在JavaScript中,为什么要尽可能使用局部变量?


Posted in Javascript onApril 06, 2009

不这么做,对性能到底能带来多大的损失?本文就来探讨这些问题的答案,从根本上了解变量的读写性能都和哪些因素有关。

著作权声明

本文译自Nicholas C. Zakas于2009年2月10日在个人网站上发表的《JavaScript Variable Performance》。原文是唯一的正式版,本文是经过原作者(Nicholas C. Zakas)授权的简体中文翻译版(Simplified Chinese Translation)。译者(明达)在翻译的准确性上做了大量的努力,并承诺译文的内容完全忠于原文,但可能还是包含疏漏和不妥之处,欢迎大家指正。译注的内容是非正式的,仅代表译者个人观点。

以下是对原文的翻译:

在如何提高JavaScript性能这个问题上,大家最常听到的建议应该就是尽量使用局部变量(local variables)来代替全局变量(global variables)。在我从事Web开发工作的九年时间里,这条建议始终萦绕在我的耳边,并且从来没有质疑过,而这条建议的基础,则来自于 JavaScript处理作用域(scoping)和标识符解析(identifier resolution)的方法。

首先我们要明确,函数在JavaScript中具体表现为对象,创建一个函数的过程,其实也就是创建一个对象的过程。每个函数对象都有一个叫做 [[Scope]]的内部属性,这个内部属性包含创建函数时的作用域信息。实际上,[[Scope]]属性对应的是一个对象(Variable Objects)列表,列表中的对象是可以从函数内部访问的。比如说我们建立一个全局函数A,那么A的[[Scope]]内部属性中只包含一个全局对象(Global Object),而如果我们在A中创建一个新的函数B,那么B的[[Scope]]属性中就包含两个对象,函数A的Activation Object对象在前面,全局对象(Global Object)排在后面。

当一个函数被执行的时候,会自动创建一个可以执行的对象(Execution Object),并同时绑定一个作用域链(Scope Chain)。作用域链会通过下面两个步骤来建立,用于进行标识符解析。

1. 首先将函数对象[[Scope]]内部属性中的对象,按顺序复制到作用域链中。
2. 其次,在函数执行时,会创建一个新的Activation Object对象,这个对象中包含了this、参数(arguments)、局部变量(包括命名的参数)的定义,这个Activation Object对象会被置于作用域链的最前面。

在执行JavaScript代码的过程中,当遇到一个标识符,就会根据标识符的名称,在执行上下文(Execution Context)的作用域链中进行搜索。从作用域链的第一个对象(该函数的Activation Object对象)开始,如果没有找到,就搜索作用域链中的下一个对象,如此往复,直到找到了标识符的定义。如果在搜索完作用域中的最后一个对象,也就是全局对象(Global Object)以后也没有找到,则会抛出一个错误,提示用户该变量未定义(undefined)。这是在ECMA-262标准中描述的函数执行模型和标识符解析(Identifier Resolution)的过程,事实证明,大部分的JavaScript引擎确实也是这样实现的。需要注意的是,ECMA-262并没有强制要求采用这种结构,只是对这部分功能加以描述而已。

了解标识符解析(Identifier Resolution)的过程以后,我们就能明白为什么局部变量的解析速度要比其他作用域的变量快,主要是由于搜索过程被大幅缩短了。但是,具体会快多少呢?为了回答这个问题,我模拟了一系列的测试,来测试不同作用域深度中变量的性能。

第一个测试是向一个变量中写入一个最简单的值(这里使用字面量的数值1),结果如下图显示,很有趣:

在JavaScript中,为什么要尽可能使用局部变量?

从结果中不难看出,当标识符解析的过程需要进行深度搜索时,会伴随性能损失,而且性能损失的程度会随着标识符深度的增加而递增。意料之中的是,Internet Explorer表现的是最差的(但公平的说,IE 8还是有一些改善的)。值得注意的是,这里有一些例外情况,Google Chrome和最新的WebKit午夜版在访问变量的时间保持得很稳定,不会随着作用域深度的递增而增长。当然,这应该归功于它们所使用的下一代 JavaScript引擎,V8和SquirrelFish。这些引擎在执行代码时进行了优化,而且很明显,这些优化使访问变量的速度比以往更快。 Opera表现的也很不错,比IE、Firefox和当前版本的Safari要快的多,但比基于V8和Squirrelfish的浏览器要慢。 Firefox 3.1 Beta 2的表现有点出人意料,对于局部变量执行的效率非常高,但随着作用域层数的增加,效率便大打折扣。需要注意的是,我这里使用的都是默认设置,也就是说 Firefox是没有开启Trace功能的。

上面的结果是通过对变量执行写操作而得出的,其实我很好奇,读取变量时的情况会不会有什么不同,于是接着做了下面的测试。结果发现,读的速度要比写的速度快一些,但是性能变化的趋势是一致的。

在JavaScript中,为什么要尽可能使用局部变量?

和上个测试一样,Internet Explorer和Firefox还是最慢的,Opera表现了非常抢眼的性能,而同样的,Chrome和最新版本的Webkit午夜版显示了和作用域深度无关的性能趋势,同样需要注意的是,Firefox 3.1 Beta 2的变量访问时间还是会伴随着深度出现一个奇怪的跳跃。

在测试的过程中,我发现一个有趣的现象,就是Chrome在访问全局变量的时候会有额外的性能损失。访问全局变量的时间和作用域层数没有关系,但是会比访问同样层数的局部变量的时间多出50%。

这两个测试可以给我们带来什么启示呢?首先是验证了那个古老的观点,就是要尽可能的使用局部变量。在所有的浏览器下,访问局部变量都比访问跨作用域的变量要快,当然也包括全局变量。下面这几点应该是通过这个测试得出的经验吧:

* 仔细检查函数中所有使用的变量,如果有一个变量不是当前作用域定义的,而且使用了不止一次,那么我们就应该把这个变量保存在局部变量中,而使用这个局部变量来进行读写操作。这样可以帮助我们将作用域外的变量的搜索深度减少到1.这对全局变量尤为重要,因为全局变量总是被放到作用域链的最后位置来搜索。
* 避免使用with语句。因为它会修改执行上下文(Execution Context)的作用域链,在最前面添加一个对象(Variable Object)。这就意味着在执行with的过程中,实际上的局部变量都被移到作用域链上的第二个位置,这会带来性能上的损失。
* 如果你确定一段代码肯定会抛出异常,那么就要避免使用try-catch,因为catch分支在作用域链上的处理方法和with是一样的。但try分支的代码是没有性能损失的,所以还是建议用try-catch来捕获那些不可预知的错误。

如果你想围绕这个话题展开更多的讨论,我在上个月的Mountain View JavaScript Meetup中曾经发表了一个小演讲。可以在SlideShare上下载幻灯片,或者观看聚会的完整视频,我的演讲大概从11分钟左右时开始。

译者笔记

大家如果在阅读本文的过程中,有什么疑惑,建议延伸阅读以下两篇文章:
* Richie写的《JavaScript对象模型-执行模型
* 《ECMA-262第三版》,主要看看第十章,就是执行上下文(Execution Context)那张,本文提到的名词在那里都有详细的解释。

在最后的时候,Nicholas提到一个Mountain View JavaScript Meetup,Meetup那个网站其实就是一个各种现实世界活动的组织网站,需要翻墙才能访问,住在California真幸福,有那么多的好活动可以参加,呵呵。

Javascript 相关文章推荐
由Javascript实现的页面日历
Nov 04 Javascript
jquery css 设置table的奇偶行背景色示例
Jun 03 Javascript
jquery使用正则表达式验证email地址的方法
Jan 22 Javascript
简单讲解jQuery中的子元素过滤选择器
Apr 18 Javascript
BootStrap glyphicons 字体图标实现方法
May 01 Javascript
js获取iframe中的window对象的实现方法
May 20 Javascript
jQuery 利用$.ajax 时获取原生XMLHttpRequest 对象的方法
Aug 25 Javascript
angularjs中ng-attr的用法详解
Dec 31 Javascript
javascript 正则表达式分组、断言详解
Apr 20 Javascript
JavaScript初学者必看“new”
Jun 12 Javascript
深入解析koa之中间件流程控制
Jun 17 Javascript
ZK中使用JS读取客户端txt文件内容问题
Nov 07 Javascript
JavaScript 在各个浏览器中执行的耐性
Apr 06 #Javascript
javascript 获取图片颜色
Apr 05 #Javascript
Mozilla 表达式 __noSuchMethod__
Apr 05 #Javascript
关于javascript document.createDocumentFragment()
Apr 04 #Javascript
HTML 自动伸缩的表格Table js实现
Apr 01 #Javascript
Javascript 原型和继承(Prototypes and Inheritance)
Apr 01 #Javascript
说说掌握JavaScript语言的思想前提想学习js的朋友可以看看
Apr 01 #Javascript
You might like
php 中文字符入库或显示乱码问题的解决方法
2010/04/12 PHP
PHP安全上传图片的方法
2015/03/21 PHP
Yii2中cookie用法示例分析
2016/07/18 PHP
PHP中number_format()函数的用法讲解
2019/04/08 PHP
phpStorm2020 注册码
2020/09/17 PHP
JavaScript constructor和instanceof,JSOO中的一对欢喜冤家
2009/05/25 Javascript
JavaScript 全角转半角部分
2009/10/28 Javascript
使用jquery与图片美化checkbox和radio控件的代码(打包下载)
2010/11/11 Javascript
基于jquery的弹出提示框始终处于窗口的居中位置(类似于alert弹出框的效果)
2011/09/28 Javascript
解决jquery异步按一定的时间间隔刷新问题
2012/12/10 Javascript
基于jquery的has()方法以及与find()方法以及filter()方法的区别详解
2013/04/26 Javascript
jQuery如何使用自动触发事件trigger
2015/11/29 Javascript
探究react-native 源码的图片缓存问题
2017/08/24 Javascript
Bootstrap Table 搜索框和查询功能
2017/11/30 Javascript
基于vue.js中关于下拉框的值默认及绑定问题
2018/08/22 Javascript
详解webpack自定义loader初探
2018/08/29 Javascript
详解@angular/cli 改变默认启动端口两种方式
2018/11/29 Javascript
[01:06:43]完美世界DOTA2联赛PWL S3 PXG vs GXR 第二场 12.19
2020/12/24 DOTA
pygame学习笔记(2):画点的三种方法和动画实例
2015/04/15 Python
Python中扩展包的安装方法详解
2017/06/14 Python
用python结合jieba和wordcloud实现词云效果
2017/09/05 Python
python读取一个目录下所有txt里面的内容方法
2018/06/23 Python
python如何生成网页验证码
2018/07/28 Python
详解Python进阶之切片的误区与高级用法
2018/12/24 Python
python创造虚拟环境方法总结
2019/03/04 Python
python点击鼠标获取坐标(Graphics)
2019/08/10 Python
Python爬虫爬取煎蛋网图片代码实例
2019/12/16 Python
python中四舍五入的正确打开方式
2021/01/18 Python
python程序实现BTC(比特币)挖矿的完整代码
2021/01/20 Python
东芝官网商城:还原日式美学,打造美好生活
2018/12/27 全球购物
多媒体编辑专业毕业生推荐信
2013/11/05 职场文书
优秀幼教自荐信
2014/02/03 职场文书
教师个人自我鉴定
2014/02/08 职场文书
党支部创先争优公开承诺书
2015/04/30 职场文书
党风廉政承诺书2016
2016/03/25 职场文书
毕业生自荐求职信书写的技巧
2019/08/26 职场文书