深入理解 JS 作用域和作用域链

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作者：浪里行舟 （本文来自作者投稿）

前言

JavaScript 中有一个被称为作用域(Scope)的特性。虽然对于许多新手开发者来说，作用域的概念并不是很容易理解，本文我会尽我所能用最简单的方式来解释作用域和作用域链，希望大家有所收获！

作用域(Scope)

1.什么是作用域

作用域是在运行时代码中的某些特定部分中变量，函数和对象的可访问性。换句话说，作用域决定了代码区块中变量和其他资源的可见性。可能这两句话并不好理解，我们先来看个例子：

1function outFun2() {
2    var inVariable = "内层变量2";
3}
4outFun2();//要先执行这个函数，否则根本不知道里面是啥
5console.log(inVariable); // Uncaught ReferenceError: inVariable is not defined

从上面的例子可以体会到作用域的概念，变量inVariable在全局作用域没有声明，所以在全局作用域下取值会报错。我们可以这样理解：作用域就是一个独立的地盘，让变量不会外泄、暴露出去。也就是说作用域最大的用处就是隔离变量，不同作用域下同名变量不会有冲突。

ES6 之前 JavaScript 没有块级作用域,只有全局作用域和函数作用域。ES6的到来，为我们提供了‘块级作用域’,可通过新增命令let和const来体现。

2.全局作用域和函数作用域

在代码中任何地方都能访问到的对象拥有全局作用域，一般来说以下几种情形拥有全局作用域：

• 最外层函数 和在最外层函数外面定义的变量拥有全局作用域

 1var outVariable = "我是最外层变量"; //最外层变量
 2function outFun() { //最外层函数
 3    var inVariable = "内层变量";
 4    function innerFun() { //内层函数
 5        console.log(inVariable);
 6    }
 7    innerFun();
 8}
 9console.log(outVariable); //我是最外层变量
10outFun(); //内层变量
11console.log(inVariable); //inVariable is not defined
12innerFun(); //innerFun is not defined

• 所有末定义直接赋值的变量自动声明为拥有全局作用域

1function outFun2() {
2    variable = "未定义直接赋值的变量";
3    var inVariable2 = "内层变量2";
4}
5outFun2();//要先执行这个函数，否则根本不知道里面是啥
6console.log(variable); //未定义直接赋值的变量
7console.log(inVariable2); //inVariable2 is not defined

• 所有window对象的属性拥有全局作用域

一般情况下，window对象的内置属性都拥有全局作用域，例如window.name、window.location、window.top等等。

全局作用域有个弊端：如果我们写了很多行 JS 代码，变量定义都没有用函数包括，那么它们就全部都在全局作用域中。这样就会 污染全局命名空间, 容易引起命名冲突。

1// 张三写的代码中
2var data = {a: 100}
3
4// 李四写的代码中
5var data = {x: true}

这就是为何 jQuery、Zepto 等库的源码，所有的代码都会放在(function(){....})()中。因为放在里面的所有变量，都不会被外泄和暴露，不会污染到外面，不会对其他的库或者 JS 脚本造成影响。这是函数作用域的一个体现。

函数作用域,是指声明在函数内部的变量，和全局作用域相反，局部作用域一般只在固定的代码片段内可访问到，最常见的例如函数内部。

1function doSomething(){
2    var blogName="浪里行舟";
3    function innerSay(){
4        alert(blogName);
5    }
6    innerSay();
7}
8alert(blogName); //脚本错误
9innerSay(); //脚本错误

作用域是分层的，内层作用域可以访问外层作用域的变量，反之则不行。我们看个例子，用泡泡来比喻作用域可能好理解一点：

最后输出的结果为 2, 4, 12

• 泡泡1是全局作用域，有标识符foo；

• 泡泡2是作用域foo，有标识符a,bar,b；

• 泡泡3是作用域bar，仅有标识符c。

值得注意的是：块语句（大括号“｛｝”中间的语句），如 if 和 switch 条件语句或 for 和 while 循环语句，不像函数，它们不会创建一个新的作用域。在块语句中定义的变量将保留在它们已经存在的作用域中。

1if (true) {
2    // 'if' 条件语句块不会创建一个新的作用域
3    var name = 'Hammad'; // name 依然在全局作用域中
4}
5console.log(name); // logs 'Hammad'

JS 的初学者经常需要花点时间才能习惯变量提升，而如果不理解这种特有行为，就可能导致 bug 。正因为如此， ES6 引入了块级作用域，让变量的生命周期更加可控。

3.块级作用域

块级作用域可通过新增命令let和const声明，所声明的变量在指定块的作用域外无法被访问。块级作用域在如下情况被创建：

1. 在一个函数内部

2. 在一个代码块（由一对花括号包裹）内部

let 声明的语法与 var 的语法一致。你基本上可以用 let 来代替 var 进行变量声明，但会将变量的作用域限制在当前代码块中。块级作用域有以下几个特点：

• 声明变量不会提升到代码块顶部

let/const 声明并不会被提升到当前代码块的顶部，因此你需要手动将 let/const 声明放置到顶部，以便让变量在整个代码块内部可用。

 1function getValue(condition) {
 2if (condition) {
 3let value = "blue";
 4return value;
 5} else {
 6// value 在此处不可用
 7return null;
 8}
 9// value 在此处不可用
10}

• 禁止重复声明

如果一个标识符已经在代码块内部被定义，那么在此代码块内使用同一个标识符进行 let 声明就会导致抛出错误。例如：

1var count = 30;
2let count = 40; // Uncaught SyntaxError: Identifier 'count' has already been declared

在本例中， count 变量被声明了两次：一次使用 var ，另一次使用 let 。因为 let 不能在同一作用域内重复声明一个已有标识符，此处的 let 声明就会抛出错误。但如果在嵌套的作用域内使用 let 声明一个同名的新变量，则不会抛出错误。

1var count = 30;
2// 不会抛出错误
3if (condition) {
4let count = 40;
5// 其他代码
6}

• 循环中的绑定块作用域的妙用

开发者可能最希望实现for循环的块级作用域了，因为可以把声明的计数器变量限制在循环内，例如，以下代码在 JS 经常见到：

 1<button>测试1</button>
 2<button>测试2</button>
 3<button>测试3</button>
 4<script type="text/javascript">
 5   var btns = document.getElementsByTagName('button')
 6    for (var i = 0; i < btns.length; i++) {
 7      btns[i].onclick = function () {
 8        console.log('第' + (i + 1) + '个')
 9      }
10    }
11</script>  

我们要实现这样的一个需求: 点击某个按钮, 提示"点击的是第n个按钮",此处我们先不考虑事件代理,万万没想到，点击任意一个按钮，后台都是弹出“第四个”,这是因为i是全局变量,执行到点击事件时，此时i的值为3。那该如何修改，最简单的是用let声明i

1 for (let i = 0; i < btns.length; i++) {
2    btns[i].onclick = function () {
3      console.log('第' + (i + 1) + '个')
4    }
5  }

作用域链

1.什么是自由变量

首先认识一下什么叫做 自由变量 。如下代码中，console.log(a)要得到a变量，但是在当前的作用域中没有定义a（可对比一下b）。当前作用域没有定义的变量，这成为 自由变量 。自由变量的值如何得到 —— 向父级作用域寻找（注意：这种说法并不严谨，下文会重点解释）。

1var a = 100
2function fn() {
3    var b = 200
4    console.log(a) // 这里的a在这里就是一个自由变量
5    console.log(b)
6}
7fn()

2.什么是作用域链

如果父级也没呢？再一层一层向上寻找，直到找到全局作用域还是没找到，就宣布放弃。这种一层一层的关系，就是 作用域链 。

 1var a = 100
 2function F1() {
 3    var b = 200
 4    function F2() {
 5        var c = 300
 6        console.log(a) // 自由变量，顺作用域链向父作用域找
 7        console.log(b) // 自由变量，顺作用域链向父作用域找
 8        console.log(c) // 本作用域的变量
 9    }
10    F2()
11}
12F1()

3.关于自由变量的取值

关于自由变量的值，上文提到要到父作用域中取，其实有时候这种解释会产生歧义。

 1var x = 10
 2function fn() {
 3  console.log(x)
 4}
 5function show(f) {
 6  var x = 20
 7  (function() {
 8    f() //10，而不是20
 9  })()
10}
11show(fn)

在fn函数中，取自由变量x的值时，要到哪个作用域中取？——要到创建fn函数的那个作用域中取，无论fn函数将在哪里调用。

所以，不要在用以上说法了。相比而言，用这句话描述会更加贴切:要到创建这个函数的那个域”。 作用域中取值,这里强调的是“创建”，而不是“调用”，切记切记——其实这就是所谓的"静态作用域"

 1var a = 10
 2function fn() {
 3  var b = 20
 4  function bar() {
 5    console.log(a + b) //30
 6  }
 7  return bar
 8}
 9var x = fn(),
10  b = 200
11x() //bar()

fn()返回的是bar函数，赋值给x。执行x()，即执行bar函数代码。取b的值时，直接在fn作用域取出。取a的值时，试图在fn作用域取，但是取不到，只能转向创建fn的那个作用域中去查找，结果找到了,所以最后的结果是30

作用域与执行上下文

许多开发人员经常混淆作用域和执行上下文的概念，误认为它们是相同的概念，但事实并非如此。

我们知道JavaScript属于解释型语言，JavaScript的执行分为：解释和执行两个阶段,这两个阶段所做的事并不一样：

解释阶段：

• 词法分析

• 语法分析

• 作用域规则确定

执行阶段：

• 创建执行上下文

• 执行函数代码

• 垃圾回收

JavaScript解释阶段便会确定作用域规则，因此作用域在函数定义时就已经确定了，而不是在函数调用时确定，但是执行上下文是函数执行之前创建的。执行上下文最明显的就是this的指向是执行时确定的。而作用域访问的变量是编写代码的结构确定的。

作用域和执行上下文之间最大的区别是： 执行上下文在运行时确定，随时可能改变；作用域在定义时就确定，并且不会改变。

一个作用域下可能包含若干个上下文环境。有可能从来没有过上下文环境（函数从来就没有被调用过）；有可能有过，现在函数被调用完毕后，上下文环境被销毁了；有可能同时存在一个或多个（闭包）。同一个作用域下，不同的调用会产生不同的执行上下文环境，继而产生不同的变量的值。

参考文章和书籍

• 深入理解javascript原型和闭包系列

• Web 前端面试指南与高频考题解析

• 深入理解JS中声明提升、作用域（链）和`this`关键字

• JavaScript 开发进阶：理解 JavaScript 作用域和作用域链

• JavaScript 作用域和作用域链

• 深入理解ES6

【本文作者】

浪里行舟：硕士研究生，专注于前端。个人公众号：「前端工匠」，致力于打造适合初中级工程师能够快速吸收的一系列优质文章

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