在上篇文章中我们了解到了执行上下文是什么,也知道了任何语句的执行都会依赖特定的上下文。
一旦上下文被切换,整个语句的效果可能都会发生变化。那么,切换上下文的时机就显得非常重要。
在JavaScript中,切换上下文最主要的场景就是函数调用。在这篇文章中,我们就来讲讲函数调用切换上下文的事情。
在我们讲函数调用之前,我们先来认识一下函数家族。
函数
在ES2018中,函数已经是一个很复杂的体系了,我在这里整理了一下。
第一种,普通函数,用function关键字定义的函数。
示例:
function foo(){//code
}
第二种,箭头函数:用 => 运算符定义的函数。
示例:
const foo = ()=>{//code
}
第三种,在class中定义的函数。
示例:
class C {foo(){//code}
}
第四种,生成器函数:用 function* 定义的函数。
示例:
function* foo(){//code
}
第五种:类。
用class定义的类,实际上也是函数。
示例:
class Foo {constructor(){//code}
}
第六,七,八种,异步函数:普通函数,箭头函数和生成器函数前加上async关键字。
示例:
async function foo(){// code
}
const foo = async () => {// code
}
async function foo*(){// code
}
ES6以来,大量加入的新语法极大地方便了我们编程的同时,也增加了很多我们理解的心智负担。要想认识这些函数的执行上下文切换,我们必须要对他们行为上的区别有所了解。
对普通变量而言,这些函数并没有本质区别,都是遵循了'继承定义时的环境'的规则,它们的一个行为差异在于this关键字。
那么,this 关键字是什么呢?
this 关键字行为
this 是JavaScript中的一个关键字,它的使用方法类似一个变量(但是this跟变量有很多不同)。
this是执行上下文中很重要的一个组成部分。同一个函数调用方式不同,得到的this值也不同,我们看一个例子:
function showThis(){console.info(this)
}var o = {showThis: showThis
}showThis(); //global
o.showThis(); //o
在这个例子中,我们定义了函数showThis,我们把它赋值给了一个对象o的属性,然后尝试分别使用两个引用来调用同一个函数,结果得到了不同的this值。
普通函数的 this 值由'调用它所使用的的引用'来决定,其中奥秘就在于:我们获取函数的表达式,它实际上返回的并非函数本身,而是一个 Reference 类型(其中标准类型之一)。
Reference 类型由两部分组成,一个对象和一个属性值。不难理解 o.showThis 产生的Reference类型,即由对象 o 和属性'showThis'构成。
当做一些算术运算时,Reference类型会被解引用,即获取真正的值来参与运算,而类似函数调用,delete等操作,都需要用到 Reference 类型中的对象。
在这个例子中,Reference类型中的对象被当做this值,传入了执行函数的上下文中。
至此,我们对this的解释已经非常清晰了,调用函数时使用的引用,决定了函数执行时刻的this值。
实际上从运行时的角度来看,this跟面向对象毫无关联,它是与函数调用的表达式相关。
这个设计来自JavaScript早年,通过这样的方式,巧妙地模拟了Java的语法,但是仍然保留了纯粹的'无类'运行时设施。
如果,我们把这个例子稍作修改,换成箭头函数,结果就不一样了。
const showThis = () => {console.log(this);
}var o = {showThis: showThis
}showThis(); // global
o.showThis(); // global
我们看到,改为箭头函数后,无论用什么来调用它,都不影响它的this值。
接下来我们看看'方法',它的行为又不一样了:
class C {showThis() {console.log(this);}
}
var o = new C();
var showThis = o.showThis;showThis(); // undefined
o.showThis(); // o
这里我们创建了一个类C,并且实例化出对象o,再把 o 的方法赋值给了变量 showThis。
这时候,我们使用 showThis 这个引用去调用方法时,得到了undefined。
所以,在方法中,我们看到this的行为也不大一样,它得到了undefined的结果。
按照我们上面的方法,不难验证出:生成器函数,异步函数和异步普通函数跟普通函数行为是一致的,异步箭头函数与箭头函数的行为是一致的。
this关键字机制
说完了this行为,我们再来简单谈谈在JavaScript内部,实现this这些行为的机制。
函数能够引用定义时的变量,如上文分析,函数能记住定义时的this,因此,函数内部必须有一个机制来保存这些信息。
在JavaScript标准中,为函数规定了用来保存定义是上下文的私有属性[[Environment]]。
当一个函数执行时,会创建一条新的执行环境记录,记录的外层词法环境(outer lexical environment)会被设置成函数的[[Environment]]。
这个动作就是切换上下文了,我们假设有这样的代码:
var a = 1;
foo();
在别处定义了foo:
var b = 2;
function foo(){console.log(b); // 2console.log(a); // error
}
这里的foo能够访问 b (定义时的词法环境),却不能访问 a (执行时的词法环境),这就是执行上下文的切换机制了。
JavaScript用一个栈来管理执行上下文,这个栈的每一项又包含一个链表。如下图所示:
当函数调用时,会入栈一个新的执行上下文,函数调用结束时,执行上下文被出栈。
而this则是一个更为复杂的机制,JavaScript标准定义了[[thisMode]]私有属性。
[[thisMode]]私有属性有三个取值
lexical:表示从上下文中找this,这对应了箭头函数。
global:表示this为undefined时,取全局对象,对应了普通函数。
strict:当严格模式时使用,this严格按照调用时传入的值,可能为null或者undefined。
非常有意思的是,方法的行为跟普通函数有差异,恰恰是因为class设计成了默认按照strict模式执行。
我们可以用strict达成与上一节中方法的例子中一样的效果。
"use strict"
function showThis(){console.log(this);
}var o = {showThis: showThis
}showThis(); // undefined
o.showThis(); // o
函数创建新的执行上下文中词法环境记录时,会根据[[thisMode]]来标记新纪录的[[ThisBindingStatus]]私有属性。
代码执行遇到this时,会组成检查当前词法环境记录中的[[ThisBindingStatus]],当我们找到有this的环境记录时获取this的值。
这样的规则的实际效果时,嵌套的箭头函数中的代码都指向外层this,例如:
var o = {}
o.foo = function foo(){console.log(this);return () => {console.log(this);return () => console.log(this);}
}o.foo()()(); // o, o, o
在上面的例子中,我们定义了三层嵌套的函数,最外层的是普通函数,两层都是箭头函数。
这里调用三个函数,获得的this值是一样的,对象都是o。
JavaScript还提供了一系列函数的内置方法来操作this值,下面我们来了解一下。
操作this的内置函数
Function.prototype.call和Function.prototype.apply可以执行函数调用时传入的this值,示例如下:
function foo(a, b, c){console.log(this);console.log(a, b, c);
}
foo.call({}, 1, 2, 3);
foo.apply({}, [1, 2, 3]);
这里call和apply作用是一样的,只是传参方式有区别。
此外,还有Function.prototype.bind 它可以生成一个绑定的函数,这个函数的this值固定了参数。
function foo(a, b, c){console.log(this);console.log(a, b, c);
}
foo.bind({}, 1, 2, 3)();
有趣的是,call,bind和apply用于不接受this的函数类型如箭头,class都不会报错。
这时候,它们无法实现改变this的能力,但是可以实现传参。