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JS 函数执行上下文 - 变量环境与词法环境在作用域中的区别

幻影之瞳

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发布时间:2025-09-27 09:09:02

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来源于php中文网

原创

变量环境主要处理var和函数声明,在执行上下文创建时完成初始化,导致变量提升;词法环境则管理let、const及块级作用域,通过外部环境引用构建作用域链,并支持闭包。

js 函数执行上下文 - 变量环境与词法环境在作用域中的区别

JS函数执行上下文中的变量环境和词法环境,说到底,它们都是执行上下文的内部组件,但各自关注的侧面和行为逻辑有所不同。最核心的区别在于:变量环境(Variable Environment)主要负责处理var声明和函数声明的变量绑定,它的快照在执行上下文创建阶段就基本固定了;而词法环境(Lexical Environment)则是一个更动态、更精确的内部机制,它负责追踪letconst声明的变量,以及更细粒度的作用域链,它的内容在代码执行过程中会根据块级作用域的进入和退出而变化。

解决方案

要理解JS函数执行上下文中的变量环境与词法环境在作用域中的区别,我们得先从执行上下文本身说起。每次当JavaScript代码运行时,无论是全局代码、函数调用还是eval,都会创建一个执行上下文。这个上下文是一个抽象的概念,它包含了当前代码运行所需的所有信息。其中,变量环境和词法环境就是它最重要的两个内部组件,它们共同决定了我们代码中变量和函数的可见性与生命周期。

在我看来,变量环境更像是一个“老派”的记录员,它在函数被调用、执行上下文创建的那一刻,就一股脑地把所有var声明的变量(初始化为undefined)和完整的函数声明(可以直接使用)都记录下来。你可以把它想象成一个初稿,一个大体的框架。它的特点是,一旦创建,就相对稳定,不会随着代码块的进入和退出而频繁变化。这就是为什么var会有“变量提升”的现象,因为它的声明在变量环境里早就被处理了。

而词法环境,则显得更为“现代”和精细。它也有一个“环境记录器”(Environment Record),但这个记录器不仅包含函数参数,更重要的是,它负责管理letconst声明的变量。这些变量在声明前是无法访问的,这就是所谓的“暂时性死区”(Temporal Dead Zone, TDZ)。词法环境的另一个关键部分是它的“外部环境引用”(Outer Environment Reference),这个引用指向了外层(父级)的词法环境,从而构成了我们所说的“作用域链”。每次进入一个新的块级作用域(比如if语句、for循环或简单的{}),都会创建一个新的词法环境,并将其外部环境引用指向当前的词法环境,形成一个临时的链条。当块级作用域执行完毕,这个临时的词法环境就会被销毁,或者说不再活跃。

简单来说,变量环境是执行上下文创建时对var和函数声明的一个初始、粗粒度的扫描和绑定;而词法环境则是代码执行过程中,对所有变量(包括let, const, 函数参数,以及最终也会包含var变量的实际值)和作用域链进行动态、精确管理的核心机制。在ES6之后,随着letconst的引入,词法环境的重要性被大大提升,因为它才是实现块级作用域的真正幕后功臣。

JavaScript中函数执行上下文的创建过程是怎样的?

当我们谈论JavaScript中函数执行上下文的创建,其实是在描述一个分阶段的过程,这并非一蹴而就,而是经过精心设计的。我个人觉得,理解这个过程,能帮助我们更好地把握JS的变量提升、作用域以及闭包等核心概念。

首先,当JavaScript引擎发现一个函数即将被调用时,它会为这个函数创建一个全新的执行上下文。这个创建过程大致可以分为两个阶段:

  1. 创建阶段 (Creation Phase)

    • 确定this绑定(This Binding):根据函数的调用方式(是作为方法调用、普通函数调用、构造函数调用还是通过call/apply/bind调用),this的值会被确定下来。
    • 创建词法环境组件(LexicalEnvironment Component)
      • 环境记录器(Environment Record):这个记录器会扫描函数体内的所有letconst声明的变量和函数声明。对于letconst,它们会被标记为“未初始化”(uninitialized),处于暂时性死区(TDZ),直到实际执行到声明语句时才会被初始化。对于函数声明,它们会被完全地存储在这个记录器中,可以直接使用(这就是函数声明提升)。
      • 外部环境引用(Outer Environment Reference):这个引用会指向创建当前函数的那个执行上下文的词法环境。这正是作用域链的基础。
    • 创建变量环境组件(VariableEnvironment Component)
      • 环境记录器(Environment Record):这个记录器专门处理var声明的变量和函数声明。所有var声明的变量都会被初始化为undefined(这就是var变量提升,但值为undefined),而函数声明则会被完全地存储下来。
      • 外部环境引用(Outer Environment Reference):在ES6之前,它通常和词法环境的外部环境引用指向同一个地方。在ES6之后,为了兼容var的旧行为,它仍然扮演着一个角色,但最终其内容会与词法环境的环境记录器合并。
  2. 执行阶段 (Execution Phase)

    • 代码开始逐行执行。
    • 在执行过程中,变量的赋值操作会更新词法环境或变量环境中的值。
    • 当遇到letconst的声明语句时,它们会从“未初始化”状态变为实际的值。
    • 如果遇到新的函数调用,会重复上述的创建和执行过程,形成一个执行上下文

值得一提的是,在ES6及以后,最初创建时,词法环境和变量环境的环境记录器内容是有些重叠的。但随着代码的执行,特别是遇到块级作用域,词法环境会变得更加活跃和精细,它会为每个块级作用域创建新的环境记录器,而变量环境则相对保持不变,继续持有var声明的变量。这种分层处理,我觉得是JS引擎为了在引入块级作用域的同时,还能保持对旧var行为的兼容性所做出的巧妙设计。

为什么说变量环境主要处理var和函数声明,而词法环境则更关注letconst

这个区分是理解JavaScript作用域和变量提升机制的关键所在,我个人觉得,这是ES6对语言核心机制的一次重要重塑。

变量环境(Variable Environment): 它的核心职责,或者说历史使命,就是处理那些“老旧”的var声明和函数声明。在执行上下文的创建阶段,JavaScript引擎会扫描当前作用域内的所有var声明的变量,并将它们添加到变量环境的环境记录器中,并初始化为undefined。同时,所有函数声明也会被完整地放置在这里,这也就是我们常说的“变量提升”和“函数提升”的根本原因。你可以把它看作是JS在早期版本中,为了实现变量和函数的“预处理”而设立的一个专门区域。它在上下文创建时就完成了大部分工作,后续代码执行时,只是去更新它里面的值。正因为这种“提前处理”的特性,var才没有块级作用域的概念,因为它只关心函数作用域或全局作用域。

function exampleVar() {
  console.log(a); // undefined,因为a被提升了
  var a = 10;
  console.log(a); // 10
}
exampleVar();

在这个例子中,aexampleVar的变量环境创建时就被添加到其中,并初始化为undefined

词法环境(Lexical Environment): 相较于变量环境,词法环境是更现代、更灵活的机制,它主要关注ES6引入的letconst声明。它的环境记录器在执行上下文创建时,也会记录letconst声明的变量,但与var不同的是,它们会被标记为“未初始化”。这意味着在代码执行到声明语句之前,这些变量是不可访问的,试图访问会导致ReferenceError,这就是“暂时性死区”(TDZ)。

function exampleLet() {
  // console.log(b); // ReferenceError: Cannot access 'b' before initialization
  let b = 20;
  console.log(b); // 20
}
exampleLet();

这里的b虽然在词法环境创建时就被记录了,但它处于未初始化状态,直到let b = 20;执行才变得可用。

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更重要的是,词法环境是实现块级作用域的基石。每当代码进入一个新的块({}),例如if语句、for循环、while循环,甚至只是一个独立的块,都会创建一个新的词法环境。这个新的词法环境会将其外部环境引用指向包含它的那个词法环境,形成一个临时的作用域链。当块执行完毕,这个临时的词法环境就会被销毁(或不再活跃),从而实现了letconst的块级作用域特性。

function blockScopeExample() {
  let x = 1;
  if (true) {
    let y = 2; // 新的词法环境被创建,包含y
    console.log(x); // 1 (从外部词法环境获取)
    console.log(y); // 2
  }
  // console.log(y); // ReferenceError: y is not defined (块级作用域结束,y的词法环境被销毁)
}
blockScopeExample();

所以,变量环境可以看作是对var和函数声明的“静态”预处理,而词法环境则是对letconst以及整个作用域链进行“动态”和“精细”管理的核心。它们共同协作,构成了JavaScript复杂而强大的变量查找机制。

词法环境如何实现作用域链,以及它与闭包的关系?

词法环境在JavaScript中扮演着至关重要的角色,它不仅管理着变量的声明和生命周期,更是实现“作用域链”的根本机制。而作用域链,又直接引出了JavaScript中最强大也最容易让人困惑的特性之一——“闭包”。

词法环境如何实现作用域链?

我们知道,每个执行上下文都有一个词法环境,而每个词法环境内部都有一个关键的属性叫做Outer Environment Reference(外部环境引用)。这个引用指向的是创建当前词法环境的那个词法环境。换句话说,它指向了父级作用域的词法环境。

当JavaScript引擎尝试解析一个变量时,它会首先在当前执行上下文的词法环境(也就是当前作用域)中查找。如果找到了,就使用它。如果没找到,它就会沿着Outer Environment Reference向上,去父级词法环境中查找。这个过程会一直持续,直到找到变量或者到达全局词法环境。如果到了全局词法环境仍然没有找到,就会抛出ReferenceError。这个由一系列嵌套的词法环境通过Outer Environment Reference连接起来的链条,就是我们所说的作用域链(Scope Chain)

let globalVar = 'I am global';

function outerFunction() {
  let outerVar = 'I am outer';

  function innerFunction() {
    let innerVar = 'I am inner';
    console.log(innerVar); // 1. 在innerFunction的词法环境找到
    console.log(outerVar); // 2. innerFunction的Outer Env Ref指向outerFunction的词法环境,在那里找到
    console.log(globalVar); // 3. outerFunction的Outer Env Ref指向全局词法环境,在那里找到
  }

  innerFunction();
}

outerFunction();

在这个例子中,innerFunction的词法环境的Outer Environment Reference指向outerFunction的词法环境,而outerFunction的词法环境的Outer Environment Reference又指向全局词法环境。这构成了一个清晰的作用域链:innerFunction -> outerFunction -> Global

词法环境与闭包的关系?

闭包,简单来说,就是一个函数能够记住并访问其“外部词法环境”中的变量,即使在其外部函数已经执行完毕并返回之后。而实现这一“记忆”能力的,正是词法环境的Outer Environment Reference

当一个内部函数被创建时,它不仅仅是创建了一个函数体,更重要的是,它会“捕获”或“记住”其创建时的词法环境。这个被捕获的词法环境,就是内部函数的Outer Environment Reference所指向的那个环境。

function createCounter() {
  let count = 0; // count 存在于 createCounter 的词法环境中

  return function() { // 这是一个内部函数
    count++;        // 它访问了 createCounter 词法环境中的 count
    console.log(count);
  };
}

const counter1 = createCounter(); // createCounter 执行完毕,但其词法环境并未被销毁
counter1(); // 输出 1
counter1(); // 输出 2

const counter2 = createCounter(); // 又创建了一个新的 createCounter 词法环境
counter2(); // 输出 1

createCounter函数执行完毕后,通常情况下,它的局部变量count应该被垃圾回收。然而,由于createCounter返回的那个匿名内部函数(即counter1counter2所引用的函数)的Outer Environment Reference仍然指向着createCounter函数执行时创建的那个词法环境,这个词法环境(包括count变量)就不会被垃圾回收机制释放。它被“闭包”在了内部函数中。

所以,词法环境是作用域链的物理实现,而闭包则是词法环境这种机制所带来的一个强大且常见的结果。理解了词法环境如何通过Outer Environment Reference构建作用域链,就能彻底理解闭包的原理和它在JavaScript中实现数据私有化、函数工厂等高级模式的能力。

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