深入理解JavaScript系列（14）作用域鏈介紹(Scope Chain)

更新時間：2012年04月12日 17:24:54 作者：

在第12章關(guān)于變量對象的描述中，我們已經(jīng)知道一個執(zhí)行上下文的數(shù)據(jù)（變量、函數(shù)聲明和函數(shù)的形參）作為屬性存儲在變量對象中

前言
在第12章關(guān)于變量對象的描述中，我們已經(jīng)知道一個執(zhí)行上下文的數(shù)據(jù)（變量、函數(shù)聲明和函數(shù)的形參）作為屬性存儲在變量對象中。
同時我們也知道變量對象在每次進入上下文時創(chuàng)建，并填入初始值，值的更新出現(xiàn)在代碼執(zhí)行階段。
這一章專門討論與執(zhí)行上下文直接相關(guān)的更多細節(jié)，這次我們將提及一個議題——作用域鏈。
英文原文：http://dmitrysoshnikov.com/ecmascript/chapter-4-scope-chain/
中文參考：http://www.denisdeng.com/?p=908
本文絕大部分內(nèi)容來自上述地址，僅做少許修改，感謝作者
定義
如果要簡要的描述并展示其重點，那么作用域鏈大多數(shù)與內(nèi)部函數(shù)相關(guān)。
我們知道，ECMAScript 允許創(chuàng)建內(nèi)部函數(shù)，我們甚至能從父函數(shù)中返回這些函數(shù)。

復制代碼代碼如下:

 
var x = 10; 
function foo() { 
var y = 20; 
function bar() { 
alert(x + y); 
} 
return bar; 
} 
foo()(); // 30 

這樣，很明顯每個上下文擁有自己的變量對象：對于全局上下文，它是全局對象自身；對于函數(shù)，它是活動對象。
作用域鏈正是內(nèi)部上下文所有變量對象（包括父變量對象）的列表。此鏈用來變量查詢。即在上面的例子中，“bar”上下文的作用域鏈包括AO(bar)、AO(foo)和VO(global)。
但是，讓我們仔細研究這個問題。
讓我們從定義開始，并進深一步的討論示例。
作用域鏈與一個執(zhí)行上下文相關(guān)，變量對象的鏈用于在標識符解析中變量查找。
函數(shù)上下文的作用域鏈在函數(shù)調(diào)用時創(chuàng)建的，包含活動對象和這個函數(shù)內(nèi)部的[[scope]]屬性。下面我們將更詳細的討論一個函數(shù)的[[scope]]屬性。
在上下文中示意如下：

復制代碼代碼如下:

 
activeExecutionContext = { 
VO: {...}, // or AO 
this: thisValue, 
Scope: [ // Scope chain 
// 所有變量對象的列表 
// for identifiers lookup 
] 
}; 

其scope定義如下：
Scope = AO + [[Scope]]
這種聯(lián)合和標識符解析過程，我們將在下面討論，這與函數(shù)的生命周期相關(guān)。
函數(shù)的生命周期
函數(shù)的的生命周期分為創(chuàng)建和激活階段（調(diào)用時），讓我們詳細研究它。
函數(shù)創(chuàng)建
眾所周知，在進入上下文時函數(shù)聲明放到變量/活動（VO/AO）對象中。讓我們看看在全局上下文中的變量和函數(shù)聲明（這里變量對象是全局對象自身，我們還記得，是吧？）

復制代碼代碼如下:

 
var x = 10; 
function foo() { 
var y = 20; 
alert(x + y); 
} 
foo(); // 30 

在函數(shù)激活時，我們得到正確的（預期的）結(jié)果－－30。但是，有一個很重要的特點。
此前，我們僅僅談到有關(guān)當前上下文的變量對象。這里，我們看到變量“y”在函數(shù)“foo”中定義（意味著它在foo上下文的AO中），但是變量“x”并未在“foo”上下文中定義，相應地，它也不會添加到“foo”的AO中。乍一看，變量“x”相對于函數(shù)“foo”根本就不存在；但正如我們在下面看到的——也僅僅是“一瞥”，我們發(fā)現(xiàn)，“foo”上下文的活動對象中僅包含一個屬性－－“y”。

復制代碼代碼如下:

 
fooContext.AO = { 
y: undefined // undefined – 進入上下文的時候是20 – at activation 
}; 

函數(shù)“foo”如何訪問到變量“x”？理論上函數(shù)應該能訪問一個更高一層上下文的變量對象。實際上它正是這樣，這種機制是通過函數(shù)內(nèi)部的[[scope]]屬性來實現(xiàn)的。
[[scope]]是所有父變量對象的層級鏈，處于當前函數(shù)上下文之上，在函數(shù)創(chuàng)建時存于其中。
注意這重要的一點－－[[scope]]在函數(shù)創(chuàng)建時被存儲－－靜態(tài)（不變的），永遠永遠，直至函數(shù)銷毀。即：函數(shù)可以永不調(diào)用，但[[scope]]屬性已經(jīng)寫入，并存儲在函數(shù)對象中。
另外一個需要考慮的是－－與作用域鏈對比，[[scope]]是函數(shù)的一個屬性而不是上下文?？紤]到上面的例子，函數(shù)“foo”的[[scope]]如下：

復制代碼代碼如下:

 
foo.[[Scope]] = [ 
globalContext.VO // === Global 
]; 

舉例來說，我們用通常的ECMAScript 數(shù)組展現(xiàn)作用域和[[scope]]。
繼續(xù)，我們知道在函數(shù)調(diào)用時進入上下文，這時候活動對象被創(chuàng)建，this和作用域（作用域鏈）被確定。讓我們詳細考慮這一時刻。
函數(shù)激活
正如在定義中說到的，進入上下文創(chuàng)建AO/VO之后，上下文的Scope屬性（變量查找的一個作用域鏈）作如下定義：
Scope = AO|VO + [[Scope]]
上面代碼的意思是：活動對象是作用域數(shù)組的第一個對象，即添加到作用域的前端。
Scope = [AO].concat([[Scope]]);
這個特點對于標示符解析的處理來說很重要。
標示符解析是一個處理過程，用來確定一個變量（或函數(shù)聲明）屬于哪個變量對象。
這個算法的返回值中，我們總有一個引用類型，它的base組件是相應的變量對象（或若未找到則為null）,屬性名組件是向上查找的標示符的名稱。引用類型的詳細信息在第13章.this中已討論。
標識符解析過程包含與變量名對應屬性的查找，即作用域中變量對象的連續(xù)查找，從最深的上下文開始，繞過作用域鏈直到最上層。
這樣一來，在向上查找中，一個上下文中的局部變量較之于父作用域的變量擁有較高的優(yōu)先級。萬一兩個變量有相同的名稱但來自不同的作用域，那么第一個被發(fā)現(xiàn)的是在最深作用域中。
我們用一個稍微復雜的例子描述上面講到的這些。

復制代碼代碼如下:

 
var x = 10; 
function foo() { 
var y = 20; 
function bar() { 
var z = 30; 
alert(x + y + z); 
} 
bar(); 
} 
foo(); // 60 

對此，我們有如下的變量/活動對象，函數(shù)的的[[scope]]屬性以及上下文的作用域鏈：
全局上下文的變量對象是：

復制代碼代碼如下:

 
globalContext.VO === Global = { 
x: 10 
foo: <reference to function> 
}; 

在“foo”創(chuàng)建時，“foo”的[[scope]]屬性是：

復制代碼代碼如下:

 
foo.[[Scope]] = [ 
globalContext.VO 
]; 

在“foo”激活時（進入上下文），“foo”上下文的活動對象是：

復制代碼代碼如下:

 
fooContext.AO = { 
y: 20, 
bar: <reference to function> 
}; 

“foo”上下文的作用域鏈為：

復制代碼代碼如下:

 
fooContext.Scope = fooContext.AO + foo.[[Scope]] // i.e.: 
fooContext.Scope = [ 
fooContext.AO, 
globalContext.VO 
]; 

內(nèi)部函數(shù)“bar”創(chuàng)建時，其[[scope]]為：

復制代碼代碼如下:

 
bar.[[Scope]] = [ 
fooContext.AO, 
globalContext.VO 
]; 

在“bar”激活時，“bar”上下文的活動對象為：

復制代碼代碼如下:

 
barContext.AO = { 
z: 30 
}; 

“bar”上下文的作用域鏈為：

復制代碼代碼如下:

 
barContext.Scope = barContext.AO + bar.[[Scope]] // i.e.: 
barContext.Scope = [ 
barContext.AO, 
fooContext.AO, 
globalContext.VO 
]; 

對“x”、“y”、“z”的標識符解析如下：
- "x"
-- barContext.AO // not found
-- fooContext.AO // not found
-- globalContext.VO // found - 10
- "y"
-- barContext.AO // not found
-- fooContext.AO // found - 20
- "z"
-- barContext.AO // found - 30
作用域特征
讓我們看看與作用域鏈和函數(shù)[[scope]]屬性相關(guān)的一些重要特征。
閉包
在ECMAScript中，閉包與函數(shù)的[[scope]]直接相關(guān)，正如我們提到的那樣，[[scope]]在函數(shù)創(chuàng)建時被存儲，與函數(shù)共存亡。實際上，閉包是函數(shù)代碼和其[[scope]]的結(jié)合。因此，作為其對象之一，[[Scope]]包括在函數(shù)內(nèi)創(chuàng)建的詞法作用域（父變量對象）。當函數(shù)進一步激活時，在變量對象的這個詞法鏈（靜態(tài)的存儲于創(chuàng)建時）中，來自較高作用域的變量將被搜尋。
例如：

復制代碼代碼如下:

 
var x = 10; 
function foo() { 
alert(x); 
} 
(function () { 
var x = 20; 
foo(); // 10, but not 20 
})(); 

我們再次看到，在標識符解析過程中，使用函數(shù)創(chuàng)建時定義的詞法作用域－－變量解析為10，而不是30。此外，這個例子也清晰的表明，一個函數(shù)（這個例子中為從函數(shù)“foo”返回的匿名函數(shù)）的[[scope]]持續(xù)存在，即使是在函數(shù)創(chuàng)建的作用域已經(jīng)完成之后。
關(guān)于ECMAScript中閉包的理論和其執(zhí)行機制的更多細節(jié)，閱讀16章閉包。
通過構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建的函數(shù)的[[scope]]
在上面的例子中，我們看到，在函數(shù)創(chuàng)建時獲得函數(shù)的[[scope]]屬性，通過該屬性訪問到所有父上下文的變量。但是，這個規(guī)則有一個重要的例外，它涉及到通過函數(shù)構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建的函數(shù)。

復制代碼代碼如下:

 
var x = 10; 
function foo() { 
var y = 20; 
function barFD() { // 函數(shù)聲明 
alert(x); 
alert(y); 
} 
var barFE = function () { // 函數(shù)表達式 
alert(x); 
alert(y); 
}; 
var barFn = Function('alert(x); alert(y);'); 
barFD(); // 10, 20 
barFE(); // 10, 20 
barFn(); // 10, "y" is not defined 
} 
foo(); 

我們看到，通過函數(shù)構(gòu)造函數(shù)（Function constructor）創(chuàng)建的函數(shù)“bar”，是不能訪問變量“y”的。但這并不意味著函數(shù)“barFn”沒有[[scope]]屬性（否則它不能訪問到變量“x”）。問題在于通過函構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建的函數(shù)的[[scope]]屬性總是唯一的全局對象。考慮到這一點，如通過這種函數(shù)創(chuàng)建除全局之外的最上層的上下文閉包是不可能的。
二維作用域鏈查找
在作用域鏈中查找最重要的一點是變量對象的屬性（如果有的話）須考慮其中－－源于ECMAScript 的原型特性。如果一個屬性在對象中沒有直接找到，查詢將在原型鏈中繼續(xù)。即常說的二維鏈查找。（1）作用域鏈環(huán)節(jié)；（2）每個作用域鏈－－深入到原型鏈環(huán)節(jié)。如果在Object.prototype 中定義了屬性，我們能看到這種效果。

復制代碼代碼如下:

 
function foo() { 
alert(x); 
} 
Object.prototype.x = 10; 
foo(); // 10 

活動對象沒有原型，我們可以在下面的例子中看到：

復制代碼代碼如下:

 
function foo() { 
var x = 20; 
function bar() { 
alert(x); 
} 
bar(); 
} 
Object.prototype.x = 10; 
foo(); // 20 

如果函數(shù)“bar”上下文的激活對象有一個原型，那么“x”將在Object.prototype 中被解析，因為它在AO中不被直接解析。但在上面的第一個例子中，在標識符解析中，我們到達全局對象（在一些執(zhí)行中并不全是這樣），它從Object.prototype繼承而來，響應地，“x”解析為10。
同樣的情況出現(xiàn)在一些版本的SpiderMokey 的命名函數(shù)表達式（縮寫為NFE）中，在那里特定的對象存儲從Object.prototype繼承而來的函數(shù)表達式的可選名稱，在Blackberry中的一些版本中，執(zhí)行時激活對象從Object.prototype繼承。但是，關(guān)于該特色的更多細節(jié)在第15章函數(shù)討論。
全局和eval上下文中的作用域鏈
這里不一定很有趣，但必須要提示一下。全局上下文的作用域鏈僅包含全局對象。代碼eval的上下文與當前的調(diào)用上下文（calling context）擁有同樣的作用域鏈。

復制代碼代碼如下:

 
globalContext.Scope = [ 
Global 
]; 
evalContext.Scope === callingContext.Scope; 

代碼執(zhí)行時對作用域鏈的影響
在ECMAScript 中，在代碼執(zhí)行階段有兩個聲明能修改作用域鏈。這就是with聲明和catch語句。它們添加到作用域鏈的最前端，對象須在這些聲明中出現(xiàn)的標識符中查找。如果發(fā)生其中的一個，作用域鏈簡要的作如下修改：
Scope = withObject|catchObject + AO|VO + [[Scope]]
在這個例子中添加對象，對象是它的參數(shù)（這樣，沒有前綴，這個對象的屬性變得可以訪問）。

復制代碼代碼如下:

 
var foo = {x: 10, y: 20}; 
with (foo) { 
alert(x); // 10 
alert(y); // 20 
} 

作用域鏈修改成這樣：
Scope = foo + AO|VO + [[Scope]]
我們再次看到，通過with語句，對象中標識符的解析添加到作用域鏈的最前端：

復制代碼代碼如下:

 
var x = 10, y = 10; 
with ({x: 20}) { 
var x = 30, y = 30; 
alert(x); // 30 
alert(y); // 30 
} 
alert(x); // 10 
alert(y); // 30 

在進入上下文時發(fā)生了什么？標識符“x”和“y”已被添加到變量對象中。此外，在代碼運行階段作如下修改：
x = 10, y = 10;
對象{x:20}添加到作用域的前端;
在with內(nèi)部，遇到了var聲明，當然什么也沒創(chuàng)建，因為在進入上下文時，所有變量已被解析添加;
在第二步中，僅修改變量“x”，實際上對象中的“x”現(xiàn)在被解析，并添加到作用域鏈的最前端，“x”為20，變?yōu)?0;
同樣也有變量對象“y”的修改，被解析后其值也相應的由10變?yōu)?0;
此外，在with聲明完成后，它的特定對象從作用域鏈中移除（已改變的變量“x”－－30也從那個對象中移除），即作用域鏈的結(jié)構(gòu)恢復到with得到加強以前的狀態(tài)。
在最后兩個alert中，當前變量對象的“x”保持同一，“y”的值現(xiàn)在等于30，在with聲明運行中已發(fā)生改變。
同樣，catch語句的異常參數(shù)變得可以訪問，它創(chuàng)建了只有一個屬性的新對象－－異常參數(shù)名。圖示看起來像這樣：

復制代碼代碼如下:

 
try { 
... 
} catch (ex) { 
alert(ex); 
} 

作用域鏈修改為：

復制代碼代碼如下:

 
var catchObject = { 
ex: <exception object> 
}; 
Scope = catchObject + AO|VO + [[Scope]] 

在catch語句完成運行之后，作用域鏈恢復到以前的狀態(tài)。
結(jié)論
在這個階段，我們幾乎考慮了與執(zhí)行上下文相關(guān)的所有常用概念，以及與它們相關(guān)的細節(jié)。按照計劃－－函數(shù)對象的詳細分析：函數(shù)類型（函數(shù)聲明，函數(shù)表達式）和閉包。順便說一下，在這篇文章中，閉包直接與[[scope]]屬性相關(guān)，但是，關(guān)于它將在合適的篇章中討論。我很樂意在評論中回答你的問題。
其它參考