JavaScript内核系列 第10章 深入核心概念

 

第十章 核心概念深入

在前半部分章节中，涉及到一些重要的概念，在当时章节上下文中，限于内容，没有展开讨论，这些内容可能较难理解，因此都集中在这个章节进行讨论。具体涉及到的内容有原型链，执行期上下文，活动对象，作用域链以及this值。这部分内容可以结合之前章节中相关部分一起参考。

10.1原型链

10.1.1原型对象与原型链

正如第三章提到的，JavaScript对象是一个属性的集合，另外有一个隐式的对象：原型对象。原型的值可以是一个对象或者null。一般的引擎实现中，JS对象会包含若干个隐藏属性，对象的原型由这些隐藏属性之一引用，我们在本文中讨论时，将假定这个属性的名称为"__proto__"(事实上，SpiderMonkey内部正是使用了这个名称，但是规范中并未做要求，因此这个名称依赖于实现)。

由于原型对象本身也是对象，根据上边的定义，它也有自己的原型，而它自己的原型对象又可以有自己的原型，这样就组成了一条链，这个链就是原型链。

JavaScritp引擎在访问对象的属性时，如果在对象本身中没有找到，则会去原型链中查找，如果找到，直接返回值，如果整个链都遍历且没有找到属性，则返回undefined.原型链一般实现为一个链表，这样就可以按照一定的顺序来查找。

 

结合下边的例子：

 

var base = {
    name : "base",
    getInfo : function(){
       return this.name;
    }
}
 
var ext1 = {
    id : 0,
    __proto__ : base
}
 
var ext2 = {
    id : 9,
    __proto__ : base
}
 
print(ext1.id);
print(ext1.getInfo());
print(ext2.id);
print(ext2.getInfo());

 

 

 

可以得到：

 

 

 

图 上例中对象的原型链

 

可以看到，当执行ext1.id时，引擎在ext1对象本身中就找到了id属性，因此返回其值0，当执行ext1.getInfo时，ext1对象中没有找到，因此在其原型对象base中查找，找到之后，执行这个函数，得到输出”base”。

 

我们将上例中的ext1对象稍加修改，为ext1对象加上name属性：

 

var base = {
    name : "base",
    getInfo : function(){
       return this.name;
    }
}
 
var ext1 = {
    id : 0,
    name : "ext1",   
    __proto__ : base
}
 
print(ext1.id);
print(ext1.getInfo());

 

 

 

可以看到：

 

 

 

 

这个运行效果同样验证了原型链的运行机制：从对象本身出发，沿着__proto__查找，直到找到属性名称相同的值(没有找到，则返回undefined)。

 

我们对上例再做一点修改，来更好的演示原型链的工作方式：

 

var base = {
    name : "base",
    getInfo : function(){
       return this.id + ":" + this.name;
    }
}
 
var ext1 = {
    id : 0,
    __proto__ : base
}
 
print(ext1.getInfo());

 

 

我们在getInfo函数中加入this.id，这个id在base对象中没有定义。同时，删掉了ext1对象中的name属性，执行结果如下：

 

 

应该注意的是，getInfo函数中的this表示原始的对象，而并非原型对象。上例中的id属性来自于ext1对象，而name来自于base对象。这个特性的机制在10.3小节再做讨论。如果对象没有显式的声明自己的”__proto__”属性，这个值默认的设置为Object.prototype,而Object.prototype的”__proto__”属性的值为”null”，标志着原型链的终结。

 

10.1.2构造器

我们在来讨论一下构造器，除了上边提到的直接操作对象的__proto__属性的指向以外，JavaScript还支持构造器形式的对象创建。构造器会自动的为新创建的对象设置原型对象，此时的原型对象通过构造器的prototype属性来引用。

 

我们以例子来说明，将Task函数作为构造器，然后创建两个实例task1, task2：

 

function Task(id){
    this.id = id;
}
 
Task.prototype.status = "STOPPED";
Task.prototype.execute = function(args){
    return "execute task_"+this.id+"["+this.status+"]:"+args;
}
 
var task1 = new Task(1);
var task2 = new Task(2);
 
task1.status = "ACTIVE";
task2.status = "STARTING";
 
print(task1.execute("task1"));
print(task2.execute("task2"));

 

 

运行结果如下：

 

 

 

 

构造器会自动为task1,task2两个对象设置原型对象Task.prototype，这个对象被Task(在此最为构造器)的prototype属性引用，参看下图中的箭头指向。

图 构造器方式的原型链

 

由于Task本身仍旧是函数，因此其”__proto__”属性为Function.prototype, 而内建的函数原型对象的”__proto__”属性则为Object.prototype对象。最后Obejct.prototype的”__proto__”值为null.

10.2执行期上下文

执行器上下文的概念贯穿于JavaScript引擎解释代码的全过程，这个概念是一个运行期的概念，执行器上下文一般实现为一个栈。按照ECMAScript的规范，一共有三种类型的代码，全局代码(游离于任何函数体之外)，函数代码，以及eval代码(eval接受字符串，并对这个字符串求值，通常来讲，函数式编程都会提供这个函数或者类似的机制)。这三种代码均在自身的执行期上下文中求值。全局上下文仅有一个，函数上下文和eval上下文则可能有多个。

引擎在调用一个函数时，进入该函数上下文，并执行函数体，与其他程序设计语言类似，函数体内可以有递归，也可以调用其他函数(进入另外一个上下文，此时调用者被阻塞，直至返回)。调用eval会有类似的情况。

 

引擎在初始化之后，将golbal的上下文对象压入栈：

图 执行期上下文栈(初始状态)

 

 

(function(name){
    print("hello, "+name);
})("jack");

 

 

 

执行上边代码的时候，进入函数执行期上下文，将匿名函数执行期上下文压入栈中：

 

图 进入函数执行期上下文

 

执行完成之后，弹出该上下文对象。既然执行期上下文栈中存放的是执行期上下文对象，那么我们来详细看看这个对象的结构。上文提到，ECMAScript代码有三类，对应的执行期上下文对象也有三类，每个上下文对象都有一些必须的属性用以为执行于其上的代码服务，以及记录/跟踪代码执行状态等。

 

一个典型的上下文对象的结构如下：

 

图 上下文对象结构

 

当然，根据不同的实现，这个对象可以包含任意其他的属性(上图中的<properties>部分)。每个上下文对象所需要包含的有变量对象，作用域链以及this.这三个属性在不同类型的上下文对象中意义可能不同。

变量对象只是一个抽象概念，在全局上下文中，变量对象是全局变量自身。而在函数上下文中，变量对象表现为活动对象，活动对象将在下一小节展开，对于eval上下文，eval可能使用全局的变量对象，也可能使用函数的变量对象，这取决于其调用的位置。因此可以说，变量对象有两类，全局的变量对象(全局变量global本身或者活动对象，eval使用这两者之一)。

 

结合执行器上下文栈和原型对象，我们可以得到下列的示意图：

 

图 执行器上下文栈及变量对象，原型链示意图

10.3活动对象

在JavaScript中，当一个函数被调用的时候，就会产生一个特殊的对象：活动对象。这个对象中包含了参数列表和arguments对象等属性。由于活动对象是变量对象的特例，因此它包含变量对象所有的属性如变量定义，函数定义等。

 

我们来看一个实例：

 

function func(handle, message){
    var id = 0;
    function doNothing(x){
       return x;
    }
    handle(message);
}
 
func(print, "hello");

 

 

当代码执行到func(print, “hello”)时，活动对象被创建，这个活动对象的图形示意如下：

图 上例中函数调用时的活动对象

 

10.4作用域链

作用域链与原型链类似，也是一个对象组成的链，用以在上下文中查找标识符(变量，函数等)。查找时也与原型链类似，如果激活对象本身具有该变量，则直接使用变量的值，否则向上层搜索，一次类推，知道查找到或者返回undefined。作用域链的主要作用是用以查找自由变量，所谓自由变量是指，在函数中使用的，非函数内部局部变量，也非函数内部定义的函数名，也非形式参数的变量。这些变量通常来自于函数的“外层”或者全局作用域，比如，我们在函数内部使用的window对象及其属性。

 

关于作用域链及自由变量，我们可以来看下面一个例子：

 

 

var topone = "top-level";
 
(function outter(){
    var middle = "mid-level";
   
    (function inner(){
       var bottom = "bot-level";
      
       print(topone+">"+middle+">"+bottom);
    })();
})();

  

 

在函数inner之中，print语句中出现的topone, middle变量就是自由变量。

 

 

图 上例中的作用域链

 

根据上图我们可以看出，内部函数的作用域链，由两部分：内部函数自身的活动对象，内部函数的一个属性”[[scope]]”,而”[[scope]]”的值为其外部函数outter的活动对象，其更外部的全局global对象的变量对象。这样，如果在inner中要使用外部的自由变量，显然可以很方便的沿着作用域链上溯。

事实上，函数的属性”[[scope]]”会在函数对象创建的时候被创建，这个特性在下一小节中讨论，而不论函数的嵌套层次有多深，它的”[[scope]]”总会引用所有的位于其外层的上下文中的变量对象(在函数中，为活动对象)。

 

10.5 this值

this在之前的章节中做过讨论，在ECMAScript的规范中对this的定义为：this是一个特殊的对象，与执行期上下文相关，因此可以称之为上下文对象。this是执行期上下文对象的一个属性，参见本章10.2小节的图。

由于this是执行期上下文对象的属性，因此在代码中使用this，其值直接从上下文对戏那个中获得，而无需查找作用域链，其值在进入上下文的那个时刻被确定。

 

在全局上下文中，this是全局对象本身：

 

var attribute = "attribute";
 
print(attribute);
print(this.attribute);

 

执行结果为：

 

 

 

 

而在函数上下文中，不同的调用方式可以有不同的值。

10.5.1 词法作用域

 

在JavaScript中，函数对象的创建和函数本身的执行是完全不同的两个过程：

 

function func(){
    var x = 0;
    print("function func");
}

  

是为函数的创建，而下面这条语句：

 

func();

  

才是函数的执行。

 

所谓词法作用域(静态作用域)是指，在函数对象的创建时，作用域”[[scope]]”就已经建立，而并非到执行时，因为函数创建后可能永远不会被执行，但是作用域是始终存在的。

 

比如在上例中，如果在程序中使用没有调用func(),那么，func对象仍旧是存在的，在内存的结构可能是这样的：

 

func.["[[scope]]"] = global.["variable object"];

  

而当函数执行时，进入函数执行期上下文，函数的活动对象被创建，此时的作用域链是活动对象和”[[scope]]”属性的合成。

 

10.5.2 this的上下文

this值是执行期上下文对象的一个属性(执行期上下文对象包括变量对象，作用域链以及this)。执行期上下文对象有三类，当进入不同的上下文时，this的值会确定下来，并且this的值不能更改。结合前面小节讨论的内容，在执行全局代码时，控制流会进入全局执行期上下文，而在执行函数时，又会有函数执行期上下文。我们来看下面一个例子：

var global = this;
var tom = {
    name : "Tom",
    home : "desine",
    getInfo : function(){
       print(this.name + ", from "+this.home);
    }
};
 
tom.getInfo();
 
var jerry = {
    name : "Jerry",
    getInfo : tom.getInfo
}
 
jerry.getInfo();
 
global.getInfo = tom.getInfo;
global.getInfo();

 

 

执行结果为：

 

  

tom对象本身具有name和home属性，因此在执行tom.getInfo时，会打印tom对象上的这两个属性值。当将global.getInfo属性设置为tom.getInfo时，getInfo中的this值，在运行时，事实上是global对象(还记得在全局执行期上下文对象中，global的变量对象的this值吗？)的变量对象中的this就是自身。而global.name和global.home都没有定义，因此会得到上边的结果。

 

从上例中还可以看到，在函数getInfo调用时，在getInfo之前的对象(tom,jerry,global)会被作为this来执行。当然global可以省略，这时仍然是全局对象作为this。应该记住的是，this的值取决于调用函数的方式(当然这里的this指函数上下文中的this，全局上下文的我们已经讨论过了)。

 

你好,想请教一下,你那个图是用 什么工具绘画.很漂亮.

你好，图使用graphviz画的，在后续的版本发布的时候，我会把dot脚本也一同发上来。

这个给力！

晕咧. 刚下了1~9章, 才看了一半. 第十章就出来了. 咋不整到一起去..

谢谢

速度精华，前九章的内核系列我都看过了，希望楼主下一期配合内核系列并发点实际项目中运用的例子。

不好意思，由于这个系列大都是自己在工作之余以及空闲时候做的，不可能一下子就完成，是分章节的。第10，11，12都会是依次整理出来，最后合并为一个里程碑版本(目前是v0.3alpha)。1-9的那个第0版出来的时候，后续的章节还没有写完。

好的，现在事实上只完成了一个脚本化Java的实际项目示例，其他的客户端还没有好的实例。我会将你的意见考虑进去。

lz用什么工具画的图呢