JavaScript 從定義到執行，JS引擎在實現層做了很多初始化工作，因此在學習 JS 引擎工作機制之前，我們需要引入幾個相關的概念：執行環境棧、全局對象、執行環境、變量對象、活動對象、作用域和作用域鏈等，這些概念正是JS引擎工作的核心組件。這篇文章的目的不是孤立的為你講解每一個概念，而是通過一個簡單的 DEMO 來展開分析，全局講解 JS 引擎從定義到執行的每一個細節，以及這些概念在其中所扮演的角色。

var x = 1;  //定義一個全局變量 x
function A(y){
   var x = 2;  //定義一個局部變量 x
   function B(z){ //定義一個內部函數 B
       console.log(x+y+z);
   }
   return B; //返回函數B的引用
}
var C = A(1); //執行A,返回B
C(1); //執行函數B，輸出 4

下面我們將分全局初始化、執行函數A、執行函數B 三個階段來分析JS引擎的工作機制：

1、全局初始化

JS引擎在進入一段可執行的代碼時，需要完成以下三個初始化工作：

首先，創建一個全局對象(Global Object) ， 這個對象全局只存在一份，它的屬性在任何地方都可以訪問，它的存在伴隨著應用程序的整個生命周期。全局對象在創建時，將Math,String,Date,document 等常用的JS對象作為其屬性。由于這個全局對象不能通過名字直接訪問，因此還有另外一個屬性window,并將window指向了自身，這樣就可以通過window訪問這個全局對象了。用偽代碼模擬全局對象的大體結構如下：

//創建一個全局對象
var globalObject = { 
    Math:{},
    String:{},
    Date:{},
    document:{}, //DOM操作
    ...
    window:this //讓window屬性指向了自身
}

然后，JS引擎需要構建一個執行環境棧( Execution Context Stack) ，與此同時，也要創建一個全局執行環境（Execution Context）EC ，并將這個全局執行環境EC壓入執行環境棧中。執行環境棧的作用是為了保證程序能夠按照正確的順序被執行。在javascript中，每個函數都有自己的執行環境，當執行一個函數時，該函數的執行環境就會被推入執行環境棧的頂部并獲取執行權。當這個函數執行完畢，它的執行環境又從這個棧的頂部被刪除，并把執行權并還給之前執行環境。我們用偽代碼來模擬執行環境棧和EC的關系：

var ECStack = []; //定義一個執行環境棧，類似于數組

var EC = {};   //創建一個執行空間，
//ECMA-262規范并沒有對EC的數據結構做明確的定義，你可以理解為在內存中分配的一塊空間

ECStack.push(EC); //進入函數，壓入執行環境
ECStack.pop(EC);  //函數返回后，刪除執行環境

最后，JS引擎還要創建一個與EC關聯的全局變量對象(Varibale Object) VO,  并把VO指向全局對象，VO中不僅包含了全局對象的原有屬性，還包括在全局定義的變量x 和函數 A，與此同時，在定義函數A的時候，還為 A 添加了一個內部屬性scope，并將scope指向了VO。每個函數在定義的時候，都會創建一個與之關聯的scope屬性，scope總是指向定義函數時所在的環境。此時的ECStack結構如下：

ECStack = [   //執行環境棧
    EC(G) = {   //全局執行環境
        VO(G):{ //定義全局變量對象
            ... //包含全局對象原有的屬性
            x = 1; //定義變量x
            A = function(){...}; //定義函數A
            A[[scope]] = this; //定義A的scope，并賦值為VO本身
        }
    }
];

2、 執行函數A

當執行進入A(1) 時，JS引擎需要完成以下工作：

首先，JS引擎會創建函數A的執行環境EC，然后EC推入執行環境棧的頂部并獲取執行權。此時執行環境棧中有兩個執行環境，分別是全局執行環境和函數A執行環境，A的執行環境在棧頂，全局執行環境在棧的底部。然后，創建函數A的作用域鏈(Scope Chain) ，在javascript中，每個執行環境都有自己的作用域鏈，用于標識符解析，當執行環境被創建時，它的作用域鏈就初始化為當前運行函數的scope所包含的對象。  

接著，JS引擎會創建一個當前函數的活動對象(Activation Object) AO，這里的活動對象扮演著變量對象的角色，只是在函數中的叫法不同而已（你可以認為變量對象是一個總的概念，而活動對象是它的一個分支）， AO中包含了函數的形參、arguments對象、this對象、以及局部變量和內部函數的定義，然后AO會被推入作用域鏈的頂端。需要注意的是，在定義函數B的時候，JS引擎同樣也會為B添加了一個scope屬性,并將scope指向了定義函數B時所在的環境，定義函數B的環境就是A的活動對象AO， 而AO位于鏈表的前端，由于鏈表具有首尾相連的特點，因此函數B的scope指向了A的整個作用域鏈。 我們再看看此時的ECStack結構：

ECStack = [   //執行環境棧
    EC(A) = {   //A的執行環境
        [scope]:VO(G), //VO是全局變量對象
        AO(A) : { //創建函數A的活動對象
            y:1,
            x:2,  //定義局部變量x
            B:function(){...}, //定義函數B
            B[[scope]] = this; //this指代AO本身，而AO位于scopeChain的頂端，因此B[[scope]]指向整個作用域鏈
            arguments:[],//平時我們在函數中訪問的arguments就是AO中的arguments
            this:window  //函數中的this指向調用者window對象
        },
        scopeChain:<AO(A),A[[scope]]>  //鏈表初始化為A[[scope]],然后再把AO加入該作用域鏈的頂端,此時A的作用域鏈：AO(A)->VO(G)
    },
    EC(G) = {   //全局執行環境
        VO(G):{ //創建全局變量對象
            ... //包含全局對象原有的屬性
            x = 1; //定義變量x
            A = function(){...}; //定義函數A
            A[[scope]] = this; //定義A的scope，A[[scope]] == VO(G)
        }
    }
];

3、 執行函數B

函數A被執行以后，返回了B的引用，并賦值給了變量C，執行 C(1) 就相當于執行B(1)，JS引擎需要完成以下工作：

首先，還和上面一樣，創建函數B的執行環境EC，然后EC推入執行環境棧的頂部并獲取執行權。 此時執行環境棧中有兩個執行環境，分別是全局執行環境和函數B的執行環境，B的執行環境在棧頂，全局執行環境在棧的底部。（注意：當函數A返回后，A的執行環境就會從棧中被刪除，只留下全局執行環境）然后，創建函數B的作用域鏈，并初始化為函數B的scope所包含的對象，即包含了A的作用域鏈。最后，創建函數B的活動對象AO,并將B的形參z, arguments對象 和 this對象作為AO的屬性。此時ECStack將會變成這樣：

ECStack = [   //執行環境棧
    EC(B) = {   //創建B的執行環境,并處于作用域鏈的頂端
        [scope]:AO(A), //指向函數A的作用域鏈,AO(A)->VO(G)
        var AO(B) = { //創建函數B的活動對象
            z:1,
            arguments:[],
            this:window
        }
        scopeChain:<AO(B),B[[scope]]>  //鏈表初始化為B[[scope]],再將AO(B)加入鏈表表頭，此時B的作用域鏈：AO(B)->AO(A)-VO(G)
    },
    EC(A), //A的執行環境已經從棧頂被刪除,
    EC(G) = {   //全局執行環境
        VO:{ //定義全局變量對象
            ... //包含全局對象原有的屬性
            x = 1; //定義變量x
            A = function(){...}; //定義函數A
            A[[scope]] = this; //定義A的scope，A[[scope]] == VO(G)
        }
    }
];

當函數B執行“x+y+z”時，需要對x、y、z 三個標識符進行一一解析，解析過程遵守變量查找規則：先查找自己的活動對象中是否存在該屬性，如果存在，則停止查找并返回；如果不存在，繼續沿著其作用域鏈從頂端依次查找，直到找到為止，如果整個作用域鏈上都未找到該變量，則返回“undefined”。從上面的分析可以看出函數B的作用域鏈是這樣的：

AO(B)->AO(A)->VO(G)

因此，變量x會在AO(A)中被找到，而不會查找VO(G)中的x，變量y也會在AO(A)中被找到，變量z 在自身的AO(B)中就找到了。所以執行結果：2+1+1=4.

4、總結

了解了JS引擎的工作機制之后，我們不能只停留在理解概念的層面，而要將其作為基礎工具，用以優化和改善我們在實際工作中的代碼，提高執行效率，產生實際價值才是我們的真正目的。就拿變量查找機制來說，如果你的代碼嵌套很深，每引用一次全局變量，JS引擎就要查找整個作用域鏈，比如處于作用域鏈的最底端window和document對象就存在這個問題，因此我們圍繞這個問題可以做很多性能優化的工作，當然還有其他方面的優化，此處不再贅述，本文僅當作拋磚引玉吧！

by @一像素 2015