荐精读Javascript系列（三）执行上下文、执行栈、初识事件循环

程序员文章站 2022-08-09 16:04:28

前言这时可以接触真正实用的东西了，毕竟变量也不能代表整个Javascript语言，虽然有些不可思议，但变量的确是Javascript必经之路之一，关于变量的奇特行为数不胜数（真的是这样），不过这些我想高阶Javascript都努力回避这些，新手也不懂，所以我就跳过了。下面的这些概念，无论是执行上下文、还是执行栈，它在规范中的概念都很抽象，很多内容的理解实际靠的都是想象力，若有错误之处，还请指正。执行上下文简而言之，执行上下文（Execution Context）是正在运行的可执行代码所处环境的抽象...

前言

这时可以接触真正实用的东西了，毕竟变量也不能代表整个Javascript语言，虽然有些不可思议，但变量的确是Javascript必经之路之一，关于变量的奇特行为数不胜数（真的是这样），不过这些我想高阶Javascript都努力回避这些，新手也不懂，所以我就跳过了。

下面的这些概念，无论是执行上下文、还是执行栈，它在规范中的概念都很抽象，很多内容的理解实际靠的都是想象力，若有错误之处，还请指正。

执行上下文

简而言之，执行上下文（Execution Context）是正在运行的可执行代码所处环境的抽象，用于追踪一段代码中变量的求值。这是我总结过来的概念，可能有些不准确，也可以参考真正的规范定义。

不过总的来说，有三个关键点：

只有可执行代码才会有执行上下文
执行上下文是有状态的：运行状态（Perform）、挂起状态（Suspend）以及恢复（Resume）。处于Perfrom状态的执行上下文称之为运行时执行上下文（Running Execution Context）
执行上下文完全不等价于词法环境，硬说关系，也只是前者引用了后者而已。
执行一个JS脚本时，可以有多个执行上下文存在，但是运行时上下文只有唯一一个（异步也是如此，~~至于为什么提了四个……三大天王有四个不是常识么……~~）。

并且ES规范中规定，可执行代码有下面几个：

全局代码
函数代码
Eval语句
模块代码

换言之，看以下代码：

  
  var g=111
  function f(){
      
      console.log(g);
      for(let i =0; i < 10; i++){
          console.log(i);
      }
  }
  f();  /// (*)

如果上面的代码运行，只会产生两个执行上下文：

全局
函数f

但是如果将标注(*)的行注释掉，那么最终只有一个执行上下文，因为函数f根本就不会执行，自然就不会有相应的执行上下文了。里面唯一一个迷惑的是，就是for-loop了，但它根本不是可执行代码，所以它是函数执行上下文的一部分。

执行上下文的重要组成部分

一个执行上下文，可以抽象为：

ExecutionContext = {
    State: <>
    LexEnv = {
        This:< ... > ,
        OuterEnv:< ... > ,
        DecRec:{
            //... identifiername-variable
        }      
    }
    VaEnv = {
        This:< ... > ,
        OuterEnv:< ... > ,
        VarRec:{
            //... identifiername-variable
        }      
    }
}

事实上，在一个执行上下文中有两个相当重要的组件：LexicalEnvironmentComponent（词法环境组件）和VariableEnvironmentComponent（变量环境组件）。词法环境组件指向当前代码中的词法环境（LexEnv），变量环境组件指向当前代码的变量环境（VarEnv）。

关于执行上下文不得不说的二三事中，有一个很重要的部分就是作用域链，但是在执行上下文中并没有看到相关内容。不过作用域链的确存在，它就在[[Scope]]内部属性中，通过浏览器可以直接看到。

不过也可以这样理解，在一个执行上下文被创建时，不仅会创建当前词法环境的LexEnv，也会创建LexEnv.OutEnv、LexEnv.OutEnv.OutEnv…，直至延伸到全局为止。

执行上下文的创建与销毁

创建一个新执行上下文（ExecutionContext , EC）
创建当前词法环境（LexEnv 和 VarEnv ）
将该执行上下文的 LexicalEnvironmentComponent 和
VariableEnvironmentComponent 指向当前环境下的 LexEnv 和 VarEnv中。
将新执行上下文推入 执行栈中，并成为运行时执行上下文。
对可执行代码块内的标识符进行实例化和初始化：
1. 收集当前词法环境内所有声明的标识符归入DecRec中，所有var声明的标识符归入VarNames集合中，在此阶段会进行标识符名检测，若与let/const/...声明的标识符与VarNames中的标识符重复，报错。
2. 将DecRec中的标识符进行实例化，并设为uninitialized。VarNames中的标识符绑定在ObjRec中，实例化后直接初始化为undefined。
3. 对于function声明的函数，将直接指向函数对象，并也会绑定到ObjRec中，这是浏览器默认行为。
运行代码。
1. 非var声明的标识符会在声明处进行初始化（默认为undefined）。
2. 完成所有变量的赋值，并可能会一直在变化。
运行完毕从 执行栈 中弹出。

备注：

关于This绑定，大部分情况可以用过去的说法解释，然而某些情况下却不尽然。
闭包我会在下一篇介绍。
执行上下文，我个人认为并不如何重要，但是却能在许多情形下起到极为关键的作用，所以还是有必要去深入认识一下。
关于执行上下文和词法环境的关系，最多是前者引用了后者，仅此而已。诚然，有许多情况没必要用执行上下文来说明，但是永远避免不了违和感。

执行栈与事件循环

执行栈（Execution Stack）就是由执行上下文构成的堆栈，类似于Call Stack。

当Javascript引擎遇到一段可执行代码时，新建一个执行上下文。
将它推入执行栈中。并设置为运行时执行上下文。
- 如果存在其他执行上下文。
- 那么将当前执行上下文挂起
- 然后再将新执行上下文推入执行栈中。
执行上下文运行完毕，弹出销毁恢复并将原执行上下文设为运行时。

~~总觉得这些没什么好说的，但是水一下吧~~

执行栈最重要的部分并非是执行栈概念本身，而是与任务队列的关系，它是事件循环的入门关键概念之一。

众所周知，Javascript语言是单线程的，此处的执行栈就相当于主线程的调用栈，也是唯一一个调用栈，至于什么是主线程可以查阅相关资料，这里有些超纲了……

那么javascript是如何实现异步的？

确切来说，这不是Javascript核心的部分，它是结合浏览器API（如Web Worker， Browser-context了解一下）实现的。

在事件循环中（事件处理过程），有两个极其重要的概念：

任务序列： Task Quenue
事件： Event

这两个概念，是抽象滴。

在Javascript中，一个任务也可以称之为事件，通常是一个函数回调，由许多任务组成的队列，就是所谓的任务序列了。任务序列有很多分类，例如：作业序列（Job Quenue）、消息序列（Message Quenue），本质没区别。

不必再深入了解，现在需要记住的是：一个任务序列中的任务如果想要被执行，就必须将它取出放入执行栈中。

举一个抽象点的例子：

例如下面的代码：

  
      var temp = 10;
      
      console.log('push task1');
      setTimeout(function task1(){
        temp+=10;
        console.log(temp+'task1 okay! ');
      },1000)
      
      console.log('taskquenue=[task1]; push task2');
      setTimeout(function task2(){
        temp*=10;
        console.log(temp+'task2 okay! ');
      },500) 
     
      console.log('taskquenue=[task1,task2]; push task3');
      setTimeout(function task3(){
        temp*= -0.2;
        console.log(temp+'task3 okay! ');
      },1500)
      console.log('taskquenue=[task1, task2,task3]');

输出如下：

push task1
taskquenue=[task1]; push task2
taskquenue=[task1,task2]; push task3
taskquenue=[task1, task2,task3]
100task2 okay! 
110task1 okay! 
-22task3 okay!

setTimeout是一个定时器，它能够将任务放到任务队列中。如图：

添加作业task1：
添加作业task2：
添加作业task3：

执行到此处， task1、task2和task3都被放入了任务队列；然后执行栈全部执行完毕后，开始处理任务队列中的任务。

为什么任务队列中的任务必须在执行栈空时后执行呢？

这里我也不清楚，这毕竟真正涉及了底层内容；只是有些明白为何这样，不过担心误导他人，就算了。
一般而言，关于任务序列的相关概念没有如此简单，还涉及了很多东西，例如阻塞、调度（Schedule）等，这些方面可以参考其他诸如C++、Java这类多线程的语言或是看看操作系统这方面的内容。
如果只是简单的业务实现，不需要了解这么多底层的东西。

现在开始处理任务吧：