JavaScript(四) - 旧游无处不堪寻

这一篇，我们看看 JavaScript 中的变量、作用域和内存问题。

基本类型和引用类型

ECMAScript 变量可能包含两种不同数据类型的值: 基本类型值和引用类型值。
之前我们说过，ECMAScript 有5种基本数据类型: Undefined、Null、Boolean、Number 和 String，以及一个引用数据类型: Object。
注意: 在很多语言中，字符串以对象的形式来表示，因此被认为是引用类型的。ECMAScript 放弃了这一传统。

动态属性

对不同类型值可以执行的操作则大相径庭。对于引用类型的值，我们可以为其添加属性和方法，也可以改变和删除其属性和方法。如:

var person = new Object();
person.name = "Nicholas";
alert(person.name);  //"Nicholas"

以上代码创建了一个对象并将其保存在了变量 person 中。然后，我们为该对象添加了一个名为 name 的属性，并将字符串值 “Nicholas” 赋给了这个属性。紧接着，又通过 alert() 函数访问了这个新属性。如果对象不被销毁或者这个属性不被删除，则这个属性将一直存在。

但是，我们不能给基本类型的值添加属性，尽管这样做不会导致任何错误。如:

var name = "Nicholas";
name.age = 27;
alert(name.age);  //undefined

我们为字符串 name 定义了一个名为 age 的属性，并为该属性赋值 27。但在下一行访问这个属性时，发现该属性不见了。这说明只能给引用类型值动态地添加属性，以便将来使用。

复制变量值

在从一个变量向另一个变量复制基本类型值和引用类型值时，也存在不同。如果从一个变量向另一个变量复制基本类型的值，会在变量对象上创建一个新值，然后把该值复制到为新变量分配的位置上。此后，这两个变量可以参与任何操作而不会相互影响。

当从一个变量向另一个变量复制引用类型的值时，同样也会将存储在变量对象中的值复制一份放到为新变量分配的空间中。不同的是，这个值的副本实际上是一个指针，而这个指针指向存储在堆中的一个对象。复制操作结束后，两个变量实际上将引用同一个对象。因此，改变其中一个变量，就会影响另一个变量。

传递参数

ECMAScript 中所有函数的参数都是按值传递的。也就是说，把函数外部的值复制给函数内部的参数，就和把值从一个变量复制到另一个变量一样。基本类型值的传递如同基本类型变量的复制一样，而引用类型值的传递，则如同引用类型变量的复制一样。

检测类型

我们可以使用之前介绍的 typeof 操作符，但是在检测引用类型的值时，这个操作符的用处不大。通常，我们并不是想知道某个值是对象，而是想知道它是什么类型的对象。为此，ECMAScript 提供了 instanceof 操作符，其语法如下所示:

result = variable instanceof constructor

如果变量是给定引用类型(根据它的原型链来识别，之后介绍原型链)的实例，那么 instanceof 操作符就会返回 true。
如果使用 instanceof 操作符检测基本类型的值，则该操作符始终会返回 false。

执行环境及作用域

执行环境(execution context，为简单起见，有时也称为”环境”)是 JavaScript 中最为重要的一个概念。执行环境定义了变量或函数有权访问的其他数据，决定了它们各自的行为。每个执行环境都有一个与之关联的变量对象(variable object)，环境中定义的所有变量和函数都保存在这个对象中。

全局执行环境是最外围的一个执行环境。根据 ECMAScript 实现所在的宿主环境不同，表示执行环境的对象也不一样。在 Web 浏览器中，全局执行环境被认为是 window 对象，因此所有全局变量和函数都是作为 window 对象的属性和方法创建的。

每个函数也都有自己的执行环境。当执行流进入一个函数时，函数的环境就会被推入一个环境栈中。而在函数执行之后，栈将其环境弹出，把控制权返回给之前的执行环境。

当代码在一个环境中执行时，会创建变量对象的一个作用域链(scope chain)。作用域链的用途，是保证对执行环境有权访问的所有变量和函数的有序访问。标识符解析是沿着作用域链一级一级地搜索标识符的过程。搜索过程始终从作用域链的前端开始，然后逐级地向后回溯，直至找到标识符为止(如果找不到标识符，通常会导致错误发生)。

内部环境可以通过作用域链访问所有的外部环境，但外部环境不能访问内部环境中的任何变量和函数。这些环境之间的联系是线性、有次序的。每个环境都可以向上搜索作用域链，以查询变量和函数名; 但任何环境都不能通过向下搜索作用域链而进入另一个执行环境。

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。这么说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。在两种情况下会发生这种现象:

try-catch 语句的 catch 块
with 语句

没有块级作用域

JavaScript 没有块级作用域经常会导致理解上的困惑。在其他类 C 的语言中，由花括号封闭的代码块都有自己的作用域(如果用 ECMAScript 的话来讲，就是它们自己的执行环境)，因而支持根据条件来定义变量。例如:

if (true) {
    var color = "blue";
}
alert(color);  //"blue"

这里是在一个 if 语句中定义了变量 color。如果是在 C、C++ 或 Java 中，color 会在 if 语句执行完毕后被销毁。但在 JavaScript 中，if 语句中的变量声明会将变量添加到当前的执行环境(在这里是全局环境)中。在使用 for 语句时尤其要牢记这一差异，例如:

for (var i=0; i < 10; i++){
    doSomething(i);
}
alert(i);  //10

对于有块级作用域的语言来说，for 语句初始化变量的表达式所定义的变量，只会存在于循环的环境之中。而对于 JavaScript 来说，由 for 语句创建的变量 i 即使在 for 循环执行结束后，也依旧会存在于循环外部的执行环境中。

垃圾收集

JavaScript 具有自动垃圾收集机制，也就是说，执行环境会负责管理代码执行过程中使用的内存。
垃圾收集器会按照固定的时间间隔(或代码执行中预定的收集时间)，周期性地执行这一操作。

标记清除

JavaScript 中最常用的垃圾收集方式是标记清除(mark-and-sweep)。当变量进入环境(例如，在函数中声明一个变量)时，就将这个变量标记为”进入环境”。从逻辑上讲，永远不能释放进入环境的变量所占用的内存，因为只要执行流进入相应的环境，就可能会用到它们。而当变量离开环境时，则将其标记为”离开环境”。

引用计数

另一种不太常见的垃圾收集策略叫做引用计数(reference counting)。引用计数的含义是跟踪记录每个值被引用的次数。当声明了一个变量并将一个引用类型值赋给该变量时，则这个值的引用次数就是1。如果同一个值又被赋给另一个变量，则该值的引用次数加1。相反，如果包含对这个值引用的变量又取得了另外一个值，则这个值的引用次数减1。当这个值的引用次数变成0时，则说明没有办法再访问这个值了，因而就可以将其占用的内存空间回收回来。
注意: 引用计数会导致循环引用的问题。

性能问题

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可观，那么回收工作量也是相当大的。在这种情况下，确定垃圾收集的时间间隔是一个非常重要的问题。不得不说导致 IE 声名狼藉的性能问题，虽然在 IE 7 已经调整回收策略，但是印象可以不好改回来的。

管理内存

使用具备垃圾收集机制的语言编写程序，开发人员一般不必操心内存管理的问题。但是，JavaScript 在进行内存管理及垃圾收集时面临的问题还是有点与众不同。其中最主要的一个问题，就是分配给 Web 浏览器的可用内存数量通常要比分配给桌面应用程序的少。这样做的目的主要是出于安全方面的考虑，目的是防止运行 JavaScript 的网页耗尽全部系统内存而导致系统崩溃。内存限制问题不仅会影响给变量分配内存，同时还会影响调用栈以及在一个线程中能够同时执行的语句数量。

因此，确保占用最少的内存可以让页面获得更好的性能。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。一旦数据不再有用，最好通过将其值设置为 null 来释放其引用——这个做法叫做解除引用(dereferencing)。
解除引用的真正作用是让值脱离执行环境，以便垃圾收集器下次运行时将其回收。