JavaScript 中变量、作用域和内存问题的学习

这是我学习JavaScript的第二篇文章，之前做过几年的Java开发，发现JavaScript虽然也是面向对象的语言但是确实有很多不同之处。就本篇博客，主要学习总结一下最近学习到的JavaScript的知识，其中有些是网络上的，不过对于理解JavaScript，和在工作总是会很实用的，所以总结了下来：

那么就开始吧，首先是变量

在JavaScript中变量分为两种：一种是基本类型，基本类型值在内存中占用固定大小的空间，因此被保存在栈内存中。从一个变量向另一个变量复制基本类型的值，会创建这个值的一个副本。另一种类型则是引用类型，引用类型的值是对象，保存在堆内存中，对象的引用保存在栈中。包含引用类型值的变量实际上包含的并不是对象本身，而是一个指向对象的指针，从一个变量向另一个变量复制引用类型的值，复制的是指针，最终指向同一个对象。

那么在实际的使用中要确定一个值是那种基本类型的可以使用typeof操作符，而确定一个值是哪种引用类型则需要使用instanceof 操作符。

基本数据类型：undefined、Null、boolean、number和String

引用类型：Object、Array、Date、RegExp、Function、基本包装类型、单体内置对象（Gloabal、Math）。关于引用类型各个类型的详细使用，下次再详细描述。

JavaScript是面向对象的语言，同样支持继承，只是JavaScript支持实现继承，不支持接口继承。

JavaScript是一种非强类型的语言，不需要严格的如同Java、C等语言的声明类型然后复制，也一定要赋值声明类型的值。JavaScript有两种值类型，所以涉及到两个地方复制，一种就是复制变量值，另一个则是方法调用的时候存在参数传递赋值。基本类型是值复制，引用类型复制是对象的引用。

作用域

js中没有块作用域的概念。在没有var进行声明则会生成为全局变量污染全局环境。所以在实际的使用过程中，一定要记得var，js对变量的搜索是一层一层往上搜索，如果搜索到变量则停止往上搜索（所以搜索变量的层次越多肯定会小小的影响程序性能）。

延长作用域链

虽然执行环境的类型总共只有两种--全局和局部（函数），但还是有其他办法来延长作用域链。这是因为有些语句可以在作用域链的前端临时增加一个变量对象，该变量对象会在代码执行后被移除。那么具体是哪写情况呢？具体就两种：

（1）、try-catch 语句的catch块。

（2）、with语句块。

这两个语句都会在作用域链的前端添加一个变量对象。对with语句来说会指定对象添加到作用域链中。对catch语句来说，会创建一个新的变量对象，其中包含的是被抛出的对象的声明。所以在try-catch 和with要慎用，with是不推荐使用的。在严格模式下，是不能使用，但是我们要对with有一些了解。用一个例子解说：

with(location){

var qs=search.substring(1);

var hostname=hostname;

var url=href;

}

　href 和hostname 都是location.hostname 和location.url

好了，稍后来说一下JS的执行环境，js的执行环境是很复杂的，我肯定也是不能全部说清楚的，下面就根据我所了解的简单总结了几个重点，后期了解到更多后，在加入到本次的博客中。

执行环境和全局执行环境、异步执行机制、事件和回调函数、Event Loop、定时器、Js垃圾收集这六个方面。

1、执行环境和全局执行环境

执行环境有全局执行环境（也称为全局环境）和函数执行环境之分。

每次进入一个新环境，都会创建一个用于搜索变量和函数的作用域链，这些搜索向前面说的一样，是一层一层向上搜索的。

函数的的局部环境不仅有权访问函数作用域中的变量，而且有权访问其包含（父）环境，乃至全局环境。

有全局环境只能访问在全局环境中定义的变量和函数，而不能直接访问局部环境中的任何数据。变量的执行环境有助于确定应该何时释放内存。

2、异步执行机制

JavaScript是单线程的，也就是说同一个时间只能做一件事情。那么所有的任务需要排队执行，如果某一个任务执行很慢，则会影响整个性能，那么JavaScript又是怎么处理的呢？

JavaScript中的任务分为两种：一种是同步任务，另一种是异步任务；也就是synchronous 和asynchronous 两种任务。同步任务指的是在主线程上排队执行的任务。异步任务指的是，不进入主线程，而进入任务队列（task queue）的任务，只有“任务队列” 通知主线程，某个异步任务可执行了，该任务才会进入主线程执行。

异步执行的允许机制如下：

（1）、所有同步任务都在主线程上执行，形成一个执行栈（execution context stack）。

（2）、在主线程队列之外，还存在一个任务队列。只要异步任务有了运行结果，就在任务队列中放置一个事件。

（3）、一旦“执行栈”中的所有同步任务执行完成，系统就会查询“任务队列”，有哪些事件，哪些对应的异步任务，于是结束等待状态，进入执行栈。开始执行。

（4）、主线程不断重复上面的（3）。

只要主线程空了，就会读取“任务队列”。

3、事件和回调函数

“任务队列”是一个事件的队列，IO设备、鼠标点击、页面滚动等等，完成一项任务，就在“任务队列”中添加一个事件，表示相关的异步任务可以进入“执行栈”。也就是主线程执行的队列中。主线程执行。

所谓“回调函数”（callback），就是哪些会被主线程挂起来的代码。异步任务必须指定回调函数，当主线程开始执行异步任务，就是执行对应的callback函数。

“任务队列”，要等到主线程将主线程中的执行队列执行完之后，就进入执行任务队列。但是，由于存在后文提到的“定时器”功能，主线程首先要检查一下执行时间，某些时间只有到了规定的时间，才能返回主线程。

4、Event Loop

主线程从“任务队列”中读取事件，这个过程是不断循环，所以整个的这种运行机制称为Event Loop。一个进程只能执行一个任务要能执行多个任务，需要下面三种方法：

（1）、排队。因为一个进程一次只能执行一个任务，只好等当前的任务执行完了，再执行后面的任务。

（2）、新建进程。使用fork新建一个进程。

（3）、新建线程。因为进程太耗费资源，可以使用进程进行多任务执行。

JavaScript则是排队的方式处理的，但是存在一个始终运行的Event loop来进行监控哪些事件需要触发，如果需要触发，则通知主线程执行回调函数。也就是上面描述2、异步执行机制中的（3）、（4）中的（3）。这样主线程在任务多的时候达到任务饱和。不像多线程中那样存在多个线程的上下文和执行环境的切换的消耗。

5、定时器

了解了上面的事件回调合任务队列，那么定时器这个异步任务事件，就能很好的理解啦，即指定某些代码在多少时间之后执行。这叫“定时器”功能，也就是定时执行的代码。定时器功能有setTimeout()和setInterval()这两个函数来完成，它们的内部运行机制完全一样，区别是前者指定的代码是一次执行，后者反复执行。setTimeout()的第二个参数为0，就表示当前主线程任务清空后。立即执行指定的回调函数。这种方式可以将耗时的方法，setTimeout到任务队列中，任务队列中存在先后顺序。

6、Js垃圾回收

上面说到执行环境有助于垃圾回收，是什么意思呢？就是离开作用域的值将被自动标记为可以回收，因此将在垃圾收集期间被删除。

现在垃圾收集比较常用的都是“标记删除”，这种算法的思想是给当前不使用的值加上标记，然后再回收其内存。

还有一种“引用计数算法”，这种算法的思想是跟踪记录所有值被引用的次数。之前IE在使用，但是现在JavaScript不再使用这种算法，因为可能会出现内存泄漏的问题，具体为什么，如果代码中存在循环引用现象，将会导致泄漏。垃圾收集器是周期性运行的，而且如果为变量分配的内存数量很乐观，那么回收的工作量也是相当大的。如果需要清理的空间大。这种情况下，确定垃圾收集的事件间隔是一个非常重要的问题，存在垃圾收集机制的语言编写代码比较方便，但是内部的机制也相对比较复杂，确保占用的内存少可以让页面得到好更好的性能。而优化内存占用的最佳方式，就是为执行中的代码只保存必要的数据。一旦数据不不再有用，最后通过将其设置为null来释放引用这种做法叫做解除引用。这一做法适用于大多数全局变量和全局变量的熟悉。局部变量会在它们离开执行环境的时候自动解除引用。解除一个值的引用并不意味着自动回收该值占用的内存，而是表示该空间可以回收。解除引用的真正的目的也是让值脱离执行环境，以便垃圾收集器下次回收其空间。

关于JavaScipt的运行机制我总结的肯定不一定准确全面，希望在今后的工作和学习中，更加了解，这样才能知其然，并知其所以然。

参考资料

《JavaScript高级程序设计》

http://www.ruanyifeng.com/blog/2014/10/event-loop.html

巴特西

JavaScript 中变量、作用域和内存问题的学习

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