JS变量、作用域和内存问题

JS变量是无类型的，变量可以被赋予任何类型的值，同样一个变量也可以重新赋予不同类型的值。使用var关键字来声明变量。不在任何函数内声明的变量称作全局变量，在函数内声明的变量具有函数作用域，并且只在函数内可见。

基本类型和引用类型的值

ECMAScript变量包含两种不同数据类型的值：基本类型值和引用类型值。基本类型值指简单的数据段，而引用类型值指那些可能由多个值构成的对象。
在将一个值赋给变量时，解析器必须确定这个值是基本类型值还是引用类型值。基本数据类型是按值访问的，因为可以操作保存在变量中的实际的值。引用类型的值是保存在内存中的对象。JS不允许直接访问内存中的位置，也就是说不能直接操作对象的内存空间。在操作对象时，实际上是在操作对象的引用而不是实际的对象。为此，引用类型的值是按引用访问的。
基本类型值在内存中占据固定大小的空间，因此被保存在栈内存中，引用类型的值是对象，保存在堆内存中。

动态的属性

定义基本类型值和定义引用类型值的方式是类似的：创建一个变量并为该变量赋值。对于引用类型的值，我们可以为其添加属性和方法，也可以改变和删除其属性和方法。但是，我们不能给基本类型的值添加属性，尽管这样做不会导致任何错误。

var name = "Nicholas";
name.age = 27;
alert(name.age);     //undefined

复制变量值

除了保存的方式不同之外，在从一个变量向另一个变量复制基本类型值和引用类型值时，也存在不同。
如果从一个变量向另一个变量复制基本类型的值，会在变量对象上创建一个新值，然后把该值复制到为新变量分配的位置上。

var num1=5;
var num2=num1;

num1中保存的值是5。当使用num1的值来初始化num2的值时，num2中也保存了值5。但num2中的5和num1中的5是完全独立的，该值只是num1中5的一个副本。此后，这两个变量可以参与任何操作而不会互相影响。
当从一个变量向另一个变量复制引用类型的值时，同样也会将存储在变量对象中的值复制一份放到为新变量分配的空间中。不同的是，这个值的副本实际上是一个指针，而这个指针指向存储在堆中的一个对象。复制操作结束后，两个变量实际上将引用同一个对象。因此，改变其中一个变量，就会影响另一个变量。

var obj1=new Object();
var obj2=obj1;
obj1.name="zhangsan";
alert(obj2.name); //"zhangsan"

传递参数

ECMAScript中所有函数的参数都是按值传递的。也就是说，把函数外部的值复制给函数内部的参数，就和把值从一个变量复制到另一个变量一样。基本类型值的传递如同基本类型变量的复制一样，而引用类型值的传递，则如同引用类型变量的复制一样。
访问变量有按值和按引用两种方式，而参数只能按值传递。
在向参数传递基本类型的值时，被传递的值会被复制给一个局部变量。在向参数传递引用类型的值时， 会把这个值在内存中的地址复制给一个局部变量，因此这个局部变量的变化会反映在函数的外部。

function setName(obj) (
obj.name="Nicholas";
var person=new Object();
setName(person);
alert (person.name) ; //"Nicholas"

以上代码中创建一个对象，并将其保存在了变量person中。然后，这个对象被传递到setName()函数中之后就被复制给了obj。在这个函数内部，obj和person引用的是同一个对象。于是，当在函数内部为obj添加name属性后，函数外部的person也将有所反映；因为person指向的对象在堆内存中只有一个，而且是全局对象。

function setName(obj) { 
    obj.name = "Nicholas"; 
    obj = new Object(); 
    obj.name = "Greg";
}
var person = new Object(); 
setName(person);
alert(person.name);    //"Nicholas"

对象是按值传递的，如果对象是按引用传递的，那么person就会自动被修改为指向其name属性值为"Greg"的新对象。这说明 即使在函数内部修改了参数的值，但原始的引用仍然保持未变。实际上，当在函数内部重写obj时，这个变量引用的就是一个局部对象了。而这个局部对象会在函数执行完毕后立即被销毁。

检测类型

要检测一个变量是不是基本数据类型，可以使用typeof操作符。typeof操作符是确定一个变量是字符串、数值、布尔值，还是undefined的最佳工具。但在检测引用类型的值时，这个操作符的用处不大。通常，我们并不是想知道某个值是对象，而是想知道它是什么类型的对象。为此， ECMAScript提供了instanceof操作符，其语法如下所示：

result = variable instanceof constructor

如果变量是给定引用类型的实例，那么instanceof操作符就会返回true。

alert(person instanceof Object); // 变量person 是Object 吗?
alert(colors instanceof Array); / / 变量colors 是Array 吗?
alert(pattern instanceof RegExp); // 变量pattern是RegExp 吗?

所有引用类型的值都是Object的实例。因此，在检测一个引用类型值和Object构造函数时，instanceof操作符始终会返回true。当然，如果使用instanceof操作符检测基本类型的值，则该操作符始终会返回false，因为基本类型不是对象。

执行环境及作用域

执行环境定义了变量或函数有权访问的其它数据，决定了他们各自的行为。每个执行环境都有一个与之关联的变量对象，环境中定义的所有变量和函数都保存在这个对象中。虽然我们编写的代码无法访问这个对象，但解析器在处理数据时会在后台使用它。

全局执行环境是最外围的一个执行环境。根据ECMAScript实现所在的宿主环境不同，表示执行环境的对象也不一样。在Web浏览器中，全局执行环境被认为是window对象，因此所有全局变量和函数都是作为window对象的属性和方法创建的。某个执行环境中的所有代码执行完毕后，该环境被销毁，保存在其中的所有函数和变量定义也随之销毁。全局执行环境直到应用程序退出或关闭网页时才会被销毁。

每个函数都有自己的执行环境。当执行流进入一个函数时，函数的环境就会被推入一个环境栈中。而在函数执行之后，栈将其环境弹出，把控制权返还给之前的执行环境。

当代码在一个环境中执行时，会创建变量对象的一个作用域链。作用域链的用途是保证对执行环境有权访问的所有变量和函数的有序访问。作用域链的前端，始终都是当前执行的代码所在环境的变量对象。如果这个环境是函数，则将其活动对象作为变量对象。活动对象在最开始时只包含一个变量，即arguments对象（这个对象在全局环境中是不存在的）。作用域链中的下一个变量对象来自包含（外部）环境，而下一个变量对象则来自下一个包含环境。这样一直延续到全局执行环境，全局执行环境的变量对象始终都是作用域链中的最后一个对象。

var color = "blue";
function changeColor(){ 
    if (color === "blue"){ 
   color = "red";
    } else {
        color = "blue";
    }
}
changeColor();
alert("Color is now " + color);

函数changeColor()的作用域链包含两个对象：它自己的变量对象（其中定义着arguments对象）和全局环境的变量对象。可以在函数内部访问变量color，就是因为可以在这个作用域链中找到它。

var color = "blue";
function changeColor(){
    var anotherColor = "red";
    function swapColors(){
        var tempColor = anotherColor; 
        anotherColor = color; 
        color = tempColor;
 // 这里可以访问 color、anotherColor 和 tempColor 
    }
 // 这里可以访问 color和 anotherColor，但不能访问 tempColor 
    swapColors();
}
// 这里只能访问 color 
changeColor();

内部环境可以通过作用域链访问所有的外部环境。但外部环境不能访问内部环境中的任何变量和函数。这些环境之间的联系是线性、有次序的。每个环境都可以向上搜索作用域链，以查询变量和函数名;但任何环境都不能通过向下搜索作用域链而进入另一个执行环境。

延长作用域链

虽然执行环境的类型总共只有两种——全局和局部（函数），但还是有其他办法来延长作用域链。
有些语句可以在作用域链的前端增加一个变量对象，该变量对象会在代码执行后被移除。在两种情况下会发生这种现象。具体来说，就是当执行流进入下列任何额一个语句时，作用域链就会加长。

• try-catch语句的catch块；
• with语句。

这两个语句都会在作用域链的前端添加一个变量对象。对with来说，会将指定的对象添加到作用城链中。对catch语句来说，会创建一个新的变量对象，其中包含的是被抛出的错误对象的声明。

function buildUrl() {
    var qs="?debug=true' ;
    with(location){
        var url = href + qs;
    }
    return url;
}

在此，with语句接收的是location对象，因此其变量对象中就包含了location对象的所有属性和方法，而这个变量对象被添加到了作用域链的前端。buildUrl()函数中定义了一个变量qs。当在with语句中引用变量href时(实际引用的是location.href)。可以在当前执行环境的变量对象中找到。当引用变量qs时，引用的则是在buildUrl()中定义的那个变量，而该变量位于函数环境的变量对象中。至于with语句内部，则定义了一个名为url的变量，因而url就成了函数执行环境的一部分，所以可以作为函数的值被返回。

没有块级作用域

JS没有块级作用域经常会导致理解上的困惑。在其他类C的语言中， 由花括号封闭的代码块都有自己的作用域)，因而支持根据条件来定义变量。

if (true) {
    var color="blue";
}
alert(color); //blue.

如果是在C、C++或Java中，color会在if语句执行完毕后被销毁。但在JS中，if语句中的变量声明会将变量添加到当前的执行环境（在这里是全局环境）中。for语句也是如此。

for (var i=0; i < 10; i++){ 
    doSomething(i);
}
alert(i); //10

1.声明变量

使用var声明的变量会自动被添加到最接近的环境中。在函数内部，最接近的环境就是函数的局部环境；在with语句中，最接近的环境是函数环境。如果初始化变量时没有使用var声明，该变量会自动被添加到全局环境。

2.查询标识符

当在某个环境中为了读取或写入而引用一个标识符时，必须通过搜索来确定该标识符实际代表什么。搜索过程从作用域链的前端开始，向上逐级查询与给定名字匹配的标识符。如果在局部环境中找到了该标识符，搜索过程停止，变量就绪。如果在局部环境中没有找到该变量名，则继续沿作用域链向上搜索。搜索过程将一直追溯到全局环境的变量对象。如果在全局环境中也没有找到这个标识符，则意味着该变量尚未声明。
在这个搜索过程中，如果存在一个局部的变量的定义，则搜索会自动停止，不再进入另一个变量对象。换句话说，如果局部环境中存在着同名标识符，就不会使用位于父环境中的标识符。

var color = "blue";
function getColor(){ 
    var color = "red"; 
    return color;
}
alert(getColor());  //"red"

垃圾收集

JS具有自动垃圾收集机制，也就是说，执行环境会负责管理代码执行过程中使用的内存。这种机制的原理很简单：找出那些不再继续使用的变量，然后释放其占用的内存。为此，垃圾收集器会按照固定的时间间隔（或代码中预定的收集时间），周期性的执行这一操作。
我们来分析下局部变量的生命周期。局部变量只在函数执行的过程中存在。而在这个过程中，会为局部变量在栈（或堆）内存上分配相应的空间，以便存储它们的值。然后在函数中使用这些变量，直至函数执行结束。此时，局部变量就没有存在的必要了，因此可以释放它们的内存以供将来使用。在这种情况下，很容易判断变量是否还有存在的必要，但并非所有情况下都这么容易就得出结论。垃圾收集器必须追踪哪个变量有用哪个变量没用，对于不再有用的变量打上标记，以备将来收回其占用的内存。用于标识无用变量的策略可能会因实现而异，但具体到浏览器中的实现，通常有两个策略。

标记清除

JS中最常用的垃圾收集方式是标记清除。当变量进入环境（如在函数中声明变量）时，就将这个变量标记为“进入环境”。从逻辑上将，永远不能释放进入环境的变量所占用的内存，因为只要执行流进入相应的环境，就可能会用到它们。而当变量离开环境时，则将其标记为“离开环境”。

可以使用任何方式来标记变量。比如，通过翻转某个特殊的位来记录一个变量何时进入环境，或者使用一个“进入环境的”变量列表及一个“离开环境的”变量列表来跟踪哪个变量发生了变化。
垃圾收集器在运行的时候会给存储在内存中的所有变量都加上标记。然后，它会去掉环境中的变量以及被环境中的变量引用的变量的标记。而在此之后再被加上标记的变量将被视为准备删除的变量，原因是环境中的变量已经无法访问到这些变量了。最后垃圾收集器完成内存清除工作，销毁那些带标记的值并回收它们所占用的内存空间。

引用计数

另一种不太常见的垃圾收集策略叫做引用计数。引用计数的含义是跟踪记录每个值被引用的次数。当声明了一个变量并将一个引用类型值赋给该变量时，则这个值的引用次数就是1 。如果同一个值又被赋给另一个变量， 则该值的引用次数加1。相反，如果包含对这个值引用的变量又取得了另外一个值，则这个值的引用次数减1。当这个值的引用次数变成0时，则说明没有办法再访问这个值了，因而就可以将其占用的内存空间回收回来。这样，当垃圾收集器下次离运行时，它就会释放那些引用次数为零的值所占用的内存。

管理内存

分配给Web浏览器的可用内存数量通常要比分配给桌面应用程序的少。这样做的目的主要是出于安全方面的考虑，目的是防止运行JS的网页耗尽全部系统内存而导致系统崩溃。内存限制问题不仅会影响给变量分配内存，同时还会影响调用栈以及在一个线程中能够同时执行的语句数量。

因此，确保占用最少的内存可以让页面获得更好的性能。而优化内存占用的最佳方式，就是为执行中的代码只保存必要的数据。一旦数据不再有用，最好通过将其值设置为null来释放其引用一一这个做法叫做解除引用。这种做法适用于大多数全局变量和全局对象的属性。局部变量会在它们离开执行环境时自动被解除引用。

function createPerson(name) {
  var localperson=new Object() ;
  localPerson.name=name;
  return localPerson;
}
var globalPerson = createPerson('Nicholas');
// 手工解除globalPerson的利用
globalPerson = null;

不过，解除一个值的引用并不意味着自动回收该值所占用的内存。解除引用的真正作用是让值脱离执行环境，以便垃圾收集器下次运行时将其回收。