前端面试必学深度讲解什么是js作用域链
日期：2020-07-13
来源：程序思维浏览：1551次
首先，我们要引入一个概念，叫做执行环境（下面简称环境）。在一个执行环境中，有一个与之关联的变量对象（下面简称对象），在该对象中，储存着这个执行环境中定义的变量和函数。但这个对象只是个形式上的对象，并不能被外界所访问到。
例如，在浏览器中，我们在全局运行下列代码，那么当前的执行环境就是window，也就是全局，并且与该全局环境关联的对象中存储着定义的变量fruit
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>Title</title>
</head>
<body>
<script>
let fruit = 'apple'
alert(fruit)
</script>
</body>
</html>
那么，在javascript中，函数也会形成一个环境，例如下列的代码中，函数的内部就是一个局部的环境，与该环境关联的对象中存储着变量my_favorite；而此时全局环境window中，也有一个与之关联的对象，该对象中存储着变量fruit 和函数 fn1
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>Title</title>
</head>
<body>
<script>
let fruit = 'banana'
alert(fruit)
function fn1() {
let my_favorite = 'apple'
return my_favorite
}
fn1()
</script>
</body>
</html>
作用域链
看了上面两个例子，我们对执行环境应该有了一定的了解，那么这里就将引入作用域链的概念了，当代码执行在一个环境中时，会针对环境中储存变量和函数的对象创建一个作用域链，作用域链的最前端就是当前环境的对象，如果当前环境是个函数，则作用域链的下一部分就是全局的window环境的变量对象。
<script>
let fruit = 'banana'
function fn() {
let color = 'red'
//返回 '我最喜欢的水果是banana,我最喜欢的颜色是red'
console.log('我最喜欢的水果是' + fruit + ',我最喜欢的颜色是' + color)
}
fn()
//报错, color is undefined
console.log('我最喜欢的水果是' + fruit + ',我最喜欢的颜色是' + color)
</script>
首先执行了函数 fn ，此时函数内的作用域链就是这样的
我们看到，在函数 fn 中，我们使用了变量 fruit 和 color，所以此时会从作用域链的头部开始，从第一个活动变量（本例中第一个变量对象就是函数fn的活动变量）中，寻找变量 fruit和 color，发现该变量对象中存在变量color，于是就成功引用了变量color，但是因为没有找到变量 fruit，于是再沿着作用域链往下找到下一个变量对象（本例中第二个活动变量就是全局window的变量对象），发现该变量对象中有我们想要的变量 fruit，则引用该变量 fruit ，同时，因为找到了需要引用的变量，就不会继续沿着作用域链继续向下寻找了。
我们再来看在函数外，也就是全局window中，也执行了console.log('我最喜欢的水果是' + fruit + ',我最喜欢的颜色是' + color)，此时在全局环境中的作用域链是这样的
此时也使用了变量 fruit 和 color，所以这时会从作用域链的头部开始，找到第一个变量对象（本例中第一个活动变量就是window全局变量对象），发现该变量对象中有变量 fruit，所以成功引用该变量对象中的 fruit，但因为没找到变量 color，所以继续沿着作用域链向下寻找下一个活动变量，但此时已经找到了作用域链的尾部，并没有别的变量对象了，所以也就无法找到变量 color了，所以最后返回的就是 undefined。在本例中我们可以看到，当代码处于全局环境中时，是没有访问函数fn执行环境中的变量color的权力的，这里我们可以这种现象看成是变量color的作用域只是在函数fn的执行环境内。
这就是代码执行时，作用域链起到的作用，所以作用域链就保证了执行环境中代码对变量的有序访问。
块级作用域
在JavaScript中是没有块级作用域的，也就是说，由花括号或小括号封闭起来的区域内没有自己的作用域，例如这两个例子
if(true) {
var fruit = 'banana'
}
console.log(fruit) //返回 banana
我们可以看到，if 语句中的花括号内，使用 var 定义了一个变量 fruit，按照作用域链的规则来说，外部是无法访问到该变量的，但是我们可以看到，确实返回了这个变量的值 banana 。
再来看下一个例子
for(var i=0; i<4; i++) {
alert(i)
}
console.log(i) //返回4
在使用 for语句时，我们在小括号里使用var定义了一个临时变量i，同样的的，在 for循环结束以后，在外部访问该变量，也成功返回了相应的值。
以上两个例子，都是因为JavaScript没有块级作用域引起的，所以有时会因为这种情况，导致一些不必要的麻烦。在ES6中，出现了使用 let 和 const声明变量的方式，来解决了JavaScript中没有块级作用域的问题。
其实，还有一种情况，会影响变量的访问顺序，那就是在声明变量时，直接给一个未声明的变量赋值，例如这样
function fn() {
sum = 1 + 2
}
fn()
console.log(sum) //返回 3
按照我们本文前面讲解的作用域链的知识，当执行到最后一局代码时，此时处于全局执行环境中，查询不到变量 sum，所以应当会报错 undefined，但这里却返回了 3。
这是因为，在我们使用var声明变量时，会自动将该变量放到离该代码最近的活动变量中去，也就是函数fn的活动变量中，所以在全局执行环境中的代码就无法访问到该变量。但是如果不使用var，而是像这个例子中一样，直接给一个未定义的变量赋值，这时会自动地将该变量放到全局的活动变量中去，这就是导致本例中在全局环境中还能访问到变量sum的原因。
总结：
例如，在浏览器中，我们在全局运行下列代码，那么当前的执行环境就是window，也就是全局，并且与该全局环境关联的对象中存储着定义的变量fruit
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>Title</title>
</head>
<body>
<script>
let fruit = 'apple'
alert(fruit)
</script>
</body>
</html>
那么，在javascript中，函数也会形成一个环境，例如下列的代码中，函数的内部就是一个局部的环境，与该环境关联的对象中存储着变量my_favorite；而此时全局环境window中，也有一个与之关联的对象，该对象中存储着变量fruit 和函数 fn1
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>Title</title>
</head>
<body>
<script>
let fruit = 'banana'
alert(fruit)
function fn1() {
let my_favorite = 'apple'
return my_favorite
}
fn1()
</script>
</body>
</html>
作用域链
看了上面两个例子，我们对执行环境应该有了一定的了解，那么这里就将引入作用域链的概念了，当代码执行在一个环境中时，会针对环境中储存变量和函数的对象创建一个作用域链，作用域链的最前端就是当前环境的对象，如果当前环境是个函数，则作用域链的下一部分就是全局的window环境的变量对象。
<script>
let fruit = 'banana'
function fn() {
let color = 'red'
//返回 '我最喜欢的水果是banana,我最喜欢的颜色是red'
console.log('我最喜欢的水果是' + fruit + ',我最喜欢的颜色是' + color)
}
fn()
//报错, color is undefined
console.log('我最喜欢的水果是' + fruit + ',我最喜欢的颜色是' + color)
</script>
首先执行了函数 fn ，此时函数内的作用域链就是这样的
我们看到，在函数 fn 中，我们使用了变量 fruit 和 color，所以此时会从作用域链的头部开始，从第一个活动变量（本例中第一个变量对象就是函数fn的活动变量）中，寻找变量 fruit和 color，发现该变量对象中存在变量color，于是就成功引用了变量color，但是因为没有找到变量 fruit，于是再沿着作用域链往下找到下一个变量对象（本例中第二个活动变量就是全局window的变量对象），发现该变量对象中有我们想要的变量 fruit，则引用该变量 fruit ，同时，因为找到了需要引用的变量，就不会继续沿着作用域链继续向下寻找了。
我们再来看在函数外，也就是全局window中，也执行了console.log('我最喜欢的水果是' + fruit + ',我最喜欢的颜色是' + color)，此时在全局环境中的作用域链是这样的
此时也使用了变量 fruit 和 color，所以这时会从作用域链的头部开始，找到第一个变量对象（本例中第一个活动变量就是window全局变量对象），发现该变量对象中有变量 fruit，所以成功引用该变量对象中的 fruit，但因为没找到变量 color，所以继续沿着作用域链向下寻找下一个活动变量，但此时已经找到了作用域链的尾部，并没有别的变量对象了，所以也就无法找到变量 color了，所以最后返回的就是 undefined。在本例中我们可以看到，当代码处于全局环境中时，是没有访问函数fn执行环境中的变量color的权力的，这里我们可以这种现象看成是变量color的作用域只是在函数fn的执行环境内。
这就是代码执行时，作用域链起到的作用，所以作用域链就保证了执行环境中代码对变量的有序访问。
块级作用域
在JavaScript中是没有块级作用域的，也就是说，由花括号或小括号封闭起来的区域内没有自己的作用域，例如这两个例子
if(true) {
var fruit = 'banana'
}
console.log(fruit) //返回 banana
我们可以看到，if 语句中的花括号内，使用 var 定义了一个变量 fruit，按照作用域链的规则来说，外部是无法访问到该变量的，但是我们可以看到，确实返回了这个变量的值 banana 。
再来看下一个例子
for(var i=0; i<4; i++) {
alert(i)
}
console.log(i) //返回4
在使用 for语句时，我们在小括号里使用var定义了一个临时变量i，同样的的，在 for循环结束以后，在外部访问该变量，也成功返回了相应的值。
以上两个例子，都是因为JavaScript没有块级作用域引起的，所以有时会因为这种情况，导致一些不必要的麻烦。在ES6中，出现了使用 let 和 const声明变量的方式，来解决了JavaScript中没有块级作用域的问题。
其实，还有一种情况，会影响变量的访问顺序，那就是在声明变量时，直接给一个未声明的变量赋值，例如这样
function fn() {
sum = 1 + 2
}
fn()
console.log(sum) //返回 3
按照我们本文前面讲解的作用域链的知识，当执行到最后一局代码时，此时处于全局执行环境中，查询不到变量 sum，所以应当会报错 undefined，但这里却返回了 3。
这是因为，在我们使用var声明变量时，会自动将该变量放到离该代码最近的活动变量中去，也就是函数fn的活动变量中，所以在全局执行环境中的代码就无法访问到该变量。但是如果不使用var，而是像这个例子中一样，直接给一个未定义的变量赋值，这时会自动地将该变量放到全局的活动变量中去，这就是导致本例中在全局环境中还能访问到变量sum的原因。
总结：
- 作用域链可以看成是将变量对象按顺序连接起来的一根链子。
- 每个执行环境中的作用域链都是不同的。
- 当我们引用变量时，会顺着当前执行环境的作用域链，从作用域链的开头开始依次往下寻找对应的变量，直到找到作用域链的尾部，报错undefined。
- 作用域链保证了变量的有序访问。
- 上一篇：js垃圾回收机制原理详解
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