#导入MD文档图片#关于JS中的作用域中的沉思

Posted 2021-08-24 yerikyu

scope和closure是javascript中两个非常关键的概念，前者JS用多了还比较好理解而且容易体会到，而closure就不一样了。这玩意是真的很容易迷糊

作用域

作用域，也就是我们常说的词法作用域，说简单点就是你的程序存放变量、变量值和函数的地方。根据作用范围不同可以分为全局作用域和局部作用域，简单说来就是，花括号{}括起来的代码共享一块作用域，里面的变量都对内或者内部级联的块级作用域可见，这部分空间就是局部作用域，在{}之外则是全局作用域。

全局作用域

在JavaScript中，作用域是基于函数来界定的。也就是说属于一个函数内部的代码，函数内部以及内部嵌套的代码都可以访问函数的变量。

function test(a){
    var b = a * 2
    function test2(c){
        console.log(a ,b, c)
    }
    test2(b * 3)
}
test(4) // 4 8 24

我们不妨尝试着来为这套代码划分一下作用域，上面定义了一个函数test，里面嵌套了函数test2。图中三个不同的颜色，对应三个不同的作用域:

1. ①对应着全局scope，这里只有test2
2. ②是test2界定的作用域，包含a、b、bar
3. ③是bar界定的作用域，这里只有c这个变量。

在查询变量并作操作的时候，变量是从当前向外查询的。就上图来说，就是③用到了a会依次查询③、②、①。由于在②里查到了a，因此不会继续查①了。这个其实就是作用域链的查找方式，详细内容我们后续介绍。

作用域中的错误

这里顺便讲讲常见的两种error,ReferenceError和TypeError。如上图，如果在test2里使用了d，那么经过查询③、②、①都没查到，那么就会报一个ReferenceError；

如果bar里使用了b，但是没有正确引用，如b.abc(),这会导致TypeError

局部作用域

在局部作用域里面的变量通常是用到with, let, const

with

对于with第一印象可能就是with关键字的作用在于改变作用域，但并不代表这个关键字不好用，至少面试的时候大概率会可以被卷起来，如果你不常用的话。

with语句的原本用意是为逐级的对象访问提供命名空间式的速写方式，也就是说在指定的代码区域，直接通过节点名称调用对象。with通常被当做重复引用同一个对象中的多个属性的快捷方式，可以不需要重复引用对象本身。如下面代码

var obj = {a: 2, b: 2, c: 2};
with (obj) { 
      a = 5;
      b = 5;
      c = 5;  
}
console.log(obj) // {a: 5, b: 5, c: 5}

我们快速的创建了一个obj对象，为了能快速改变obj的值我们可以通过with的方式来进行修改，当然了，我们也可以通过逐行赋值的方式来进行，代码不够简洁就是了。话说回来，在这段代码中，我们使用了with语句关联了obj对象，这就意味着在with代码块内部，每个变量首先被认为是一个局部变量，如果局部变量与obj对象的某个属性同名，则这个局部变量会指向obj对象属性。

弊端

在上面的例子中，我们可以看到，with可以很好地帮助我们简化代码。但生产环境中却很少见到，事实上并不是少见多怪，主要是不推荐使用，为啥嘞？原因如下：

• 数据泄露
• 性能下降

数据泄露

function test3(obj) {
    with (obj) {
        a = 2;
    }
}

var o1 = {
    a: 3
};

var o2 = {
    b: 3
}

foo(o1);
console.log(o1.a)

foo(o2);
console.log(o2.a);  
console.log(a);     

在运行的过程中，我们可以看到，对于o1.a,o2.a的回显结果都不奇怪，毕竟对于o1.a来说a是在作用域中定义的，而o2.a压根在o2中未定义，对于这个结果显而易见，但为何a的值会从未定义到已赋值之间的转变呢？这个很危险的，毕竟这个时候已然出现数据泄露

首先，我们来分析上面的代码。例子中创建了o1和o2两个对象。其中一个有a属性，另外一个没有。test3(obj)函数接受一个obj的形参，该参数是一个对象引用，并对该对象引用执行了with(obj){...}。在 with 块内部，对a有一个词法引用，实际上是一个 LHS引用，将 2 赋值给了它。

当我们将o1传递进去，a = 2赋值操作找到了o1.a并将 2 赋值给它。而当 o2 传递进去，o2 并没有 a 的属性，因此不会创建这个属性，o2.a保持undefined。

但为什么对 o2的操作会导致数据的泄漏呢？

要回答这个问题则是需要了解LHS查询的机制，后面有机会我们再展开来分享，基于LHS查询的原理分析，当我们传递o2给with时，with所声明的作用域是o2, 从这个作用域开始对 a 进行 LHS查询，在 o2 的作用域、foo(…) 的作用域和全局作用域中都没有找到标识符 a，因此在非严格模式下，会自动在全局作用域创建一个全局变量，在严格模式下，会抛出ReferenceError异常。

性能下降

with 会在运行时修改或创建新的作用域，以此来欺骗其他在开发时定义的词法作用域。with的使用可以令代码更具有扩展性，虽然有数据泄漏的可能，但只要稍加注意就可以避免，除此之后，灵活运用难道不可以创造出很好地功能吗？事实上真的不能，不妨我们考察一下性能特点

function test4() {
    console.time("test4");
    var obj = {
        a: [1, 2, 3]
    };
    for(var i = 0; i < 100000; i++)
    {
        var v = obj.a[0];
    }
    console.timeEnd("test4");
}
test4();

function testWith() {
    console.time("testWith");
    var obj = {
        a: [1, 2, 3]
    };
    with(obj) {
        for(var i = 0; i < 100000; i++) {
            var v = a[0];
        }
    }
    console.timeEnd("testWith");
}

testWith();

在处理相同逻辑的代码中，没用with的运行时间仅为 1.94 ms。而用with的运用时间长达 44.13ms。

这是为什么呢？

原因是JavaScript引擎会在编译阶段进行数项的性能优化。其中有些优化依赖于能够根据代码的词法进行静态分析，并预先确定所有变量和函数的定义位置，才能在执行过程中快速找到标识符。

但如果引擎在代码中发现了with，它只能简单地假设关于标识符位置的判断都是无效的，因为无法知道传递给with用来创建新词法作用域的对象的内容到底是什么。此时引擎的所有的优化努力大概率都是无意义的。因此引擎会采取最简单的做法就是完全不做任何优化。这种情况下，设想我们代码大量使用with或者eval()，那么运行起来一定会变得非常慢。无论引擎多聪明，努力将这些悲观情况的副作用限制在最小范围内，也无法避免代码会运行得更慢的事实。┑(￣Д ￣)┍

let

在局部作用域中，关键字let、const倒是很常见了，先说说说let，其是ES6新增的定义变量的方法，其定义的变量仅存在于最近的{}之内。

var test5 = true;
if (test5) {
    let bar = test5 * 2;
    console.log( bar );
}
console.log( bar ); // ReferenceError

const

与let一样，唯一不同的是const定义的变量值不能修改

var test6 = true;
if (test6) {
    var a = 2;
    const b = 3; 
    a = 3;
    b = 4; 
}
console.log( a ); 
console.log( b ); 

对于a来说是全局变量，而对于b的作用范围仅仅是存在与if的块内，此外从尝试对b进行修改的时候也会出错，提示不能对其进行修改

作用域链

在局部作用中，引用一个变量后，系统会自动在当前作用域中寻找var的声明语句，如果找到则直接使用，否则继续向上一级作用域中去寻找var的声明语句，如未找到，则继续向上级作用域中寻找…直到全局作用域中如还未找到var的声明语句则自动在全局作用域中声明该变量。我们把这种链式的查询关系就称之为"作用域链"。这个寻找的过程也是可以在局部作用域中可以引用全局变量的答案

代码中的testInner2函数中没有对变量a进行赋值操作，因此由内到外一层层寻找，发现在testInner中有var a的赋值操作，由此返回a的赋值，有兴趣的读者不妨把testInner里面的赋值操作去掉，可以发现函数运行返回a的赋值是yerik。

其实作用域链本质是一个对象列表，其保证了变量对象可以有序的访问。其开始的地方是当前代码执行环境的变量对象，常被称之为“活跃对象”（AO），变量的查找会从第一个链的对象开始，如果对象中包含变量属性，那么就停止查找，如果没有就会继续向上级作用域查找，直到找到全局对象中，如果找不到就会报ReferenceError。

闭包

简单的说就是一个函数内嵌套另一个函数，这就会形成一个闭包。请牢记这句话：“无论函数是在哪里调用，也无论函数是如何调用的，其确定的词法作用域永远都是在函数被声明的时候确定下来的”

function test7() {
    var a = 2;
    function test8() {
        console.log( a ); // 2
    }
    test8();
}
test7();

我们看到上面的函数test7里嵌套了test8，这样test8就形成了一个闭包。在test8内可以访问到任何属于test7的作用域内的变量。

function test7() {
    var a = 2;
    function test8() {
        console.log( a ); // 2
    }
    return test8;
}
var test9 = test7();
test9(); // 2

在第8行，我们执行完test7()后按理说垃圾回收器会释放test7的词法作用域里的变量，然而没有，当我们运行test9()的时候依然访问到了test7中a的值。这是因为，虽然test7()执行完了，但是其返回了test8并赋给了test9，test8依然保持着对test7形成的作用域的引用。这就是依然可以访问到test7中a的值的原因。再想想，“无论函数是在哪里调用，也无论函数是如何调用的，其确定的词法作用域永远都是在函数被声明的时候确定下来的”。

我们再来看另一个例子

function createClosure(){
    var name = "yerik";
    return {
        setStr:function(){
            name = "naug";
        },
        getStr:function(){
            return name + ":hello";
        }
    }
}
var builder = new createClosure();
builder.setStr();
console.log(builder.getStr());

上面在函数中返回了两个闭包，这两个闭包都维持着对外部作用域的引用，因此不管在哪调用都是能够访问外部函数中的变量。在一个函数内部定义的函数，闭包中会将外部函数的自由对象添加到自己的作用域中，所以可以通过内部函数访问外部函数的属性，这就是js模拟私有变量的一种方式。

注意：由于闭包会拓展附带函数的作用域（内部匿名函数携带外部函数的作用域），因此，闭包会比其他函数多占用些内存空间，过度使用会导致内存占用增加，这个时候如果要对性能进行优化可能会增加一些难度。

闭包对作用域链的影响

由于作用域链机制的影响，闭包只能取得内部函数的最后一个值，这引起了一个副作用，如果内部函数在一个循环中，那么变量的值始终为最后一个值。

var data = [];

for (var i = 0; i < 3; i++) {
  data[i] = function () {
    console.log(i);
  };
}
console.log(data[0])
console.log(data[1])
console.log(data[2])

如果我们想要获取循环过程的中的结果，应该要怎么做呢？

• 返回匿名函数的赋值或者立即执行函数
• 使用es6的let

匿名函数的赋值

var data = [];

for (var i = 0; i < 3; i++) {
  data[i] = (function (num) {
      return function(){
          console.log(num);
      }
  })(i);
}
console.log(data[0])
console.log(data[1])
console.log(data[2])

无论上是立即执行函数还是返回一个匿名函数赋值，原理上都是因为变量的按值传递，所以会将变量i的值赋值给实参num，在匿名函数的内部又创建了一个用于访问num的匿名函数，这样每一个函数都有一个num的副本，互不影响。

使用let

var data = [];

for (let i = 0; i < 3; i++) {
  data[i] = (function (num) {
      return function(){
          console.log(num);
      }
  })(i);
}
console.log(data[0])
console.log(data[1])
console.log(data[2])

前面我们介绍到let主要是作用域局部变量，由于其的存在，使for中的i存在于局部作用域中，而不是再全局作用域。

这个函数表执行完毕，其中的变量会被销毁，但是因为这个代码块中存在一个闭包，闭包的作用域链中引用着局部作用域，所以在闭包被调用之前，这个块级作用域内部的变量不会被销毁。

这个循环本质上就是这样

var data = [];// 创建一个数组data;

{ 
    // 进入第一次循环
    let i = 0; // 注意：因为使用let使得for循环为局部作用域
               // 此次 let i = 0 在这个局部作用域中，而不是在全局环境中
    data[0] = function() {
        console.log(i);
    };
}
{ 
    // 进入第二次循环
    let i = 1; // 因为 let i = 1 和上面的 let i = 0     
               // 在不同的作用域中，所以不会相互影响
    data[1] = function(){
         console.log(i);
    }; 
}
...

当我们执行data[1]()的时候，相当于是进入了以下的执行环境

{ 
     let i = 1; 
     data[1] = function(){
          console.log(i);
     }; 
}

在上面这个执行环境中，它会首先寻找该执行环境中是否存在i，没有找到，就沿着作用域链继续向上找，在其所在的块级作用域执行环境中，找到i=1，于是输出1。

参考资料

1. https://blog.csdn.net/zwkkkk1/article/details/79725934
2. https://www.cnblogs.com/nyxd/p/5364350.html
3. https://www.cnblogs.com/chengxs/p/10451494.html
4. https://segmentfault.com/a/1190000000618597
5. https://www.cnblogs.com/zhuzhenwei918/p/6131345.html