Javascript 引擎工作机制详解
Javascript引擎工作机制
javascript从定义到执行，JS引擎在实现层做了很多初始化工作，因此在学习JS引擎工作机制之前，我们需要引入几个相关的概念：执行环境栈、全局对象、执行环境、变量对象、活动对象、作用域和作用域链等，这些概念正是JS引擎工作的核心组件。这篇文章的目的不是孤立的为你讲解每一个概念，而是通过一个简单的demo来展开分析，全局讲解JS引擎从定义到执行的每一个细节，以及这些概念在其中所扮演的角色。
varx=1;//定义一个全局变量x
functionA(y){
varx=2;//定义一个局部变量x
functionB(z){//定义一个内部函数B
console.log(x+y+z);
}
returnB;//返回函数B的引用
}
varC=A(1);//执行A,返回B
C(1);//执行函数B
这个demo是一个闭包，执行结果是4，下面我们将分全局初始化、执行函数A、执行函数B三个阶段来分析JS引擎的工作机制:
一、全局初始化
JS引擎在进入一段可执行的代码时，需要完成以下三个初始化工作：
首先，创建一个全局对象(GlobalObject)，这个对象全局只存在一份，它的属性在任何地方都可以访问，它的存在伴随着应用程序的整个生命周期。全局对象在创建时，将Math,String,Date,document等常用的JS对象作为其属性。由于这个全局对象不能通过名字直接访问，因此还有另外一个属性window,并将window指向了自身，这样就可以通过window访问这个全局对象了。用伪代码模拟全局对象的大体结构如下：
//创建一个全局对象
varglobalObject={
Math:{},
String:{},
Date:{},
document:{},//DOM操作
...
window:this//让window属性指向了自身
}
然后，JS引擎需要构建一个执行环境栈(ExecutionContextStack)，与此同时，也要创建一个全局执行环境（ExecutionContext）EC，并将这个全局执行环境EC压入执行环境栈中。执行环境栈的作用是为了保证程序能够按照正确的顺序被执行。在javascript中，每个函数都有自己的执行环境，当执行一个函数时，该函数的执行环境就会被推入执行环境栈的顶部并获取执行权。当这个函数执行完毕，它的执行环境又从这个栈的顶部被删除，并把执行权并还给之前执行环境。我们用伪代码来模拟执行环境栈和EC的关系：
varECStack=[];//定义一个执行环境栈，类似于数组
varEC={};//创建一个执行空间，
//ECMA-262规范并没有对EC的数据结构做明确的定义，你可以理解为在内存中分配的一块空间
ECStack.push(EC);//进入函数，压入执行环境
ECStack.pop(EC);//函数返回后，删除执行环境
最后，JS引擎还要创建一个与EC关联的全局变量对象(VaribaleObject)VO, 并把VO指向全局对象，VO中不仅包含了全局对象的原有属性，还包括在全局定义的变量x和函数A，与此同时，在定义函数A的时候，还为A添加了一个内部属性scope，并将scope指向了VO。每个函数在定义的时候，都会创建一个与之关联的scope属性，scope总是指向定义函数时所在的环境。此时的ECStack结构如下：
ECStack=[//执行环境栈
EC(G)={//全局执行环境
VO(G):{//定义全局变量对象
...//包含全局对象原有的属性
x=1;//定义变量x
A=function(){...};//定义函数A
A[[scope]]=this;//定义A的scope，并赋值为VO本身
}
}
];
二、执行函数A
当执行进入A(1)时，JS引擎需要完成以下工作：
首先，JS引擎会创建函数A的执行环境EC，然后EC推入执行环境栈的顶部并获取执行权。此时执行环境栈中有两个执行环境，分别是全局执行环境和函数A执行环境，A的执行环境在栈顶，全局执行环境在栈的底部。然后，创建函数A的作用域链(ScopeChain)，在javascript中，每个执行环境都有自己的作用域链，用于标识符解析，当执行环境被创建时，它的作用域链就初始化为当前运行函数的scope所包含的对象。
接着，JS引擎会创建一个当前函数的活动对象(ActivationObject)AO，这里的活动对象扮演着变量对象的角色，只是在函数中的叫法不同而已（你可以认为变量对象是一个总的概念，而活动对象是它的一个分支），AO中包含了函数的形参、arguments对象、this对象、以及局部变量和内部函数的定义，然后AO会被推入作用域链的顶端。需要注意的是，在定义函数B的时候，JS引擎同样也会为B添加了一个scope属性,并将scope指向了定义函数B时所在的环境，定义函数B的环境就是A的活动对象AO，而AO位于链表的前端，由于链表具有首尾相连的特点，因此函数B的scope指向了A的整个作用域链。我们再看看此时的ECStack结构：
ECStack=[//执行环境栈
EC(A)={//A的执行环境
[scope]:VO(G),//VO是全局变量对象
AO(A):{//创建函数A的活动对象
y:1,
x:2,//定义局部变量x
B:function(){...},//定义函数B
B[[scope]]=this;//this指代AO本身，而AO位于scopeChain的顶端，因此B[[scope]]指向整个作用域链
arguments:[],//平时我们在函数中访问的arguments就是AO中的arguments
this:window//函数中的this指向调用者window对象
},
scopeChain:<AO(A),A[[scope]]>//链表初始化为A[[scope]],然后再把AO加入该作用域链的顶端,此时A的作用域链：AO(A)->VO(G)
},
EC(G)={//全局执行环境
VO(G):{//创建全局变量对象
...//包含全局对象原有的属性
x=1;//定义变量x
A=function(){...};//定义函数A
A[[scope]]=this;//定义A的scope，A[[scope]]==VO(G)
}
}
];
三、执行函数B
函数A被执行以后，返回了B的引用，并赋值给了变量C，执行C(1)就相当于执行B(1)，JS引擎需要完成以下工作：
首先，还和上面一样，创建函数B的执行环境EC，然后EC推入执行环境栈的顶部并获取执行权。此时执行环境栈中有两个执行环境，分别是全局执行环境和函数B的执行环境，B的执行环境在栈顶，全局执行环境在栈的底部。（注意：当函数A返回后，A的执行环境就会从栈中被删除，只留下全局执行环境）然后，创建函数B的作用域链，并初始化为函数B的scope所包含的对象，即包含了A的作用域链。最后，创建函数B的活动对象AO,并将B的形参z,arguments对象和this对象作为AO的属性。此时ECStack将会变成这样：
ECStack=[//执行环境栈
EC(B)={//创建B的执行环境,并处于作用域链的顶端
[scope]:AO(A),//指向函数A的作用域链,AO(A)->VO(G)
varAO(B)={//创建函数B的活动对象
z:1,
arguments:[],
this:window
}
scopeChain:<AO(B),B[[scope]]>//链表初始化为B[[scope]],再将AO(B)加入链表表头，此时B的作用域链：AO(B)->AO(A)-VO(G)
},
EC(A),//A的执行环境已经从栈顶被删除,
EC(G)={//全局执行环境
VO:{//定义全局变量对象
...//包含全局对象原有的属性
x=1;//定义变量x
A=function(){...};//定义函数A
A[[scope]]=this;//定义A的scope，A[[scope]]==VO(G)
}
}
];
当函数B执行“x+y+z”时，需要对x、y、z三个标识符进行一一解析，解析过程遵守变量查找规则：先查找自己的活动对象中是否存在该属性，如果存在，则停止查找并返回；如果不存在，继续沿着其作用域链从顶端依次查找，直到找到为止，如果整个作用域链上都未找到该变量，则返回“undefined”。从上面的分析可以看出函数B的作用域链是这样的：
AO(B)->AO(A)->VO(G)
因此，变量x会在AO(A)中被找到，而不会查找VO(G)中的x，变量y也会在AO(A)中被找到，变量z在自身的AO(B)中就找到了。所以执行结果：2+1+1=4.
简单的总结语
了解了JS引擎的工作机制之后，我们不能只停留在理解概念的层面，而要将其作为基础工具，用以优化和改善我们在实际工作中的代码，提高执行效率，产生实际价值才是我们的真正目的。就拿变量查找机制来说，如果你的代码嵌套很深，每引用一次全局变量，JS引擎就要查找整个作用域链，比如处于作用域链的最底端window和document对象就存在这个问题，因此我们围绕这个问题可以做很多性能优化的工作，当然还有其他方面的优化，此处不再赘述，本文仅当作抛砖引玉吧！
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