淺析V8引擎，讓你更懂JavaScript！

導(dǎo)語(yǔ)?|?本文介紹了編譯、解釋、動(dòng)靜態(tài)語(yǔ)言等基本概念，以及V8引擎的基本流程。本文將對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)闡述，希望為更多的開(kāi)發(fā)者提供經(jīng)驗(yàn)和幫助。

二進(jìn)制指令就是機(jī)器碼：

• 編譯：將源代碼一次性轉(zhuǎn)換成目標(biāo)代碼的過(guò)程。執(zhí)行編譯過(guò)程的程序叫編譯器（Compiler）。

• 解釋：將源代碼逐條轉(zhuǎn)換成目標(biāo)代碼，同時(shí)逐條運(yùn)行的過(guò)程。執(zhí)行解釋過(guò)程的程序叫解釋器（Interpreter）。解釋器一般來(lái)說(shuō)就是vm，vm有兩種，一種是基于堆棧，一種是基于寄存器。

編譯過(guò)程大致包括詞法分析、語(yǔ)法分析、語(yǔ)義分析、性能優(yōu)化、生成可執(zhí)行文件等五個(gè)步驟，期間涉及到復(fù)雜的算法和硬件架構(gòu)。解釋器與此類似。

高級(jí)語(yǔ)言按照?qǐng)?zhí)行方式的不同，可分為靜態(tài)語(yǔ)言和動(dòng)態(tài)語(yǔ)言。

靜態(tài)語(yǔ)言：使用編譯執(zhí)行的語(yǔ)言，如C、C++、Golang等。使用編譯器一次性生成目標(biāo)代碼，“一次編譯，無(wú)限次運(yùn)行”，程序運(yùn)行速度更快。編譯型語(yǔ)言一般是不能跨平臺(tái)的，也就是不能在不同的操作系統(tǒng)之間隨意切換。

動(dòng)態(tài)語(yǔ)言：使用解釋執(zhí)行的語(yǔ)言，如Python、Javascript、PHP等。執(zhí)行過(guò)程中需要源代碼，只要存在解釋器，源代碼可以在任何操作系統(tǒng)上運(yùn)行，可移植性好，“一次編寫(xiě)，到處運(yùn)行”。

解釋型語(yǔ)言之所以能夠跨平臺(tái)，是因?yàn)橛辛私忉屍鬟@個(gè)中間層。在不同的平臺(tái)下，解釋器會(huì)將相同的源代碼轉(zhuǎn)換成不同的機(jī)器碼，解釋器幫助我們屏蔽了不同平臺(tái)之間的差異。

java和C#是一種比較奇葩的存在，它們是半編譯半解釋型的語(yǔ)言，源代碼需要先轉(zhuǎn)換成一種中間文件（字節(jié)碼文件），然后再將中間文件拿到虛擬機(jī)中執(zhí)行。Java引領(lǐng)了這種風(fēng)潮，它的初衷是在跨平臺(tái)的同時(shí)兼顧執(zhí)行效率；C#是后來(lái)的跟隨者，但是C#一直止步于Windows平臺(tái)，在其它平臺(tái)鮮有作為。

總結(jié)：

Javascript是解釋型語(yǔ)言，那么V8引擎就對(duì)應(yīng)著解釋器。但是V8引擎為了提高JS的運(yùn)行效率，會(huì)提前編譯。

也就是V8引擎包括兩個(gè)階段：編譯、執(zhí)行，編譯階段指V8將JavaScript轉(zhuǎn)換為字節(jié)碼或者二進(jìn)制機(jī)器碼，執(zhí)行階段指解釋器解釋執(zhí)行字節(jié)碼，或者CPU直接執(zhí)行二進(jìn)制機(jī)器碼。

（一）JIT

V8引擎同時(shí)采用了解釋執(zhí)行和編譯執(zhí)行這兩種方式，也就是在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行編譯，這種方式稱為JIT (Just in Time) 即時(shí)編譯。

V8在執(zhí)行JavaScript源碼時(shí)，會(huì)先通過(guò)解析器將源碼解析成AST，解釋器會(huì)將AST轉(zhuǎn)化為字節(jié)碼，一邊解釋一遍執(zhí)行。

解釋器同時(shí)會(huì)記錄某一代碼片段的執(zhí)行次數(shù)，如果執(zhí)行次數(shù)超過(guò)了某個(gè)閾值，這段代碼便會(huì)被標(biāo)記為熱代碼(Hot Code)，同時(shí)將運(yùn)行信息反饋給優(yōu)化編譯器TurboFan，TurboFan根據(jù)反饋信息，會(huì)優(yōu)化并編譯字節(jié)碼，最后生成優(yōu)化的機(jī)器碼。

（二）Parser生成抽象語(yǔ)法樹(shù)

Parser生成AST抽象語(yǔ)法樹(shù)過(guò)程包括語(yǔ)法分析、詞法分析，和Babel等工具差不多。

生成AST中的一個(gè)優(yōu)化是惰性解析(Lazy Parsing)，因?yàn)樵创a在執(zhí)行前如果全部完全解析的話，不僅執(zhí)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，而且會(huì)消耗更多的內(nèi)存。

惰性解析就是指如果遇到并不是立即執(zhí)行的函數(shù)，只會(huì)對(duì)其進(jìn)行預(yù)解析(Pre-Parser)，當(dāng)函數(shù)被調(diào)用時(shí)，才會(huì)對(duì)其完全解析。

預(yù)解析時(shí)，只會(huì)驗(yàn)證函數(shù)的語(yǔ)法是否有效、解析函數(shù)聲明以及確定函數(shù)作用域，并不會(huì)生成AST，這項(xiàng)工作由Pre-Parser預(yù)解析器完成。

（三）Ignition生成字節(jié)碼

字節(jié)碼是機(jī)器碼的抽象，可以看作是小型的構(gòu)建塊。相比機(jī)器碼，字節(jié)碼不僅占用內(nèi)存少，而且生成字節(jié)碼的時(shí)間很快，提升了啟動(dòng)速度。

另外，字節(jié)碼與特定類型的機(jī)器碼無(wú)關(guān)，通過(guò)解釋器將字節(jié)碼轉(zhuǎn)換為機(jī)器碼后才可以執(zhí)行，這樣也使得V8更加方便的移植到不同的CPU架構(gòu)。

可以通過(guò)如下命令，查看JavaScript代碼生成的字節(jié)碼。

node --print-bytecode index.js

注意，解釋器執(zhí)行字節(jié)碼前，還是會(huì)將字節(jié)碼轉(zhuǎn)為機(jī)器碼，因?yàn)橛?jì)算機(jī)只識(shí)別機(jī)器碼。

（四）TurboFan

Ignition執(zhí)行上一步生成的字節(jié)碼，并記錄代碼運(yùn)行的次數(shù)等信息，如果同一段代碼執(zhí)行了很多次，就會(huì)被標(biāo)記為 “HotSpot”（熱點(diǎn)代碼），然后把這段代碼發(fā)送給 編譯器TurboFan。

然后TurboFan把它編譯為更高效的機(jī)器碼儲(chǔ)存起來(lái)，等到下次再執(zhí)行到這段代碼時(shí)，就會(huì)用現(xiàn)在的機(jī)器碼替換原來(lái)的字節(jié)碼進(jìn)行執(zhí)行，這樣大大提升了代碼的執(zhí)行效率。

另外，當(dāng)TurboFan判斷一段代碼不再為熱點(diǎn)代碼的時(shí)候，會(huì)執(zhí)行去優(yōu)化的過(guò)程，把優(yōu)化的機(jī)器碼丟掉，然后執(zhí)行過(guò)程回到Ignition。

TurboFan做的優(yōu)化包括內(nèi)聯(lián)（inlining）和逃逸分析（Escape Analysis）。

內(nèi)聯(lián)就是將相關(guān)聯(lián)的函數(shù)進(jìn)行合并，減少運(yùn)行時(shí)間。比如：

function add(a, b) {  return a + b}function foo() {  return add(2, 4)}

內(nèi)聯(lián)處理后：

function fooAddInlined() {  var a = 2  var b = 4  var addReturnValue = a + b  return addReturnValue}
// 因?yàn)?fooAddInlined 中 a 和 b 的值都是確定的，所以可以進(jìn)一步優(yōu)化function fooAddInlined() {  return 6}

逃逸分析就是分析對(duì)象的生命周期是否僅限于當(dāng)前函數(shù)，如果是的話會(huì)對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。比如：

function add(a, b){  const obj = { x: a, y: b }  return obj.x + obj.y}

會(huì)處理成：

function add(a, b){  const obj_x = a  const obj_y = b  return obj_x + obj_y}

參考資料：

1.v8

2.編譯型語(yǔ)言和解釋型語(yǔ)言的區(qū)別

3.編譯器與解釋器的區(qū)別

4.js引擎能做到多小

5.深入理解JS引擎

6.V8是如何執(zhí)行JavaScript代碼的

7.JIT為什么能大幅度提升性能

8.JIT（just-in-time）即時(shí)編譯

楊國(guó)旺

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