再读红宝书（第四版）第四章 变量、作用域与内存

JavaScript 变量是松散类型的，而且变量不过就是特定时间点一个特定值的名称而已。由于没有规则定义变量必须包含什么数据类型，变量的值和数据类型在脚本生命期内可以改变。这样的变量很有意思，很强大，当然也有不少问题。

ECMAScript 变量可以包含两种不同类型的数据：原始值和引用值。

原始值（primitive value）就是最简单的数据Undefined、Null、Boolean、Number、String 和 Symbol，保存原始值的变量是按值（by value）访问的，因为我们操作的就是存储在变量中的实际值。。

引用值（reference value）则是由多个值构成的对象。JavaScript 不允许直接访问内存位置，因此也就

不能直接操作对象所在的内存空间。在操作对象时，实际上操作的是对该对象的引用（reference）而非实际的对象本身。为此，保存引用值的变量是按引用（by reference）访问的。在很多语言中，字符串是使用对象表示的，因此被认为是引用类型。ECMAScript打破了这个惯例。

动态属性

原始值和引用值的定义方式很类似，都是创建一个变量，然后给它赋一个值。不过，在变量保存了这个值之后，可以对这个值做什么，则大有不同。
对于引用值而言，可以随时添加、修改和删除其属性和方法。
原始值不能有属性，尽管尝试给原始值添加属性不会报错。只有引用值可以动态添加后面可以使用的属性。

*注意：原始类型的初始化可以只使用原始字面量形式。如果使用的是 new 关键字，则 JavaScript 会创建一个 Object 类型的实例，但其行为类似原始值。

复制值

原始值和引用值在通过变量复制时也有所不同。

在通过变量把一个原始值赋值到另一个变量时，原始值会被复制到新变量的位置。

在把引用值从一个变量赋给另一个变量时，存储在变量中的值也会被复制到新变量所在的位置。区别在于，这里复制的值实际上是一个指针，它指向存储在堆内存中的对象。操作完成后，两个变量实际上指向同一个对象，因此一个对象上面的变化会在另一个对象上反映出来。

ECMAScript 中所有函数的参数都是按值传递的。这意味着函数外的值会被复制到函数内部的参数中，就像从一个变量复制到另一个变量一样。如果是原始值，那么就跟原始值变量的复制一样，如果是引用值，那么就跟引用值变量的复制一样。

在按值传递参数时，值会被复制到一个局部变量（即一个命名参数，或者用 ECMAScript 的话说，就是 arguments 对象中的一个槽位）。在按引用传递参数时，值在内存中的位置会被保存在一个局部变量，这意味着对本地变量的修改会反映到函数外部。这表明函数中参数的值改变之后，原始的引用仍然没变。当 obj 在函数内部被重写时，它变成了一个指向本地对象的指针。而那个本地对象在函数执行结束时就被销毁了。注意 ECMAScript 中函数的参数就是局部变量。

function setName(obj) { 
 obj.name = "Nicholas"; 
 obj = new Object(); 
 obj.name = "Greg"; 
} 
let person = new Object(); 
setName(person); 
console.log(person.name); // "Nicholas"

typeof 操作符最适合用来判断一个变量是否为原始类型。更确切地说，它是判断一个变量是否为字符串、数值、布尔值或 undefined 的最好方式。如果值是对象或 null，那么 typeof 返回"object"。

typeof 虽然对原始值很有用，但它对引用值的用处不大。我们通常不关心一个值是不是对象，而是想知道它是什么类型的对象。为了解决这个问题，ECMAScript 提供了 instanceof 操作符，语法如下：

result = variable instanceof constructor

所有引用值都是 Object 的实例，因此通过 instanceof 操作符检测任何引用值和Object 构造函数都会返回 true。类似地，如果用 instanceof 检测原始值，则始终会返回 false，因为原始值不是对象。

注意：ECMA-262 规定，任何实现内部[[Call]]方法的对象都应该在 typeof 检测时返回"function"。因为上述浏览器中的正则表达式实现了这个方法，所以 typeof 对正则表达式也返回"function"。在 IE 和 Firefox 中，typeof 对正则表达式返回"obj；

执行上下文

执行上下文（以下简称“上下文”）的概念在 JavaScript 中是颇为重要的。变量或函数的上下文决定了它们可以访问哪些数据，以及它们的行为。每个上下文都有一个关联的变量对象（variable object），而这个上下文中定义的所有变量和函数都存在于这个对象上。虽然无法通过代码访问变量对象，但后台处理数据会用到它。

全局上下文是最外层的上下文。根据 ECMAScript 实现的宿主环境，表示全局上下文的对象可能不一样。在浏览器中，全局上下文就是我们常说的 window 对象（第 12 章会详细介绍），因此所有通过 var 定义的全局变量和函数都会成为 window 对象的属性和方法。使用 let 和 const 的顶级声明不会定义在全局上下文中，但在作用域链解析上效果是一样的。上下文在其所有代码都执行完毕后会被销毁，包括定义在它上面的所有变量和函数（全局上下文在应用程序退出前才会被销毁，比如关闭网页或退出浏览器）。每个函数调用都有自己的上下文。当代码执行流进入函数时，函数的上下文被推到一个上下文栈上。在函数执行完之后，上下文栈会弹出该函数上下文，将控制权返还给之前的执行上下文。ECMAScript程序的执行流就是通过这个上下文栈进行控制的。上下文中的代码在执行的时候，会创建变量对象的一个作用域链（scope chain）。这个作用域链决定了各级上下文中的代码在访问变量和函数时的顺序。代码正在执行的上下文的变量对象始终位于作用域链的最前端。如果上下文是函数，则其活动对象（activation object）用作变量对象。活动对象最初只有一个定义变量：arguments。（全局上下文中没有这个变量。）作用域链中的下一个变量对象来自包含上下文，再下一个对象来自再下一个包含上下文。以此类推直至全局上下文；全局上下文的变量对象始终是作用域链的最后一个变量对象。代码执行时的标识符解析是通过沿作用域链逐级搜索标识符名称完成的。搜索过程始终从作用域链的最前端开始，然后逐级往后，直到找到标识符。（如果没有找到标识符，那么通常会报错。）

局部作用域中定义的变量可用于在局部上下文中替换全局变量。每个上下文都可以到上一级上下文中去搜索变量和函数，但任何上下文都不能到下一级上下文中去搜索。注意 函数参数被认为是当前上下文中的变量，因此也跟上下文中的其他变量遵循相同的访问规则。

作用域链增强

虽然执行上下文主要有全局上下文和函数上下文两种（eval()调用内部存在第三种上下文），但有其他方式来增强作用域链。某些语句会导致在作用域链前端临时添加一个上下文，这个上下文在代码执行后会被删除。

 try/catch 语句的 catch 块

 with 语句

这两种情况下，都会在作用域链前端添加一个变量对象。对 with 语句来说，会向作用域链前端添加指定的对象；对 catch 语句而言，则会创建一个新的变量对象，这个变量对象会包含要抛出的错误对象的声明。

在使用 var 声明变量时，变量会被自动添加到最接近的上下文。在函数中，最接近的上下文就是函数的局部上下文。在 with 语句中，最接近的上下文也是函数上下文。如果变量未经声明就被初始化了，那么它就会自动被添加到全局上下文。

*注意 未经声明而初始化变量是 JavaScript 编程中一个非常常见的错误，会导致很多问题。为此，读者在初始化变量之前一定要先声明变量。在严格模式下，未经声明就初始化变量会报错。

块级作用域

块级作用域由最近的一对包含花括号{}界定。换句话说，if 块、while 块、function 块，甚至连单独的块也是 let 声明变量的作用域。let 的行为非常适合在循环中声明迭代变量。使用 var 声明的迭代变量会泄漏到循环外部。使用 const 声明的变量必须同时初始化为某个值。一经声明，在其生命周期的任何时候都不能再重新赋予新值。const 声明只应用到顶级原语或者对象。换句话说，赋值为对象的 const 变量不能再被重新赋值为其他引用值，但对象的键则不受限制。如果想让整个对象都不能修改，可以使用 Object.freeze()，这样再给属性赋值时虽然不会报错，但会静默失败。由于 const 声明暗示变量的值是单一类型且不可修改，JavaScript 运行时编译器可以将其所有实例都替换成实际的值，而不会通过查询表进行变量查找。谷歌的 V8 引擎就执行这种优化。注意： 开发实践表明，如果开发流程并不会因此而受很大影响，就应该尽可能地多使用const 声明，除非确实需要一个将来会重新赋值的变量。这样可以从根本上保证提前发现重新赋值导致的 bug。

当在特定上下文中为读取或写入而引用一个标识符时，必须通过搜索确定这个标识符表示什么。搜索开始于作用域链前端，以给定的名称搜索对应的标识符。如果在局部上下文中找到该标识符，则搜索停止，变量确定；如果没有找到变量名，则继续沿作用域链搜索。（注意，作用域链中的对象也有一个原型链，因此搜索可能涉及每个对象的原型链。）这个过程一直持续到搜索至全局上下文的变量对象。如果仍然没有找到标识符，则说明其未声明。

标识符查找并非没有代价。访问局部变量比访问全局变量要快，因为不用切换作用域。不过，JavaScript 引擎在优化标识符查找上做了很多工作，将来这个差异可能就微不足道了。

垃圾回收

JavaScript 是使用垃圾回收的语言，也就是说执行环境负责在代码执行时管理内存。
JavaScript 为开发者卸下了这个负担，通过自动内存管理实现内存分配和闲置资源回收。基本思路很简单：确定哪个变量不会再使用，然后释放它占用的内存。的代码在运行，就有可能用到它们。当变量离开上下文时，也会被加上离开上下文的标记。

给变量加标记的方式有很多种。比如，当变量进入上下文时，反转某一位；或者可以维护“在上下文中”和“不在上下文中”两个变量列表，可以把变量从一个列表转移到另一个列表。标记过程的实现并不重要，关键是策略。

垃圾回收程序运行的时候，会标记内存中存储的所有变量（记住，标记方法有很多种）。然后，它会将所有在上下文中的变量，以及被在上下文中的变量引用的变量的标记去掉。在此之后再被加上标记的变量就是待删除的了，原因是任何在上下文中的变量都访问不到它们了。随后垃圾回收程序做一次内存清理，销毁带标记的所有值并收回它们的内存。IE、Firefox、Opera、Chrome 和 Safari 都在自己的 JavaScript 实现中采用标记清理（或其变体），只是在运行垃圾回收的频率上有所差异。

引用计数

（reference counting）。其思路是对每个值都记录它被引用的次数。声明变量并给它赋一个引用值时，这个值的引用数为 1。如果同一个值又被赋给另一个变量，那么引用数加 1。类似地，如果保存对该值引用的变量被其他值给覆盖了，那么引用数减 1。当一个值的引用数为 0 时，就说明没办法再访问到这个值了，因此可以安全地收回其内存了。垃圾回收程序下次运行的时候就会释放引用数为 0 的值的内存。

存在严重的问题：循环引用

IE8 及更早版本的 IE 中，并非所有对象都是原生 JavaScript 对象。BOM 和 DOM 中的对象是 C++实现的组件对象模型（COM，Component Object Model）对象，而 COM 对象使用引用计数实现垃圾回收。因此，即使这些版本 IE 的 JavaScript 引擎使用标记清理，JavaScript 存取的 COM 对象依旧使用引用计数。由于存在循环引用，因此 DOM 元素的内存永远不会被回收，即使它已经被从页面上删除了也是如此。

把变量设置为 null 实际上会切断变量与其之前引用值之间的关系。当下次垃圾回收程序运行时，这些值就会被删除，内存也会被回收。为了补救这一点，IE9 把 BOM 和 DOM 对象都改成了 JavaScript 对象，这同时也避免了由于存在两套垃圾回收算法而导致的问题，还消除了常见的内存泄漏现象。

性能

垃圾回收程序会周期性运行，如果内存中分配了很多变量，则可能造成性能损失，因此垃圾回收的时间调度很重要。尤其是在内存有限的移动设备上，垃圾回收有可能会明显拖慢渲染的速度和帧速率。开发者不知道什么时候运行时会收集垃圾，因此最好的办法是在写代码时就要做到：无论什么时候开始收集垃圾，都能让它尽快结束工作。

现代垃圾回收程序会基于对 JavaScript 运行时环境的探测来决定何时运行。探测机制因引擎而异，但基本上都是根据已分配对象的大小和数量来判断的。

在使用垃圾回收的编程环境中，开发者通常无须关心内存管理。不过，JavaScript 运行在一个内存管理与垃圾回收都很特殊的环境。分配给浏览器的内存通常比分配给桌面软件的要少很多，分配给移动浏览器的就更少了。这更多出于安全考虑而不是别的，就是为了避免运行大量 JavaScript 的网页耗尽系统内存而导致操作系统崩溃。这个内存限制不仅影响变量分配，也影响调用栈以及能够同时在一个线程中执行的语句数量。

将内存占用量保持在一个较小的值可以让页面性能更好。优化内存占用的最佳手段就是保证在执行代码时只保存必要的数据。如果数据不再必要，那么把它设置为 null，从而释放其引用。这也可以叫作解除引用。

var 和 let 都以块（而非函数）为作用域，所以相比于使用 var，使用这两个新关键字可能会更早地让垃圾回收程序介入，尽早回收应该回收的内存。在块作用域比函数作用域更早终止的情况下，这就有可能发生。

Chrome 是最流行的浏览器，使用 V8 JavaScript 引擎。V8 在将解释后的 JavaScript代码编译为实际的机器码时会利用“隐藏类”。运行期间，V8 会将创建的对象与隐藏类关联起来，以跟踪它们的属性特征。能够共享相同隐藏类的对象性能会更好，V8 会针对这种情况进行优化，但不一定总能够做到。

内存泄漏

写得不好的 JavaScript 可能出现难以察觉且有害的内存泄漏问题。在内存有限的设备上，或者在函数会被调用很多次的情况下，内存泄漏可能是个大问题。JavaScript 中的内存泄漏大部分是由不合理的引用导致的。

变量不用任何关键字声明、定时器一直引用、闭包

开发者无法直接控制什么时候开始收集垃圾，但可以间接控制触发垃圾回收的条件。理论上，如果能够合理使用分配的内存，同时避免多余的垃圾回收，那就可以保住因释放内存而损失的性能。

是不要动态创建矢量对象，比如可以修改函数，让它使用一个已有的矢量对象。

一个策略是使用对象池。在初始化的某一时刻，可以创建一个对象池，用来管理一组可回收的对象。应用程序可以向这个对象池请求一个对象、设置其属性、使用它，然后在操作完成后再把它还给对象池。由于没发生对象初始化，垃圾回收探测就不会发现有对象更替，因此垃圾回收程序就不会那么频繁地运行。

如果对象池只按需分配矢量（在对象不存在时创建新的，在对象存在时则复用存在的），那么这个实现本质上是一种贪婪算法，有单调增长但为静态的内存。这个对象池必须使用某种结构维护所有对象，数组是比较好的选择。不过，使用数组来实现，必须留意不要招致额外的垃圾回收。

静态分配是优化的一种极端形式。如果你的应用程序被垃圾回收严重地拖了后腿，可以利用它提升性能。但这种情况并不多见。大多数情况下，这都属于过早优化，因此不用考虑。

小结

JavaScript 变量可以保存两种类型的值：原始值和引用值。原始值可能是以下 6 种原始数据类型之一：Undefined、Null、Boolean、Number、String 和 Symbol。原始值和引用值有以下特点。

 原始值大小固定，因此保存在栈内存上。

 从一个变量到另一个变量复制原始值会创建该值的第二个副本。

 引用值是对象，存储在堆内存上。

 包含引用值的变量实际上只包含指向相应对象的一个指针，而不是对象本身。

 从一个变量到另一个变量复制引用值只会复制指针，因此结果是两个变量都指向同
一个对象。

 typeof 操作符可以确定值的原始类型，而 instanceof 操作符用于确保值的引用类型。任何变量（不管包含的是原始值还是引用值）都存在于某个执行上下文中（也称为作用域）。这个上下文（作用域）决定了变量的生命周期，以及它们可以访问代码的哪些部分。

执行上下文可以总结如下：

 执行上下文分全局上下文、函数上下文和块级上下文。

 代码执行流每进入一个新上下文，都会创建一个作用域链，用于搜索变量和函数。

 函数或块的局部上下文不仅可以访问自己作用域内的变量，而且也可以访问任何包含上下文乃至全局上下文中的变量。

 全局上下文只能访问全局上下文中的变量和函数，不能直接访问局部上下文中的任何数据。

 变量的执行上下文用于确定什么时候释放内存。

JavaScript 是使用垃圾回收的编程语言，开发者不需要操心内存分配和回收。JavaScript 的垃圾回收程序可以总结如下：

 离开作用域的值会被自动标记为可回收，然后在垃圾回收期间被删除。

 主流的垃圾回收算法是标记清理，即先给当前不使用的值加上标记，再回来回收它们的内存。

 引用计数是另一种垃圾回收策略，需要记录值被引用了多少次。JavaScript 引擎不再使用这种算法，但某些旧版本的 IE 仍然会受这种算法的影响，原因是 JavaScript 会访问非原生 JavaScript 对象（如 DOM 元素）。

 引用计数在代码中存在循环引用时会出现问题。

 解除变量的引用不仅可以消除循环引用，而且对垃圾回收也有帮助。为促进内存回收，全局对象、全局对象的属性和循环引用都应该在不需要时解除引用。

标签：变量,作用域,对象,红宝书,内存,第四版,上下文,引用
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