javascript运行机制之执行顺序详解

从一个简单的问题谈起:

JavaScript是怎么来进行解析的吗?它的执行顺序又是如何的呢?在了解这些之前,我们先来认识几个重要的术语:

<script type="text/javascript">     
alert(i);   
var i = 1;     
</script>

1、代码块

输出结果是undefined,
这种现象被称成“预解析”:JavaScript引擎会优先解析var变量和function定义。在预解析完成后,才会执行代码。如果一个文档流中包含多个script代码段(用script标签分隔的js代码或引入的js文件).

  JavaScript中的代码块是指由<script>标签分割的代码段。例如:

运行顺序是:

step1. 读入第一个代码段
step2. 做语法分析,有错则报语法错误(比如括号不匹配等),并跳转到step5
step3.
对var变量和function定义做“预解析”(永远不会报错的,因为只解析正确的声明)
step4. 执行代码段,有错则报错(比如变量未定义)
step5. 如果还有下一个代码段,则读入下一个代码段,重复step2
step6. 结束

上面的分析,已经能解释很多问题了,但老觉得欠缺点什么。比如step3里,“预解析”究竟是怎么回事?还有step4里,看下面的例子:

<script type="text/javascript">     
alert(i); // error: i is not defined.     
i = 1;     
</script>

为什么第一句会导致错误?JavaScript中,变量不是可以不定义吗?

<script
type=”text/javascript”>

编译过程

时间如白马过隙,书柜旁翻开恍如隔世般的《编译原理》,熟悉而又陌生的空白处有着这样的笔记:

对于传统编译型语言来说,编译步骤分为:词法分析、语法分析、语义检查、代码优化和字节生成。

但对于解释型语言来说,通过词法分析和语法分析得到语法树后,就可以开始解释执行了。

简单地说,词法分析是将字符流(char stream)转换为记号流(token stream),
比如将c = a – b;转换为:

NAME "c" 
EQUALS  
NAME "a" 
MINUS  
NAME "b" 
SEMICOLON

上面只是示例,更进一步的了解请查看 Lexical Analysis.

《JavaScript权威指南》的第2章,讲的就是词法结构(Lexical
Structure),ECMA-262
中也有描述。词法结构是一门语言的基础,很容易掌握。至于词法分析的实现那是另一个研究领域,在此不探究。

可以拿自然语言来类比,词法分析是一对一的硬性翻译,比如一段英文,逐词翻译成中文,得到的是一堆记号流,还很难理解。进一步的翻译,就需要语法分析了,下图是一个条件语句的语法树:

构造语法树的时候,如果发现无法构造,比如if(a { i = 2; },
就会报语法错误,并结束整个代码块的解析,这就是本文开头部分的step2.

通过语法分析,构造出语法树后,翻译出来的句子可能还会有模糊不清的地方,接下来还需要进一步的语义检查。对于传统强类型语言来说,语义检查的主要部分是类型检查,比如函数的实参和形参类型是否匹配。对于弱类型语言来说,这一步可能没有(精力有限,没时间去看JS的引擎实现,不敢确定JS引擎中是否有语义检查这一步)。

通过上面的分析可以看出,对于JavaScript引擎来说,肯定有词法分析和语法分析,之后可能还有语义检查、代码优化等步骤,等这些编译步骤完成之后(任何语言都有编译过程,只是解释型语言没有编译成二进制代码),才会开始执行代码。

上面的编译过程,还是无法更深入的解释文章开头部分的“预解析”,我们还得仔细探究下JavaScript代码的执行过程。

     
alert(“这是代码块一”);

执行过程

周爱民在《JavaScript语言精髓与编程实践》的第二部分,对此有非常仔细的分析。下面是我的一些领悟:

通过编译,JavaScript代码已经翻译成了语法树,然后会立刻按照语法树执行。

进一步的执行过程,需要理解JavaScript的作用域机制,JavaScript采用的是词法作用域(lexcical
scope)。通俗地讲,就是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等信息是在语法分析阶段就已经得到,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。

</script>

小结

至此,对于文章开头部分的疑问,可以解释得很清楚了:

step3中所谓的“预解析”,其实是在step2的语法分析阶段完成,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。

step4中,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。

理解后,雾散花开,天空一片晴朗。

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?

<script
type=”text/javascript”>

     
alert(“这是代码块二”);

</script>

  JS是按照代码块来进行编译和执行的,代码块间相互独立,但变量和方法共享。什么意思呢?
举个例子,你就明白了:

<script
type=”text/javascript”>

     
alert(str);//因为没有定义str,所以浏览器会出错,下面的不能运行

     
alert(“我是代码块一”);//没有运行到这里

     
var test = “我是代码块一变量”;

</script>

<script
type=”text/javascript”>

     
alert(“我是代码块二”); //这里有运行到

     
alert(test); //弹出”我是代码块一变量”

</script>

  上面的代码中代码块一中运行报错,但不影响代码块二的执行,这就是代码块间的独立性,而代码块二中能调用到代码一中的变量,则是块间共享性。

 

  2、声明式函数与赋值式函数

  JS中的函数定义分为两种:声明式函数与赋值式函数。

<script
type=”text/javascript”>

    
function Fn(){ //声明式函数

    
}

    
var Fn = function{  //赋值式函数

    
}

</script>

  声明式函数与赋值式函数的区别在于:在JS的预编译期,声明式函数将会先被提取出来,然后才按顺序执行js代码。

 

  3、预编译期与执行期

  事实上,JS的解析过程分为两个阶段:预编译期(预处理)与执行期。

  预编译期JS会对本代码块中的所有声明的变量和函数进行处理(类似与C语言的编译),但需要注意的是此时处理函数的只是声明式函数,而且变量也只是进行了声明但未进行初始化以及赋值。

<script
type=”text/javascript”>

    
Fn();  //执行结果:”执行了函数2″,同名函数后者会覆盖前者

    
function Fn(){ //函数1

       
alert(“执行了函数1”);

    
}

    
function Fn(){  //函数2

       
alert(“执行了函数2”);

    
}

</script> 

<script
type=”text/javascript”>

     
Fn(); 
//执行结果:”执行了声明式函数”,在预编译期声明函数及被处理了,所以即使Fn()调用函数放在声明函数前也能执行。

     
function Fn(){ //声明式函数

        
alert(“执行了声明式函数”);

     
}

     
var Fn = function(){  //赋值式函数

澳门新葡亰手机版,        
alert(“执行了赋值式函数”);

     
}

</script>

//代码块一

<script
type=”text/javascript”>

     
alert(str);//浏览器报错,但并没有弹出信息窗

</script>

//代码块二

<script
type=”text/javascript”>

     
alert(str); //弹窗”undefined”

     
var str = “aaa”;

</script>

//js在预处理期对变量进行了声明处理,但是并没有进行初始化与赋值,所以导致代码块二中的变量是unfiened的,而代码一中的变量是完全不存在的,所以浏览器报错。

 

 理解了上面的几个术语,相信大家对JS的运行机制已经有了个大概的印象了,现在我们来看个例子:

<script
type=”text/javascript”>

     
Fn();  //浏览器报错:”undefined”

</script>

<script
type=”text/javascript”>