面试官：JavaScript中执行上下文和执行栈是什么？

4. 执行上下文（执行环境）

• 理解 JavaScript 中的执行上下文和执行栈 (opens new window)
• JavaScript深入之执行上下文栈 (opens new window)

4.1 是什么

概念：执行上下文（execution context）是评估和执行 JavaScript 代码环境的一个抽象概念。每当 Javascript代码在运行的时候，它都是在执行上下文中运行。

解释：我们知道JavaScript 引擎是顺序执行的，但它是一段一段地分析执行的，当执行一段代码的时候，会进行一个“准备工作”，比如变量提升、函数提升等，这里的“准备工作”就叫做"执行上下文(execution context)"。

4.2 类型

JavaScript 中有三种执行上下文类型。

• 全局执行上下文 — 这是默认或者说基础的上下文，任何不在函数内部的代码都在全局上下文中。它会执行两件事：创建一个全局的 window 对象（浏览器的情况下），并且设置 this 的值等于这个全局对象。一个程序中只会有一个全局执行上下文。
• 函数执行上下文 — 每当一个函数被调用时, 都会为该函数创建一个新的上下文。每个函数都有它自己的执行上下文，不过是在函数被调用时创建的。函数上下文可以有任意多个。每当一个新的执行上下文被创建，它会按定义的顺序（将在后文讨论）执行一系列步骤。
• Eval 函数执行上下文 — 执行在 eval 函数内部的代码也会有它属于自己的执行上下文，但由于 JavaScript 开发者并不经常使用 eval，所以在这里我不会讨论它。

4.3 执行栈

也叫“调用栈”，是一种拥有 LIFO（后进先出）数据结构的栈，被用来存储代码运行时创建的所有执行上下文。

当 JavaScript 引擎第一次执行脚本时，它会创建一个全局的执行上下文（this 绑定）并压入当前执行栈。每当引擎遇到一个函数调用，它都会为该函数创建一个新的执行上下文并压入栈的顶部。

引擎会执行那些执行上下文位于栈顶的函数。当该函数执行结束时，执行上下文从栈中弹出，控制流程到达当前栈中的下一个上下文。

4.4 三个重要属性

• 变量对象(Variable object，VO)
• 作用域链(Scope chain)
• this

5. 变量对象

概念：变量对象是与执行上下文相关的数据作用域，存储了在上下文中定义的变量和函数声明。

• 全局对象 - 全局执行上下文：是作用域链的头（在浏览器中，就是Window 对象）
• 活动对象 - 函数执行上下文：是在进入函数上下文时刻被创建的，它通过函数的 arguments 属性初始化。arguments 属性值是 Arguments 对象。

一、执行上下文

简单的来说，执行上下文是一种对Javascript代码执行环境的抽象概念，也就是说只要有Javascript代码运行，那么它就一定是运行在执行上下文中

执行上下文的类型分为三种：

• 全局执行上下文：只有一个，浏览器中的全局对象就是 window对象，this 指向这个全局对象
• 函数执行上下文：存在无数个，只有在函数被调用的时候才会被创建，每次调用函数都会创建一个新的执行上下文
• Eval 函数执行上下文： 指的是运行在 eval 函数中的代码，很少用而且不建议使用

下面给出全局上下文和函数上下文的例子：

紫色框住的部分为全局上下文，蓝色和橘色框起来的是不同的函数上下文。只有全局上下文（的变量）能被其他任何上下文访问

可以有任意多个函数上下文，每次调用函数创建一个新的上下文，会创建一个私有作用域，函数内部声明的任何变量都不能在当前函数作用域外部直接访问

二、生命周期

执行上下文的生命周期包括三个阶段：创建阶段 → 执行阶段 → 回收阶段

创建阶段

创建阶段即当函数被调用，但未执行任何其内部代码之前

创建阶段做了三件事：

• 确定 this 的值，也被称为 This Binding
• LexicalEnvironment（词法环境） 组件被创建
• VariableEnvironment（变量环境） 组件被创建

伪代码如下：

ExecutionContext = {  
  ThisBinding = <this value>,     // 确定this 
  LexicalEnvironment = { ... },   // 词法环境
  VariableEnvironment = { ... },  // 变量环境
}

This Binding

确定this的值我们前面讲到，this的值是在执行的时候才能确认，定义的时候不能确认

词法环境

词法环境有两个组成部分：

• 全局环境：是一个没有外部环境的词法环境，其外部环境引用为null，有一个全局对象，this 的值指向这个全局对象

• 函数环境：用户在函数中定义的变量被存储在环境记录中，包含了arguments 对象，外部环境的引用可以是全局环境，也可以是包含内部函数的外部函数环境

伪代码如下：

GlobalExectionContext = {  // 全局执行上下文
  LexicalEnvironment: {       // 词法环境
    EnvironmentRecord: {     // 环境记录
      Type: "Object",           // 全局环境
      // 标识符绑定在这里 
      outer: <null>           // 对外部环境的引用
  }  
}

FunctionExectionContext = { // 函数执行上下文
  LexicalEnvironment: {     // 词法环境
    EnvironmentRecord: {    // 环境记录
      Type: "Declarative",      // 函数环境
      // 标识符绑定在这里      // 对外部环境的引用
      outer: <Global or outer function environment reference>  
  }  
}

变量环境

变量环境也是一个词法环境，因此它具有上面定义的词法环境的所有属性

在 ES6 中，词法环境和变量环境的区别在于前者用于存储函数声明和变量（ let 和 const ）绑定，而后者仅用于存储变量（ var ）绑定

举个例子

let a = 20;  
const b = 30;  
var c;

function multiply(e, f) {  
 var g = 20;  
 return e * f * g;  
}

c = multiply(20, 30);

执行上下文如下：

GlobalExectionContext = {

  ThisBinding: <Global Object>,

  LexicalEnvironment: {  // 词法环境
    EnvironmentRecord: {  
      Type: "Object",  
      // 标识符绑定在这里  
      a: < uninitialized >,  
      b: < uninitialized >,  
      multiply: < func >  
    }  
    outer: <null>  
  },

  VariableEnvironment: {  // 变量环境
    EnvironmentRecord: {  
      Type: "Object",  
      // 标识符绑定在这里  
      c: undefined,  
    }  
    outer: <null>  
  }  
}

FunctionExectionContext = {  
   
  ThisBinding: <Global Object>,

  LexicalEnvironment: {  
    EnvironmentRecord: {  
      Type: "Declarative",  
      // 标识符绑定在这里  
      Arguments: {0: 20, 1: 30, length: 2},  
    },  
    outer: <GlobalLexicalEnvironment>  
  },

  VariableEnvironment: {  
    EnvironmentRecord: {  
      Type: "Declarative",  
      // 标识符绑定在这里  
      g: undefined  
    },  
    outer: <GlobalLexicalEnvironment>  
  }  
}

留意上面的代码，let和const定义的变量a和b在创建阶段没有被赋值，但var声明的变量从在创建阶段被赋值为undefined

这是因为，创建阶段，会在代码中扫描变量和函数声明，然后将函数声明存储在环境中

但变量会被初始化为undefined(var声明的情况下)和保持uninitialized(未初始化状态)(使用let和const声明的情况下)

这就是变量提升的实际原因

执行阶段

在这阶段，执行变量赋值、代码执行

如果 Javascript 引擎在源代码中声明的实际位置找不到变量的值，那么将为其分配 undefined 值

回收阶段

执行上下文出栈等待虚拟机回收执行上下文

二、执行栈

执行栈，也叫调用栈，具有 LIFO（后进先出）结构，用于存储在代码执行期间创建的所有执行上下文

当Javascript引擎开始执行你第一行脚本代码的时候，它就会创建一个全局执行上下文然后将它压到执行栈中

每当引擎碰到一个函数的时候，它就会创建一个函数执行上下文，然后将这个执行上下文压到执行栈中

引擎会执行位于执行栈栈顶的执行上下文(一般是函数执行上下文)，当该函数执行结束后，对应的执行上下文就会被弹出，然后控制流程到达执行栈的下一个执行上下文

举个例子：

let a = 'Hello World!';
function first() {
  console.log('Inside first function');
  second();
  console.log('Again inside first function');
}
function second() {
  console.log('Inside second function');
}
first();
console.log('Inside Global Execution Context');

转化成图的形式

简单分析一下流程：

• 创建全局上下文请压入执行栈
• first函数被调用，创建函数执行上下文并压入栈
• 执行first函数过程遇到second函数，再创建一个函数执行上下文并压入栈
• second函数执行完毕，对应的函数执行上下文被推出执行栈，执行下一个执行上下文first函数
• first函数执行完毕，对应的函数执行上下文也被推出栈中，然后执行全局上下文
• 所有代码执行完毕，全局上下文也会被推出栈中，程序结束

参考文献

• https://zhuanlan.zhihu.com/p/107552264