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JS教程:為什么盡量用局部變量代替全局變量

2024-09-06 12:40:55
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供稿:網(wǎng)友

在javascript中,我們應(yīng)該盡可能的用局部變量來代替全局變量,這句話所有人都知道,可是這句話是誰先說的?為什么要這么做?有什么根據(jù)么?不這么做,對性能到底能帶來多大的損失?本文就來探討這些問題的答案,從根本上了解變量的讀寫性能都和哪些因素有關(guān)。

著作權(quán)聲明

本文譯自 nicholas c. zakas 于2009年2月10日在個人網(wǎng)站上發(fā)表的《javascript variable performance》。原文是唯一的正式版,本文是經(jīng)過原作者(nicholas c. zakas)授權(quán)的簡體中文翻譯版(simplified chinese translation)。譯者(明達)在翻譯的準(zhǔn)確性上做了大量的努力,并承諾譯文的內(nèi)容完全忠于原文,但可能還是包含疏漏和不妥之處,歡迎大家指正。譯注的內(nèi)容是非正式的,僅代表譯者個人觀點。

以下是對原文的翻譯

在如何提高javascript性能這個問題上,大家最常聽到的建議應(yīng)該就是盡量使用局部變量(local variables)來代替全局變量(global variables)。在我從事web開發(fā)工作的九年時間里,這條建議始終縈繞在我的耳邊,并且從來沒有質(zhì)疑過,而這條建議的基礎(chǔ),則來自于 javascript處理作用域(scoping)和標(biāo)識符解析(identifier resolution)的方法。

首先我們要明確,函數(shù)在javascript中具體表現(xiàn)為對象,創(chuàng)建一個函數(shù)的過程,其實也就是創(chuàng)建一個對象的過程。每個函數(shù)對象都有一個叫做 [[scope]]的內(nèi)部屬性,這個內(nèi)部屬性包含創(chuàng)建函數(shù)時的作用域信息。實際上,[[scope]]屬性對應(yīng)的是一個對象(variable objects)列表,列表中的對象是可以從函數(shù)內(nèi)部訪問的。比如說我們建立一個全局函數(shù)a,那么a的[[scope]]內(nèi)部屬性中只包含一個全局對象(global object),而如果我們在a中創(chuàng)建一個新的函數(shù)b,那么b的[[scope]]屬性中就包含兩個對象,函數(shù)a的activation object對象在前面,全局對象(global object)排在后面。

當(dāng)一個函數(shù)被執(zhí)行的時候,會自動創(chuàng)建一個可以執(zhí)行的對象(execution object),并同時綁定一個作用域鏈(scope chain)。作用域鏈會通過下面兩個步驟來建立,用于進行標(biāo)識符解析。

  1. 首先將函數(shù)對象[[scope]]內(nèi)部屬性中的對象,按順序復(fù)制到作用域鏈中。
  2. 其次,在函數(shù)執(zhí)行時,會創(chuàng)建一個新的activation object對象,這個對象中包含了this、參數(shù)(arguments)、局部變量(包括命名的參數(shù))的定義,這個activation object對象會被置于作用域鏈的最前面。

在執(zhí)行javascript代碼的過程中,當(dāng)遇到一個標(biāo)識符,就會根據(jù)標(biāo)識符的名稱,在執(zhí)行上下文(execution context)的作用域鏈中進行搜索。從作用域鏈的第一個對象(該函數(shù)的activation object對象)開始,如果沒有找到,就搜索作用域鏈中的下一個對象,如此往復(fù),直到找到了標(biāo)識符的定義。如果在搜索完作用域中的最后一個對象,也就是全局對象(global object)以后也沒有找到,則會拋出一個錯誤,提示用戶該變量未定義(undefined)。這是在ecma-262標(biāo)準(zhǔn)中描述的函數(shù)執(zhí)行模型和標(biāo)識符解析(identifier resolution)的過程,事實證明,大部分的javascript引擎確實也是這樣實現(xiàn)的。需要注意的是,ecma-262并沒有強制要求采用這種結(jié)構(gòu),只是對這部分功能加以描述而已。

了解標(biāo)識符解析(identifier resolution)的過程以后,我們就能明白為什么局部變量的解析速度要比其他作用域的變量快,主要是由于搜索過程被大幅縮短了。但是,具體會快多少呢?為了回答這個問題,我模擬了一系列的測試,來測試不同作用域深度中變量的性能。

第一個測試是向一個變量中寫入一個最簡單的值(這里使用字面量的數(shù)值1),結(jié)果如下圖顯示,很有趣:

從結(jié)果中不難看出,當(dāng)標(biāo)識符解析的過程需要進行深度搜索時,會伴隨性能損失,而且性能損失的程度會隨著標(biāo)識符深度的增加而遞增。意料之中的是,internet explorer表現(xiàn)的是最差的(但公平的說,ie 8還是有一些改善的)。值得注意的是,這里有一些例外情況,google chrome和最新的webkit午夜版在訪問變量的時間保持得很穩(wěn)定,不會隨著作用域深度的遞增而增長。當(dāng)然,這應(yīng)該歸功于它們所使用的下一代 javascript引擎,v8和squirrelfish。這些引擎在執(zhí)行代碼時進行了優(yōu)化,而且很明顯,這些優(yōu)化使訪問變量的速度比以往更快。 opera表現(xiàn)的也很不錯,比ie、firefox和當(dāng)前版本的safari要快的多,但比基于v8和squirrelfish的瀏覽器要慢。 firefox 3.1 beta 2的表現(xiàn)有點出人意料,對于局部變量執(zhí)行的效率非常高,但隨著作用域?qū)訑?shù)的增加,效率便大打折扣。需要注意的是,我這里使用的都是默認設(shè)置,也就是說 firefox是沒有開啟trace功能的。

上面的結(jié)果是通過對變量執(zhí)行寫操作而得出的,其實我很好奇,讀取變量時的情況會不會有什么不同,于是接著做了下面的測試。結(jié)果發(fā)現(xiàn),讀的速度要比寫的速度快一些,但是性能變化的趨勢是一致的。

和上個測試一樣,internet explorer和firefox還是最慢的,opera表現(xiàn)了非常搶眼的性能,而同樣的,chrome和最新版本的webkit午夜版顯示了和作用域深度無關(guān)的性能趨勢,同樣需要注意的是,firefox 3.1 beta 2的變量訪問時間還是會伴隨著深度出現(xiàn)一個奇怪的跳躍。

在測試的過程中,我發(fā)現(xiàn)一個有趣的現(xiàn)象,就是chrome在訪問全局變量的時候會有額外的性能損失。訪問全局變量的時間和作用域?qū)訑?shù)沒有關(guān)系,但是會比訪問同樣層數(shù)的局部變量的時間多出50%。

這兩個測試可以給我們帶來什么啟示呢?首先是驗證了那個古老的觀點,就是要盡可能的使用局部變量。在所有的瀏覽器下,訪問局部變量都比訪問跨作用域的變量要快,當(dāng)然也包括全局變量。下面這幾點應(yīng)該是通過這個測試得出的經(jīng)驗吧:

  • 仔細檢查函數(shù)中所有使用的變量,如果有一個變量不是當(dāng)前作用域定義的,而且使用了不止一次,那么我們就應(yīng)該把這個變量保存在局部變量中,而使用這個局部變量來進行讀寫操作。這樣可以幫助我們將作用域外的變量的搜索深度減少到1.這對全局變量尤為重要,因為全局變量總是被放到作用域鏈的最后位置來搜索。
  • 避免使用with語句。因為它會修改執(zhí)行上下文(execution context)的作用域鏈,在最前面添加一個對象(variable object)。這就意味著在執(zhí)行with的過程中,實際上的局部變量都被移到作用域鏈上的第二個位置,這會帶來性能上的損失。
  • 如果你確定一段代碼肯定會拋出異常,那么就要避免使用try-catch,因為catch分支在作用域鏈上的處理方法和with是一樣的。但try分支的代碼是沒有性能損失的,所以還是建議用try-catch來捕獲那些不可預(yù)知的錯誤。

如果你想圍繞這個話題展開更多的討論,我在上個月的 mountain view javascript meetup 中曾經(jīng)發(fā)表了一個小演講。可以在slideshare上下載 幻燈片,或者觀看聚會的 完整視頻,我的演講大概從11分鐘左右時開始。

譯者筆記

大家如果在閱讀本文的過程中,有什么疑惑,建議延伸閱讀以下兩篇文章:

  • richie寫的《javascript對象模型-執(zhí)行模型》
  • 《ecma-262第三版》,主要看看第十章,就是執(zhí)行上下文(execution context)那張,本文提到的名詞在那里都有詳細的解釋。
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