JS的执行环境及作用域
# JS的执行环境及作用域
摘自《JavaScript高级程序设计》
执行环境（execution context，有时也称为环境）是JS中最为重要的一个概念。执行环境定义了变量或函数有权访问的其他数据，决定了它们各自的行为。
每个执行环境都有一个与之关联的变量对象（varialbe object），环境中定义的所有变量和函数都保存在这个对象中。虽然我们编写的代码无法访问这个对象，但解析器在处理数据时会在后台使用它。
全局执行环境是最外围的一个执行环境。根据宿主环境的不同，表示执行环境的对象也不一样，如Web浏览器中是window对象，Node中是global，所有全局变量都是全局对象的属性。
某个执行环境中的所有代码执行完毕后，该环境被销毁，保存在其中的所有变量和函数定义也随之销毁（全局执行环境直到应用程序退出时才销毁）。
每个函数都有自己的执行环境。当执行进入一个函数时，函数的环境就会被推入一个环境栈中。而在函数执行之后，栈将其环境弹出，把执行权返回给之前的执行环境。JS程序中的执行流正式由这个机制控制的。
当代码在一个环境中执行时，会创建变量对象的一个作用域链（scope chain）。作用域链的用途是：==保证对执行环境有权访问的所有变量和函数的有序访问。==作用域的前端，始终都是当前执行的代码所在环境的变量对象。如果这个环境是函数，则将其活动对象（activation object）作为变量对象。
活动对象在最开始的时候只包含一个变量，即arguments对象。作用域链中的下一个变量对象来自包含（外部）环境，而再下一个变量对象则来自下一个包含环境。这样，一直延续到全局执行环境；全局执行环境的变量对象始终都是作用域链中的最后一个对象。
标识符解析是沿着作用域链一级一级地搜索标识符的过程。搜索过程始终从作用域链的前端开始，然后逐级地向后回溯，直至找到标识符位置（如果找不到标识符，通常会导致错误发生）。
示例代码：
var color = "blue";
function changeColor(){
if(color === "blue") {
color = "red";
} else {
color = "blue";
}
}
console.log(changeColor());
在这个例子中，函数changeColor()的作用域链包含两个对象：它自己的变量对象（其中定义着arguments对象）和全局环境的变量对象。可以在函数内部访问变量color，就是因为可以在这个作用域链中找到它。
再看一个例子：
var color = "blue"；
function changeColor() {
var anotherColor = "red";
function swapColors() {
var tempColor = anotherColor;
anotherColor = color;
color = tmpColor;
// 这里可以访问color、anotherColor和tempColor
}
// 这里可以访问color和anotherColor，但不能访问tempColor
}
// 这里只能访问color
changeColor();
以上代码共涉及3个执行环境：全局环境、changeColor()的局部环境和swapColor()的局部环境。全局环境中有一个变量color和一个函数changeColor()。changeColor()的局部环境中有一个变量anotherColor和一个函数swapColors()，但它也可以访问全局环境中的变量color。swapColors()的局部变量中有一个变量tempColor，该变量只能在这个环境中访问到。无论是全局环境还是changeColor()的局部变量都无权访问tempColor，然而，在swapColors()内部则可以访问其他两个环境中的所有变量，因为那两个环境是它的父执行环境。如图：
上图表示特定的执行环境。其中，内部环境可以通过作用域链访问所有的外部环境，但外部环境不能访问内部环境中任何变量和函数。这些环境之间的联系是线性、有次序的。每个环境都可以向上搜索作用域链，以查询变量名和函数名；但任何环境都不能通过向下搜索作用域链而进入另一个执行环境。
对于这个例子中的swapColors()而言，其作用域中包含3个对象：swapColors()的变量对象、changeColor()的变量对象和全局变量对象。swapColors()的局部环境开始时会现在自己的变量对象中搜索函数名和变量，如果搜索不到再搜索上一级作用域链。changeColor()的作用域链中只包含两个对象：它自己的变量对象和全局变量对象，也就是诉说，它不能访问swapColors()的环境。
函数参数也被当做变量来对待，因此其访问规则与执行环境中的其他变量相同。
# 理解JS的闭包函数
闭包是指有权访问另一个函数作用域中的函数。
创建闭包的常见方式，就是在一个函数内部创建另一个函数：
function createComparisonFunction(propertyName) {
return function(object1, object2) {
let value1 = object1[propertyName];
let value2 = object2[propertyName];
if(value1 < value2) {
return -1;
} else if(value1 > value2) {
return 1;
} else {
return 0;
}
};
}
value1和value2两行代码时内部函数（一个匿名函数）中的代码，这梁行代码访问了外部函数中的变量propertyName。即使这个内部函数被放回了，而且是在其他地方被调用了，但它仍然可以访问变量propertyName。之所以还能访问这个变量，是因为内部函数的作用域链中包含createComparisonFunction()的作用域。
要搞清楚其中的细节，必须从理解函数被调用的时候都会发生什么入手。
有关如何创建作用域链以及作用域链有什么作用的细节，对于彻底理解闭包至关重要。关于作用域链上面已经讲过，当某个函数被调用时，会创建一个执行环境及相应的作用域链。然后使用arguments和其他命名参数的值来初始化函数的活动对象。但在作用域链中，外部函数的活动对象始终处于第二位，外部函数的外部函数的活动对象处于第三位，······直至作为作用域链终点的全局执行环境。
在函数执行过程中，为读取和写入变量的值，就需要在作用域中查找变量。
看个例子：
function compare(value1, value2){
if (value1 < value2){
return -1;
} else if (value1 > value2){
return 1;
} else {
return 0;
}
}
const result = compare(5, 10);
以上代码先定义了compare()函数，然后又在全局作用域中调用了它。当调用compare()时，会创建一个包含arguments、value1、value2的活动对象。全局执行环境的变量对象（result和compare）在compare()执行环境的作用域链中则处于第二位。如下图，包含了上述关系的compare()函数执行时的作用域链。
后台的每个执行环境都有一个表示变量的对象——变量对象。全局环境的变量对象始终存在，而像compare()函数这样的局部环境的变量对象，则只在函数执行的过程中存在。在创建compare()函数时，会创建一个预先包含全局变量对象的作用域链，这个作用域链被保存在内部的[[Scope]]属性中。当调用compare()函数时，会为函数创建一个执行环境，然后通过复制函数的[[Scope]]属性中的对象构建起执行环境的作用域链。此后，又有一个活动对象（在此作为变量对象使用）被创建并被推人执行环境作用域链的前端。对于这个例子中compare()函数的执行环境而言，其作用域链中包含两个变量对象：本地活动对象和全局变量对象。显然，==作用域链本质上是一个指向变量对象的指针列表，它只引用但不实际包含变量对象。==
无论什么时候在函数中访问一个变量时，就会从作用域链中搜索具有相应名字的变量。一般来讲，当函数执行完毕后，局部活动对象就会被销毁，内存中仅保存全局作用域（全局执行环境的变量对象)。 但是，闭包的情况又有所不同。
在另一个函数内部定义的函数会将包含函数（即外部函数）的活动对象添加到它的作用域链中。因 此，在createComparisonFunction()函数内部定义的匿名函数的作用域链中，实际上将会包含外部函数createComparisonFunction()的活动对象。
下图展示了当下列代码执行时，包含函数与内部匿名函数的作用域链。
const compare = createComparisonFunction("name");
const result = compare({ name: "Nicholas" }, { name: "Greg" });
在匿名函数从createComparisonFunction()中被返回后，它的作用域链被初始化为包含 createComparisonFunction()函数的活动对象和全局变量对象。这样，匿名函数就可以访问在 createComparisonFunction()中定义的所有变量。更为重要的是，createComparisonFunction() 函数在执行完毕后，其活动对象也不会被销毁，因为匿名函数的作用域链仍然在引用这个活动对象。换句话说，当createComparisonFunction()函数返回后，其执行环境的作用域链会被销毁，但它的活 动对象仍然会留在内存中；直到匿名函数被销毁后，createComparisonFunction()的活动对象才被销毁。
// 创建函数
var compareNames = createComparisonFunction("name");
// 调用函数
var result = compareNames({ name: "Nicholas" }, { name: "Greg" });
// 解除对匿名函数的引用，以便释放内存
compareNames = null;
首先，创建的比较函数被保存在变量compareNames中。而通过将compareNames设置为等于null 解除该函数的引用，就等于通知垃圾回收例程将其清除。随着匿名函数的作用域链被销毁，其他作用域 (除了全局作用域）也都可以安全地销毁了。上图展示了调用compareNames ()的过程中产生的作用域链之间的关系。
**注意：**由于闭包会携带包含它的函数的作用域，因此会比其他函数占用更多的内存。过度使用闭包可能会导致内存占用过多，我们建议读者只在绝对必要时再考虑使用闭包。虽然像V8等优化后的JavaScript引擎会尝试回收被闭包占用的内存，但请大家还是要慎重使用闭包。
# 闭包与变量
闭包只能取得包含函数中任何变量的最后一个值。
看下例子：
function createFunctions(){
var result = new Array();
for (var i=0; i < 10; i++){
result[i] = function(){
return i;
};
}
return result;
}
createFunctions()[6](); // 10
这个函数会返回一个函数数组。表面上看，似乎每个函数都应该返自己的索引值，即位置0的函数返回0,位置1的函数返回1，以此类推。但实际上，每个函数都返回10。因为每个函数的作用域链中都保存着 createFunctions ()函数的活动对象，所以它们引用的都是同一个变量i。当 createFunctions ()函数返回后，变量i的值是10，此时每个函数都引用着保存变量i的同一个变量 对象，所以在每个函数内部i的值都是10。
使用var声明的变量全局有效，使用let就可以避免这个问题：
function createFunctions(){
var result = new Array();
for (let i=0; i < 10; i++){
result[i] = function(){
return i;
};
}
return result;
}
createFunctions()[6](); // 6
变量i是let声明的，当前的i只在本轮循环有效，所以每一次循环的i其实都是一个新的变量，每次for循环的变量i，都会保存在块级作用域的活动对象中，所以最后输出的是6。
# 关于this对象
在ES5中，在比保重使用this对象会导致一些问题。this对象是在运行时基于函数的执行环境绑定的：在全局中，this是全局执行环境对象，而当函数被作为某个对象的方法调用时，this等于那个对象。
来看看下面代码：
var name = "The Window";
var object = {
name : "My Object",
getNameFunc : function(){
return function(){
return this.name;
};
} };
alert(object.getNameFunc()()); // "The Window" (在非严格模式下)
// Cannot read property 'name' of undefined (在严格模式下this的全局对象指向是undefined，禁止this指向全局对象)
上面代码getNameFunc()返回一个匿名函数，而匿名函数又返回this.name，然而，例子的返回字符串是The Window，即全局name变量的值。前面提到过，==每个函数在被调用的时候会自动取得两个特殊变量：this和arguments。==内函数在搜索这两个变量时，只会搜索到其活动对象为止，因此永远不可能直接访问外部函数中的这两个变量。解决方法可以把作用域中的this对象保存在一个闭包能够访问的变量里，就可以让闭包访问该对象了；或者使用ES6的箭头函数
var name = "The Window";
var object = {
name : "My Object",
getNameFunc : function(){
var that = this;
return function(){
return that.name;
};
} };
console.log(object.getNameFunc()()); // My Object
var object2 = {
name : "My Object",
getNameFunc : function(){
return () => {
return this.name;
};
} };
console.log(object2.getNameFunc()()); // My Object