js执行环境

执行环境(Execution Context,也称为"执行上下文")是JavaScript中最为重要的一个概念。执行环境定义了变量或函数有权访问的其它数据,决定了各自的行为。当JavaScript代码执行的时候,会进入不同的执行环境,这些不同的执行环境就构成了执行环境栈。

  JavaScript中主要存在三种执行环境:

  •  全局执行环境

   JavaScript代码执行的默认环境。通常被默认为window对象,所有的全局变量和函数都作为window对象的属性和方法存在。当执行环境中的代码执行完毕之后,执行环境被销毁,其中的所有变量和函数也随之销毁。对于全局执行环境来说,当关闭网页或浏览器时,该环境被销毁。

  •  函数执行环境

     当执行一个JavaScript函数时,函数的环境被推入环境栈中,执行完毕之后,栈将执行环境推出,将控制权转交给之前的执行环境。

  •  Eval环境

   执行eval()函数时创建。

  对于执行环境栈,请看如下代码:

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var a = "global";
function example(){
     console.log(a);  
}
 
function outer(){
     var b = "outer";
     console.log(b);  
         
     function inner(){
          var c = "inner";
          console.log(c);
          example();
     }
      
     inner();
}
 
outer();

  代码首先进入全局执行环境,然后依次进入outer,inner和example的执行环境,执行环境栈可以表示为:

  

   每个执行环境都有三个重要的属性,变量对象(VO)、作用域链(scope chain)和this。下面首先看一下变量对象。

  变量对象和活动对象(VO和AO)

   变量对象

  每个执行环境都有一个与之关联的变量对象(variable object),环境中定义的所有变量和函数都保存在这个对象中。当代码在一个环境中执行时,会创建当前变量对象的一个作用域链(scope chain)。作用域链的最前端,始终是当前执行环境的变量对象。如果执行环境是函数,则其活动对象(activation object)作为变量对象。作用域链的下一个变量对象来自于父执行环境,而再下一个变量对象来自于父环境的外部环境,以此类推构成完整的作用域链,而最外层的变量对象始终是全局执行环境的变量对象。

  一般来说,变量对象(VO)中包含以下信息:

  • 变量
  • 函数声明
  • 函数的形参

  当JavaScript代码执行的时候,如果试图寻找一个变量或函数,就会首先寻找VO。对于前面提到的代码,全局执行环境的VO如下所示:

  

  对于VO来说,函数表达式不包含在VO中,没有使用var声明的变量也不包含在VO中,这种方式只是给Global添加了一个属性。

  活动对象

  只有全局执行环境的变量对象允许通过VO的属性名称间接访问。但在函数执行环境中,VO是不允许被直接访问的。此时,由活动对象(Activation Object,简称AO)扮演VO的角色。活动对象在进入函数执行环境时被创建,它通过函数的arguments属性初始化,其中Arguments Objects是函数执行环境中活动对象AO的内部对象。

  VO和AO的关系,简单点说就是,VO在不同的执行环境中有不同的变现形式。在全局执行环境中,可以直接使用VO;但是在函数执行环境中,AO被创建。

在函数上下文中,我们用活动对象(activation object, AO)来表示变量对象。

活动对象和变量对象其实是一个东西,只是变量对象是规范上的或者说是引擎实现上的,不可在 JavaScript 环境中访问,只有到当进入一个执行上下文中,这个执行上下文的变量对象才会被激活,所以才叫 activation object 呐,而只有被激活的变量对象,也就是活动对象上的各种属性才能被访问。

活动对象是在进入函数上下文时刻被创建的,它通过函数的 arguments 属性初始化。arguments 属性值是 Arguments 对象


  在上面的代码例子中,当开始执行outer函数的时候,outer函数的AO被创建如下图所示:

  

  执行环境的具体过程

  当进入一个执行环境的时候,JavaScript解释器会创建新的执行环境,但具体是怎么做的呢?主要分为两个阶段:

  • 创建阶段
    • 创建作用域链
    • 创建VO/AO
    • 设置this的值
  • 执行阶段
    • 设置变量的值
    • 设置函数的引用
    • 解释执行代码

  对于"创建VO/AO"这一步,JavaScript解释器主要做了下面的事情:

  • 根据函数参数,创建并初始化arguments object
  • 根据函数内部代码查找函数声明
    • 对于找到的所有函数声明,将函数名和引用全部存入VO/AO
    • 如果存在同名函数,进行覆盖
  • 根据函数内部代码查找变量声明
    • 对于找到的所有变量声明,全部存入VO/AO,并初始化为"undefined"
    • 如果变量名称和已经声明的形参或函数相同,那么变量声明不会干扰这类属性

  看下面的例子:

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function example(p) {
    var a = 'hello';
    var b = function b() {...};
    function c() {...}
}
 
example(2);

   对于上面的例子,在执行环境创建阶段,会得到如下的执行环境对象:

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exampleExecutionContext={
     scopeChain: {...},
     VO:{
          arguments:{
                0:2,
                length:1
          }
          p:2,
          c:pointer to function c()  
          a:undefined,
          b:undefined
     },
   
     this: {...}
}  

   在代码执行阶段,环境对象会被更新,如下所示:

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exampleExecutionContext={
     scopeChain: {...},
     VO:{
          arguments:{
                0:2,
                length:1
          }
          p:2,
          c:pointer to function c()  
          a:'hello',
          b:pointer to function b()
     },
   
     this: {...}


### JavaScript 执行环境问题排查与优化 JavaScript 的执行环境前端应用的稳定性、性能和兼容性起着决定性作用。当遇到 JavaScript 执行环境相关问题时,通常表现为脚本加载失败、语法解析错误、运行时异常或性能瓶颈等现象。 #### 资源加载失败与执行中断 在浏览器中,JavaScript 资源加载失败可能导致脚本无法执行,进而影响页面功能完整性。可通过 `<script>` 标签的 `onerror` 事件捕获加载失败情况,并实现本地回退或重试机制[^1]。例如: ```html <script src="https://cdn.example.com/script.js" onerror="handleScriptError(this)"></script> ``` 对应的处理函数如下: ```javascript function handleScriptError(scriptElement) { console.error('脚本加载失败:', scriptElement.src); // 尝试从本地加载备用资源 const fallbackScript = document.createElement('script'); fallbackScript.src = '/local/script.js'; document.head.appendChild(fallbackScript); } ``` #### 全局错误监听与调试 为了全面掌握 JavaScript 执行过程中的异常信息,可使用 `window.onerror` 监听全局错误事件,包括脚本加载失败、语法错误及运行时异常。该方法可获取出错文件 URI 和具体错误信息,便于远程日志收集与分析[^2]。 ```javascript window.onerror = function(message, source, lineno, colno, error) { console.error(`错误信息: ${message}, 文件: ${source}, 行号: ${lineno}`); // 发送错误日志至服务端 sendErrorLog({ message, source, lineno, userAgent: navigator.userAgent }); return true; // 阻止默认上报行为 }; ``` #### 异步加载与模块化管理 对于现代 Web 应用,建议采用模块化开发方式并结合异步加载策略,避免阻塞主线程。使用 `async` 或 `defer` 属性可控制脚本加载行为: ```html <script src="module.js" async></script> ``` `async` 表示脚本异步加载并在下载完成后立即执行,适用于独立模块;`defer` 表示脚本会按顺序加载并在文档解析完成后执行,适用于依赖 DOM 的脚本。 #### 性能监控与调优 JavaScript 执行过程中可能因内存泄漏、频繁 GC 或 CPU 占用过高而影响性能。可通过浏览器开发者工具(如 Chrome DevTools)的 Performance 面板进行 CPU 和内存分析,识别耗时操作和内存增长点。此外,轻量级性能分析也可借助内置 API 如 `performance.now()` 进行时间测量。 #### 日志收集与远程分析 为实现持续监控,应将 JavaScript 执行环境中的关键错误信息发送至日志服务器。以下是一个简单的日志上报函数示例: ```javascript function sendErrorLog(errorData) { const xhr = new XMLHttpRequest(); xhr.open('POST', '/log-js-error', true); xhr.setRequestHeader('Content-Type', 'application/json'); xhr.send(JSON.stringify(errorData)); } ``` 通过上述手段,可以有效提升 JavaScript 执行环境的健壮性与可观测性,从而快速定位并修复潜在问题。
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