深入理解JavaScript作用域和作用域鏈

• 作者：浪裡行舟

Fundebug經授權轉載，版權歸原作者所有。

前言

JavaScript 中有一個被稱為作用域(Scope)的特性。雖然對於許多新手開發者來說，作用域的概念並不是很容易理解，本文我會盡我所能用最簡單的方式來解釋作用域和作用域鏈，希望大家有所收穫！

作用域(Scope)

1. 什麼是作用域

作用域是在執行時程式碼中的某些特定部分中變數，函式和物件的可訪問性。換句話說，作用域決定了程式碼區塊中變數和其他資源的可見性。可能這兩句話並不好理解，我們先來看個例子：

function outFun2() {
    var inVariable = "內層變數2";
}
outFun2();//要先執行這個函式，否則根本不知道里面是啥
console.log(inVariable); // Uncaught ReferenceError: inVariable is not defined
複製程式碼

從上面的例子可以體會到作用域的概念，變數 inVariable 在全域性作用域沒有宣告，所以在全域性作用域下取值會報錯。我們可以這樣理解：作用域就是一個獨立的地盤，讓變數不會外洩、暴露出去。也就是說作用域最大的用處就是隔離變數，不同作用域下同名變數不會有衝突。

ES6 之前 JavaScript 沒有塊級作用域,只有全域性作用域和函式作用域。ES6 的到來，為我們提供了‘塊級作用域’,可通過新增命令 let 和 const 來體現。

2. 全域性作用域和函式作用域

在程式碼中任何地方都能訪問到的物件擁有全域性作用域，一般來說以下幾種情形擁有全域性作用域：

• 最外層函式 和在最外層函式外面定義的變數擁有全域性作用域

var outVariable = "我是最外層變數"; //最外層變數
function outFun() { //最外層函式
    var inVariable = "內層變數";
    function innerFun() { //內層函式
        console.log(inVariable);
    }
    innerFun();
}
console.log(outVariable); //我是最外層變數
outFun(); //內層變數
console.log(inVariable); //inVariable is not defined
innerFun(); //innerFun is not defined
複製程式碼

• 所有末定義直接賦值的變數自動宣告為擁有全域性作用域

function outFun2() {
    variable = "未定義直接賦值的變數";
    var inVariable2 = "內層變數2";
}
outFun2();//要先執行這個函式，否則根本不知道里面是啥
console.log(variable); //未定義直接賦值的變數
console.log(inVariable2); //inVariable2 is not defined
複製程式碼

• 所有 window 物件的屬性擁有全域性作用域

一般情況下，window 物件的內建屬性都擁有全域性作用域，例如 window.name、window.location、window.top 等等。

全域性作用域有個弊端：如果我們寫了很多行 JS 程式碼，變數定義都沒有用函式包括，那麼它們就全部都在全域性作用域中。這樣就會 汙染全域性名稱空間, 容易引起命名衝突。

// 張三寫的程式碼中
var data = {a: 100}

// 李四寫的程式碼中
var data = {x: true}
複製程式碼

這就是為何 jQuery、Zepto 等庫的原始碼，所有的程式碼都會放在(function(){....})()中。因為放在裡面的所有變數，都不會被外洩和暴露，不會汙染到外面，不會對其他的庫或者 JS 指令碼造成影響。這是函式作用域的一個體現。

函式作用域,是指宣告在函式內部的變數，和全域性作用域相反，區域性作用域一般只在固定的程式碼片段內可訪問到，最常見的例如函式內部。

function doSomething(){
    var blogName="浪裡行舟";
    function innerSay(){
        alert(blogName);
    }
    innerSay();
}
alert(blogName); //指令碼錯誤
innerSay(); //指令碼錯誤
複製程式碼

作用域是分層的，內層作用域可以訪問外層作用域的變數，反之則不行。我們看個例子，用泡泡來比喻作用域可能好理解一點：

最後輸出的結果為 2, 4, 12

• 泡泡 1 是全域性作用域，有識別符號 foo；
• 泡泡 2 是作用域 foo，有識別符號 a,bar,b；
• 泡泡 3 是作用域 bar，僅有識別符號 c。

值得注意的是：塊語句（大括號“｛｝”中間的語句），如 if 和 switch 條件語句或 for 和 while 迴圈語句，不像函式，它們不會建立一個新的作用域。在塊語句中定義的變數將保留在它們已經存在的作用域中。

if (true) {
    // 'if' 條件語句塊不會建立一個新的作用域
    var name = 'Hammad'; // name 依然在全域性作用域中
}
console.log(name); // logs 'Hammad'
複製程式碼

JS 的初學者經常需要花點時間才能習慣變數提升，而如果不理解這種特有行為，就可能導致 bug 。正因為如此， ES6 引入了塊級作用域，讓變數的生命週期更加可控。

3. 塊級作用域

塊級作用域可通過新增命令 let 和 const 宣告，所宣告的變數在指定塊的作用域外無法被訪問。塊級作用域在如下情況被建立：

1. 在一個函式內部
2. 在一個程式碼塊（由一對花括號包裹）內部

let 宣告的語法與 var 的語法一致。你基本上可以用 let 來代替 var 進行變數宣告，但會將變數的作用域限制在當前程式碼塊中。塊級作用域有以下幾個特點：

• 宣告變數不會提升到程式碼塊頂部

let/const 宣告並不會被提升到當前程式碼塊的頂部，因此你需要手動將 let/const 宣告放置到頂部，以便讓變數在整個程式碼塊內部可用。

function getValue(condition) {
if (condition) {
let value = "blue";
return value;
} else {
// value 在此處不可用
return null;
}
// value 在此處不可用
}
複製程式碼

• 禁止重複宣告

如果一個識別符號已經在程式碼塊內部被定義，那麼在此程式碼塊內使用同一個識別符號進行 let 宣告就會導致丟擲錯誤。例如：

var count = 30;
let count = 40; // Uncaught SyntaxError: Identifier 'count' has already been declared
複製程式碼

在本例中， count 變數被宣告瞭兩次：一次使用 var ，另一次使用 let 。因為 let 不能在同一作用域內重複宣告一個已有識別符號，此處的 let 宣告就會丟擲錯誤。但如果在巢狀的作用域內使用 let 宣告一個同名的新變數，則不會丟擲錯誤。

var count = 30;
// 不會丟擲錯誤
if (condition) {
let count = 40;
// 其他程式碼
}
複製程式碼

• 迴圈中的繫結塊作用域的妙用

開發者可能最希望實現 for 迴圈的塊級作用域了，因為可以把宣告的計數器變數限制在迴圈內，例如，以下程式碼在 JS 經常見到：

<button>測試1</button>
<button>測試2</button>
<button>測試3</button>
<script type="text/javascript">
   var btns = document.getElementsByTagName('button')
    for (var i = 0; i < btns.length; i++) {
      btns[i].onclick = function () {
        console.log('第' + (i + 1) + '個')
      }
    }
</script>
複製程式碼

我們要實現這樣的一個需求: 點選某個按鈕, 提示"點選的是第 n 個按鈕",此處我們先不考慮事件代理,萬萬沒想到，點選任意一個按鈕，後臺都是彈出“第四個”,這是因為 i 是全域性變數,執行到點選事件時，此時 i 的值為 3。那該如何修改，最簡單的是用 let 宣告 i

 for (let i = 0; i < btns.length; i++) {
    btns[i].onclick = function () {
      console.log('第' + (i + 1) + '個')
    }
  }
複製程式碼

作用域鏈

1.什麼是自由變數

首先認識一下什麼叫做 自由變數 。如下程式碼中，console.log(a)要得到 a 變數，但是在當前的作用域中沒有定義 a（可對比一下 b）。當前作用域沒有定義的變數，這成為 自由變數 。自由變數的值如何得到 —— 向父級作用域尋找（注意：這種說法並不嚴謹，下文會重點解釋）。

var a = 100
function fn() {
    var b = 200
    console.log(a) // 這裡的a在這裡就是一個自由變數
    console.log(b)
}
fn()
複製程式碼

2. 什麼是作用域鏈

如果父級也沒呢？再一層一層向上尋找，直到找到全域性作用域還是沒找到，就宣佈放棄。這種一層一層的關係，就是 作用域鏈 。

var a = 100
function F1() {
    var b = 200
    function F2() {
        var c = 300
        console.log(a) // 自由變數，順作用域鏈向父作用域找
        console.log(b) // 自由變數，順作用域鏈向父作用域找
        console.log(c) // 本作用域的變數
    }
    F2()
}
F1()
複製程式碼

3. 關於自由變數的取值

關於自由變數的值，上文提到要到父作用域中取，其實有時候這種解釋會產生歧義。

var x = 10
function fn() {
  console.log(x)
}
function show(f) {
  var x = 20
  (function() {
    f() //10，而不是20
  })()
}
show(fn)
複製程式碼

在 fn 函式中，取自由變數 x 的值時，要到哪個作用域中取？——要到建立 fn 函式的那個作用域中取，無論 fn 函式將在哪裡呼叫。

所以，不要在用以上說法了。相比而言，用這句話描述會更加貼切:要到建立這個函式的那個域”。 作用域中取值,這裡強調的是“建立”，而不是“呼叫”，切記切記——其實這就是所謂的"靜態作用域"

var a = 10
function fn() {
  var b = 20
  function bar() {
    console.log(a + b) //30
  }
  return bar
}
var x = fn(),
  b = 200
x() //bar()
複製程式碼

fn()返回的是 bar 函式，賦值給 x。執行 x()，即執行 bar 函式程式碼。取 b 的值時，直接在 fn 作用域取出。取 a 的值時，試圖在 fn 作用域取，但是取不到，只能轉向建立 fn 的那個作用域中去查詢，結果找到了,所以最後的結果是 30

作用域與執行上下文

許多開發人員經常混淆作用域和執行上下文的概念，誤認為它們是相同的概念，但事實並非如此。

我們知道 JavaScript 屬於解釋型語言，JavaScript 的執行分為：解釋和執行兩個階段,這兩個階段所做的事並不一樣：

解釋階段：

• 詞法分析
• 語法分析
• 作用域規則確定

執行階段：

• 建立執行上下文
• 執行函式程式碼
• 垃圾回收

JavaScript 解釋階段便會確定作用域規則，因此作用域在函式定義時就已經確定了，而不是在函式呼叫時確定，但是執行上下文是函式執行之前建立的。執行上下文最明顯的就是 this 的指向是執行時確定的。而作用域訪問的變數是編寫程式碼的結構確定的。

作用域和執行上下文之間最大的區別是： 執行上下文在執行時確定，隨時可能改變；作用域在定義時就確定，並且不會改變。

一個作用域下可能包含若干個上下文環境。有可能從來沒有過上下文環境（函式從來就沒有被呼叫過）；有可能有過，現在函式被呼叫完畢後，上下文環境被銷燬了；有可能同時存在一個或多個（閉包）。同一個作用域下，不同的呼叫會產生不同的執行上下文環境，繼而產生不同的變數的值。

參考文章和書籍

• 深入理解 javascript 原型和閉包系列
• Web 前端面試指南與高頻考題解析
• 深入理解 JS 中宣告提升、作用域（鏈）和this關鍵字
• JavaScript 開發進階：理解 JavaScript 作用域和作用域鏈
• JavaScript 作用域和作用域鏈
• 深入理解 ES6

關於Fundebug

Fundebug專注於JavaScript、微信小程式、微信小遊戲、支付寶小程式、React Native、Node.js和Java線上應用實時BUG監控。 自從2016年雙十一正式上線，Fundebug累計處理了10億+錯誤事件，付費客戶有Google、360、金山軟體、百姓網等眾多品牌企業。歡迎大家免費試用！