深入浅出 JavaScript 变量、作用域和内存 v 0.5

本文主要从原理入手分享变量和作用域的相关知识，最后结合本文所分享知识，再次深入了解下闭包的运行原理。

主要参考《JS高级程序设计》 《JS权威指南》 《高性能 JS》 三本书。

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目录

1 变量

1.1 变量的声明

1.2 变量类型的特点

2 执行环境和作用域

3 再谈谈闭包

变量

对 JavaScript 稍微有点了解的同学都知道，JavaScript 中的变量与其他语言的变量有很大区别。

JS 的弱类型的特性决定了变量只是在特定时间（生命周期，作用域中）用于保存特定值的一个名字而已。

一个变量可以在生命周期内任意改变类型。（太灵活了以至于好复杂）

JavaScript 变量可以用来保存两种类型的值： 基本类型值和引用类型值。

变量的声明

在JavaScript 程序中，使用一个变量之前应该先声明它。变量使用 var 关键字声明的。

如果在声明的时候没有进行初始化，那么默认初始化为undefined。

重复声明和遗漏声明

使用 var 关键字重复声明变量时合法的而且无害的，如果重复声明带有初始化，那么该声明和一条普通的赋值语句没什么两样。

在非严格模式下，给未声明的变量赋值，JS 会在全局作用域中创建一个同名变量，并赋值。（这会造成很多bug，因此应该使用 var 来声明变量。）

保存引用类型值的变量我们可以为其添加、改变和删除其属性和方法。

var person = new Object ();

person.name = "tony";
console.log (person.name);    // tony

person.name = "googny";
console.log (person.name);    // googny

delete person.name;
console.log (person.name);    // undefined

而基本数据类型值却不能动态添加、修改和删除其属性（话说它也没属性啊。。。）

var googny = "boy";
googny.girlfriend = "candice";
console.log (googny.girlfriend);    // undefined 没有女朋友。。。

基本类型值源自以下5种基本数据类型:Undefined、Null、Boolean、Number和String。

基本类型值和引用类型值有以下特点：

• 基本类型值在内存中占据固定大小的空间，所以存放在栈内存中（分不清堆栈的同学可参考网上其它教程）。
• 保存基本类型值的变量的复制是直接拷贝值的，会创建这个值的一个副本。

//    简单测试一下
var num1 = 10;
var num2 = num1;

console.log (num1 === num2);     // true

num2 +=10;

console.log (num1 === num2);    // false 

• 引用类型的值是对象，存放在堆内存中。
• 包含引用类型值的变量是指向该对象的一个指针，而不是对象本身。
• 引用类型变量之间的复制其实是拷贝了对象的指针，并没有拷贝对象，所以两个变量最终都指向同一个对象。

var googny = new Object ();
googny.girl = "candice";
var tony = googny;
console.log (googny.girl);    // candice
console.log (tony.girl);    // candice

tony.girl = 'candice lee';
console.log (googny.girl);    // candice lee
console.log (tony.girl);    // candice lee

• 确定一个值是基本类型可以使用 typeof 操作符，而确定一个值是哪种引用类型可以使用 instanceof 操作符。

var s = "googny";
var i = 10;
var b = true;
var o = new Object();
var a = new Array();
var u;
var n = null;
console.log( typeof  s);    // string
console.log( typeof  i);    // number
console.log( typeof  b);    // boolean
console.log( typeof  o);    // object
console.log( typeof  a);    // object
console.log( typeof  u);    // undefined
console.log( typeof  n);    // object

//    instanceof
var person = new Object();
var girls = new Array();
console.log( person instanceof Object);    // true
console.log( girls instanceof Array);    // true

执行环境和作用域

（《JS 高级程序设计》里对执行环境和作用域的讲解让我晕晕的，有好多疑问，所以参考了其它的书目，比如《高性能 JavaScript 》下载地址 (翻译的实在不敢恭维，我都怀疑这个电子书和纸质书不一样)）

这里就通过《高性能 JavaScript 》一书中对作用域的原理讲解来反过来掌握作用域链、变量对象，执行环境，活动对象等相关概念和标识符解析的过程。

作用域对JavaScript有许多影响，从确定哪些变量可以被函数访问，到确定this的值。（关于作用域与性能的话题，请读者参考《高性能 JavaScript 》）

下面我们就通过实例来了解作用域的原理：

一些概念：

JS中 函数也是对象，对象就有属性，属性又分为代码能访问的，和代码不能访问（后者被称为内部属性）。内部属性是供 JavaScript 引擎使用的。函数的其中一个内部属性是[[scope]] (一般代码不可访问的属性都带有[[]]).

该属性包含了一系列对象代表函数的作用域。这个集合就被称为作用域链，它决定了哪些变量能访问，哪些函数能调用。

此函数作用域链中的每个对象都被称为变量对象（variable object），这些对象里面存放着 key-value 对的条目。

当函数被创建的时候，它的作用域链就被外部执行环境（父执行环境和爷执行环境）的变量对象“初始化”，这些变量对象中包含该函数能够访问的数据。

举个例子：

首先定义一个全局函数：

function add (num1, num2) {
    var sum = num + num2;
    return sum;
}

当 add () 函数被创建后，它的作用域链被一个变量对象初始化，即全局对象（所有定义在全局作用域中的变量和函数都是改对象的成员）。

如图所示：

var total = add(5, 10);

函数运行的时候，会触发创建一个内部对象，称为执行环境,它定义了一个函数运行时的环境。执行环境和函数的执行一一对应（每次执行完函数，执行环境会被销毁，下次执行，会重新创建。）

执行环境有自己的作用域链，该作用域链用于标识符解析。当环境变量被创建的时候，它的作用域链被函数的[[Scope]]属性中包含的对象依次（按顺序哟）初始化。

这时，一个被称为“活动对象”的新对象就为执行环境创建好了，这个活动对象就作为执行环境的变量对象，它包含了所有的本地变量（arguments对象，this）。

然后，这个对象被放在作用域链的最前端，当执行环境被销毁时（函数执行完毕），活动对象也被销毁。

如图所示：

在函数运行过程中，每遇到一个变量，标识符识别过程要决定从哪里获得或者存储数据。

此过程搜索执行环境的作用域链，查找同名的标识符。搜索工作从运行函数的活动对象（作用域链的前端）开始。

如果找到了，那么就使用这个具有指定标识符的变量；如果没找到，搜索工作将进入作用域链的下一个对象。

此过程持续运行，直到标识符被找到，或者没有更多对象可用于搜索，这种情况下标识符将被认为是未定义的。

（至于搜索过程的效率和作用域之间的关系等话题，也有很多值得学习的，请读者参考《高性能 JavaScript》）

再论闭包

闭包可以访问函数作用域外的变量和方法。 

举个例子：

var  increment = function ( ) {
    var count = 0 ;
    return function () {
        count ++;
        return count;
    }; 
}();

每次调用increment() 函数就会返回一个增量的值，可是count 是在外层函数中定义的，为什么increment 函数能访问的到呢？ 

increment 函数 在匿名外部函数执行时创建，可以访问外部作用域的count变量。闭包能访问count是因为一个特殊的作用域链被创建。

当匿名外部函数执行时，一个活动对象被创建，根据上面的知识，我们知道它作为作用域链上的第一个对象，全局对象是第二个。

当闭包被创建时，它的[[scope]]属性被这些对象依次初始化（因为这些相对闭包来说都是外部执行环境啊）。

由于闭包的[[Scope]]属性包含与执行环境作用域链相同的对象引用，会产生副作用。通常，一个函数的活动对象与执行环境一同销毁。

当涉及闭包时，活动对象就无法销毁了，因为引用仍然存在于闭包的[[Scope]]属性中。

这意味着脚本中的闭包与非闭包函数相比，需要更多内存开销。在大型网页应用中，这可能是个问题。

当闭包被执行时，一个执行环境将被创建，它的作用域链被[[Scope]]中的作用域链的两个对象初始化，然后一个新的活动对象添加到执行环境作用域链的前端。

如图所示

谈一点儿性能的问题，如上图所示，闭包中要对count进行++ 操作，可是闭包的活动对象中没有count，所以每次调用都得从下一个变量对象中查找，所以性能是有点损失的。

详细的性能方面的考虑，还得参考《高性能 JavaScript》。

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