js引擎的运行机制

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引擎之前，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，这些概念是js引擎工作的核心组件。

 

var x = 1;
       function A(y){
           var x = 2;
           function B(z){
               console.log(x+y+z);
           }
           return B;
       }
       var c = A(1);
       c(1); //3

 下面从全局初始化、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：

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(Global Object) ， 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
var globalObject = {
   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( Execution Context Stack) ，与此同时，也要创建一个全局执行环境（Execution Context）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：

 

var ECStack = []; //定义一个执行环境栈，类似于数组

var EC = {};   //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(Varibale Object) 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
       }
   }
];

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(Scope Chain) ，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(Activation Object) 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)
       }
   }
];

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)
       var AO(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.