就可以实现变量提升的效果。你也可以执行这段模拟变量提升的代码，其输出结果和第一段代码应该是完全一样的。

通过这段模拟的变量提升代码，明白了可以在定义之前使用变量或者函数的原因——函数和变量在执行之前都提升到了代码开头。

let和const会变量提升吗？

我们执行下面代码进行尝试：

JavaScript 在浏览器中的执行机制-变量提升

上图的报错为：ReferenceError: Cannot access 'variable' before initialization。和未定义的的报错不同，未定义报错如下

JavaScript 在浏览器中的执行机制-变量提升 由此可见，用 var 定义的变量可以在声明之前被访问而不报错，但是用 let 或 const 定义的变量却不行。

由 let 或 const 定义的变量提升时不会默认初始化，所以在声明之前访问会报错：ReferenceError: Cannot access 'variable' before initialization。

然而由 var 定义的变量提升时会被初始化为默认值 undefined，所以在声明之前访问会得到 undefined。 这里面就是涉及到了一个概念 暂时性死区,let/const 定义的变量被提升却无法正常访问，是因为存在暂时性死区（Temporal Dead Zone） 。

JavaScript 代码的执行顺序

通过上面介绍变量提升，你可能会觉得变量和函数会在物理层面中被移动到代码最前面，就是我们图中展示的那样，但是，实际上变量和函数声明在代码里的位置并不会改变，而是在编译阶段被 JavaScript 引擎放入到内存中，你没看错，一段 JavaScript 代码在被执行前需要 JavaScript 引擎编译，编译完成后才会被执行，如下图所示：

JavaScript 在浏览器中的执行机制-变量提升

1.编译阶段

编译和变量提升有什么关系呢？我们可以从下面两部分代码来看：

第一部分：变量提升部分的代码。

var myName = undefined
function showName() {
    console.log('function showName run');
}

第二部分：执行部分的代码。

可以把JavaScript的执行流程细化，如下图所示：

JavaScript 在浏览器中的执行机制-变量提升

从上图可以看出，输入一段代码，经过编译后，会生成两部分内容：执行上下文（Execution context）和可执行代码。

执行上下文是JavaScript执行一段代码时的运行环境，比如调用一个函数，就会进入这个函数的执行上下文，确定该函数在执行期间用到的诸如this、变量、对象以及函数等。

可以用下面的伪代码简单的理解环境变量对象：

VariableEnvironment:
     myname -> undefined, 
     showName ->function : {console.log(myname)

接下来看一下生成环境变量的过程：

  • 第1行和第2行，由于这两行代码不是声明操作，所以JavaScript引擎不会做任何处理；
  • 第3行，由于这行是经过var声明的，因此JavaScript引擎将在环境对象中创建一个名为 myName的属性，并使用 undefined 对其初始化；
  • 第4行，JavaScript引擎发现了一个通过 function 定义的函数，所以它将函数定义存储到堆(HEAP）中，并在环境对象中创建一个showName的属性，然后将该属性值指向堆中函数的位置。

这样就生成了变量环境对象。接下来JavaScript引擎会把声明以外的代码编译为字节码,可以类比如下的伪代码：

好了，现在有了执行上下文和可执行代码了，那么接下来就到了执行阶段了。

2. 执行阶段

JavaScript引擎开始执行“可执行代码”，按照顺序一行一行地执行。下面我们就来一行一行分析下这个执行过程：

代码中出现相同的变量或者函数怎么办？

现在你已经知道了，在执行一段JavaScript代码之前，会编译代码，并将代码中的函数和变量保存到执行上下文的变量环境中，那么如果代码中出现了重名的函数或者变量，JavaScript引擎会如何处理？

我们先看下面这样一段代码：

分析这两次调用打印出来的值是什么吗？

完整执行流程：

综上所述，一段代码如果定义了两个相同名字的函数，那么最终生效的是最后一个函数。

总结

好了，今天就到这里，下面我来简单总结下今天的主要内容：

  • JavaScript 代码执行过程中，需要先做变量提升，而之所以需要实现变量提升，是因为 JavaScript 代码在执行之前需要先编译。
  • 在编译阶段，变量和函数会被存放到变量环境中，变量的默认值会被设置为 undefined；在代码执行阶段，JavaScript 引擎会从变量环境中去查找自定义的变量和函数。
  • 如果在编译阶段，存在两个相同的函数，那么最终存放在变量环境中的是最后定义的那个，这是因为后定义的会覆盖掉之前定义的。

以上就是今天所讲的主要内容，当然，学习这些内容并不是让你掌握一些 JavaScript 小技巧，其主要目的是让你清楚JavaScript的执行机制：先编译，再执行。