JavaScript执行顺序详解：从文档流到预编译机制

JavaScript执行顺序概述

此前从JavaScript引擎解析机制角度剖析了其工作原理，下文通过更直观的示例阐述JavaScript代码在页面中的具体执行顺序。若说JavaScript引擎的工作机制因属底层行为而显得深奥，那么代码执行顺序则更为具象，因为我们能直观感知这种顺序。当然，JavaScript代码的执行过程较为复杂，因此在深入探究JavaScript语言特性之前，有必要对其执行顺序进行详细剖析。 1.1 依据HTML文档流顺序执行JavaScript代码 首先，读者需明确，HTML文档在浏览器中的解析遵循以下流程：浏览器按照文档流自上而下逐步解析页面结构与内容。JavaScript代码作为嵌入的脚本，被视为HTML文档的一部分，因此其装载与执行顺序由<script>标签在文档中的出现顺序决定。例如，浏览以下文档页面，您将观察到代码是从上至下逐步被解析执行的。

<script>
alert("顶部脚本");
</script>
<html><head>
<script>
alert("头部脚本");
</script>
<title></title>
</head>
<body>
<script>
alert("页面脚本");
</script>
</body></html>
<script>
alert("底部脚本");
</script>

若通过<script>标签的src属性引入外部JavaScript文件，其执行顺序同样遵循代码出现的先后次序，且该过程被视为文档加载的一部分。即便引入的是外部文件，也不会导致执行延期。例如，将前述文档中头部和主体区域的脚本移至外部JavaScript文件，并通过src属性引入，继续预览页面时，观察到的执行顺序与内联脚本一致。

<script>
alert("顶部脚本");
</script>
<html>
<head>
<script src="https://www.jb51.net/head.js"></script>
<title></title>
</head>
<body>
<script src="https://www.jb51.net/body.js"></script>
</body>
</html>
<script>
alert("底部脚本");
</script>

预编译与执行顺序的关系

1.2 预编译与执行顺序的关系

在JavaScript中，函数（function）被视为第一类对象。当我们定义一段函数时，实际上是在创建一个function类型的实体。这类似于我们可以采用以下两种形式定义函数：

functionHello()
{
alert("Hello");
}
Hello();
varHello = function()
{
alert("Hello");
} 
Hello();

这两种形式在功能上是等同的。然而，当对函数进行修改时，可能会遇到看似奇怪的现象。

<scripttype="text/javascript">
functionHello() {
alert("Hello");
}        
Hello();
functionHello() {
alert("Hello World");
}        
Hello();
</script>

运行上述代码，我们会发现连续输出了两次“Hello World”。

这并非我们预期的先输出“Hello”再输出“Hello World”。

原因在于JavaScript并非完全按顺序逐行解释执行，而是在正式解释前会进行一次“预编译”。在预编译阶段，系统会优先处理定义式的函数声明，并创建所有var变量，初始值设为undefined，以此提升程序执行效率。

也就是说，上述代码在JS引擎预编译后，实际形式如下：

<scripttype="text/javascript">
varHello = function() {
alert("Hello");
}       
Hello = function() {
alert("Hello World");
      }      
Hello();
Hello();
</script>

通过上述代码可以清晰看出，函数本质上也是数据变量，因此可以对“函数”进行赋值或重新赋值。

为避免此类混淆，可以采用以下方式：

<scripttype="text/javascript">
functionHello() {
alert("Hello");
}        
Hello();
</script>
<scripttype="text/javascript">
functionHello() {
alert("Hello World");
}       
Hello();
</script>

这样，程序被分割为两个独立的脚本块，JS引擎便不会将它们合并处理。

当JavaScript引擎解析脚本时，会在预编译阶段对所有声明的变量和函数进行处理。

具体处理步骤如下：

1. 在执行前进行类似“预编译”的操作：首先创建当前执行环境下的活动对象，将用var声明的变量作为活动对象的属性，此时这些变量的赋值为undefined；同时，将以function定义的函数也添加为活动对象的属性，其值为函数定义本身。

2. 在解释执行阶段，遇到变量解析时，首先从当前执行环境的活动对象中查找；若未找到且该执行环境的拥有者具有prototype属性，则从prototype链中查找；否则按作用域链查找。遇到var a = ...这类语句时，才会给相应变量赋值（注意：变量赋值是在解释执行阶段完成的，若在此之前使用变量，其值为undefined）。因此，当JavaScript解释器执行以下脚本时不会报错：

alert(a); // 返回值undefined
var a =1;
alert(a); // 返回值1

由于变量声明在预编译期处理，因此在执行期间对所有代码可见。但执行上述代码时，提示值为undefined而非1。这是因为变量初始化发生在执行期，而非预编译期。在执行期，JavaScript解释器按代码先后顺序解析，若前文未赋值，则使用默认值undefined。由于第二行对变量a进行了赋值，第三行代码中提示变量a的值为1，而非undefined。

同理，在函数声明前调用函数也是合法的，并能被正确解析，返回值为1。

f(); // 调用函数，返回值1
function f(){
alert(1);
}

但是，若按以下方式定义函数，JavaScript解释器会提示语法错误。

f(); // 调用函数，返回语法错误
var f = function(){
alert(1);
}

这是因为，上述示例中定义的函数仅作为值赋值给变量f，因此在预编译期，JavaScript解释器仅处理声明变量f，而对于变量f的值，需等到执行期按顺序赋值，自然会出现语法错误，提示找不到对象f。

再看一些例子：

<script type="text/javascript">
/*在预编译过程中func是window环境下的活动对象中的一个属性，值是一个函数，覆盖了undefined值*/
alert(func); //function func(){alert("hello!")}
var func = "this is a variable"
function func(){
alert("hello!")
}
/*在执行过程中遇到了var重新赋值为"this is a variable"*/
alert(func); //this is a variable
</script>

<script type="text/javascript">
var name = "feng"; function func()
{ 
/*首先，在func环境内先把name赋值为undefined，然后在执行过程中先寻找func环境下的活动对象的name属性，此时之前已经预编译值为undefined，所以输出是undefined，而不是feng*/
alert(name); //undefined var name = "JSF";
alert(name); //JSF
}
func();
alert(name);
//feng
</script>

虽然变量和函数声明可在文档任意位置，但良好的编程习惯是在所有JavaScript代码之前声明全局变量和函数，并对变量进行初始化赋值。在函数内部也应先声明变量，然后再引用。

按块执行JavaScript代码

1.3 按块执行JavaScript代码

所谓代码块，即使用<script>标签分隔的代码段。例如，以下两个<script>标签分别代表两个独立的JavaScript代码块。

<script>
// JavaScript代码块1
var a =1;
</script>
<script>
// JavaScript代码块2
function f(){
alert(1);
}
</script>

JavaScript解释器在执行脚本时，是按块来执行的。通俗地说，浏览器在解析HTML文档流时，若遇到一个<script>标签，则JavaScript解释器会等待该代码块全部加载完毕，先对代码块进行预编译，然后再执行。执行完毕后，浏览器继续解析后续HTML文档流，同时JavaScript解释器准备处理下一个代码块。

由于JavaScript是按块执行的，若在一个JavaScript块中调用后面块中声明的变量或函数，就会提示语法错误。例如，当JavaScript解释器执行以下代码时，会提示语法错误，显示变量a未定义，对象f找不到。

<script>
// JavaScript代码块1
alert(a);
f();
</script>
<script>
// JavaScript代码块2
var a =1;
function f(){
alert(1);
}
</script>

尽管JavaScript是按块执行的，但不同块属于同一个全局作用域，这意味着块之间的变量和函数是可以共享的。

借助事件机制改变JavaScript执行顺序

1.4 借助事件机制改变JavaScript执行顺序

由于JavaScript按块处理代码，同时遵循HTML文档流的解析顺序，因此在上述示例中会看到语法错误。但当文档流加载完毕后，若再次访问则不会出现此类错误。例如，将访问第2块代码中变量和函数的代码置于页面初始化事件函数中，即可避免语法错误。

<script>
// JavaScript代码块1
window.onload = function(){ // 页面初始化事件处理函数
alert(a);
f();
}
</script>
<script>
// JavaScript代码块2
var a =1;
function f(){
alert(1);
}
</script>

为安全起见，我们通常在页面初始化完毕后才允许JavaScript代码执行，这样可以避免网络速度对JavaScript执行的影响，同时也避开了HTML文档流对JavaScript执行的限制。

注意

若在一个页面中存在多个windows.onload事件处理函数，则只有最后一个才是有效的。为解决此问题，可将所有脚本或调用函数置于同一个onload事件处理函数中，例如：

window.onload = function(){
f1();
f2();
f3();
}

此外，通过这种方式还可以改变函数的执行顺序，方法是：简单地调整onload事件处理函数中调用函数的排列顺序。

除页面初始化事件外，我们还可以通过各种交互事件来改变JavaScript代码的执行顺序，如鼠标事件、键盘事件及时钟触发器等方法，详细讲解请参阅第14章的内容。

JavaScript输出脚本的执行顺序

1.5 JavaScript输出脚本的执行顺序

在JavaScript开发中，常使用document对象的write()方法输出JavaScript脚本。那么这些动态输出的脚本是如何执行的呢？例如：

document.write('<script type="text/javascript">');
document.write('f();');
document.write('function f(){');
document.write('alert(1);');
document.write('}');
document.write('</script>');

运行上述代码，我们会发现：document.write()方法先将输出的脚本字符串写入到脚本所在的文档位置，浏览器在解析完document.write()所在文档内容后，继续解析document.write()输出的内容，然后才按顺序解析后续HTML文档。也就是说，JavaScript脚本输出的代码字符串会在输出后马上被执行。

请注意，使用document.write()方法输出的JavaScript脚本字符串必须置于同时被输出的<script>标签中，否则JavaScript解释器因无法识别这些合法的JavaScript代码，而将其作为普通字符串显示在页面文档中。例如，以下代码会将JavaScript代码显示出来，而非执行它。

document.write('f();');
document.write('function f(){');
document.write('alert(1);');
document.write(');');

然而，通过document.write()方法输出脚本并执行也存在一定风险，因为不同JavaScript引擎对其执行顺序不同，同时不同浏览器在解析时也会出现Bug。

问题一，找不到通过document.write()方法导入的外部JavaScript文件中声明的变量或函数。例如，看下面示例代码。

document.write('<script type="text/javascript" src="https://www.jb51.net/test.js">
</script>');
document.write('<script type="text/javascript">');
document.write('alert(n);'); // IE提示找不到变量n
document.write('</script>');
alert(n+1); // 所有浏览器都会提示找不到变量n

外部JavaScript文件（test.js）的代码如下：

var n = 1;

分别在不同浏览器中进行测试，会发现提示语法错误，找不到变量n。也就是说，若在JavaScript代码块中访问本代码块中使用document.write()方法输出的脚本中导入的外部JavaScript文件所包含的变量，会显示语法错误。同时，在IE浏览器中，不仅在脚本中，而且在输出的脚本中也会提示找不到输出的导入外部JavaScript文件的变量（表述有点长和绕，不懂的读者可以尝试运行上面代码即可明白）。

问题二，不同JavaScript引擎对输出的外部导入脚本的执行顺序略有不同。例如，看下面示例代码。

<script type="text/javascript">
document.write('<script type="text/javascript" src="http://shaozhuqing.com/test1.js">
</script>');
document.write('<script type="text/javascript">');
document.write('alert(2);')
document.write('alert(n+2);');
document.write('</script>');
</script>
<script type="text/javascript">
alert(n+3);
</script>

外部JavaScript文件（test1.js）的代码如下所示。

var n = 1;
alert(n);

在IE浏览器中的执行顺序如图1-6所示。

图1-6 IE 7浏览器的执行顺序和提示的语法错误

在符合DOM标准的浏览器中的执行顺序与IE浏览器不同，且没有语法错误，如图1-7所示的是在Firefox 3.0浏览器中的执行顺序。

图1-7 Firefox 3浏览器的执行顺序和提示的语法错误

为解决不同浏览器存在的不同执行顺序，以及可能存在的Bug，我们可以把凡是使用输出脚本导入的外部文件，都放在独立的代码块中。这样根据上面介绍的JavaScript代码块执行顺序，就可以避免这个问题。例如，针对上述示例，可以这样设计：

<script type="text/javascript">
document.write('<script type="text/javascript" src="https://www.jb51.net/test1.js"></script>');
</script>
<script type="text/javascript">
document.write('<script type="text/javascript">');
document.write('alert(2);') ; // 提示2
document.write('alert(n+2);'); // 提示3
document.write('</script>');
alert(n+3); // 提示4
</script>
<script type="text/javascript">
alert(n+4); // 提示5
</script>

这样在不同浏览器中都能够按顺序执行上述代码，且输出顺序都是1、2、3、4和5。存在问题的原因是：输出导入的脚本与当前JavaScript代码块之间的矛盾。如果单独输出就不会发生冲突了。