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JavaScript 语法解析、AST、V8、JIT

JavaScript 语法解析、AST、V8、JIT

JavaScript 是如何执行的

对于常见编译型语言(例如:Java)来说,编译步骤分为:词法分析->语法分析->语义检查->代码优化和字节码生成。

对于解释型语言(例如 JavaScript)来说,通过词法分析 -> 语法分析 -> 语法树,就可以开始解释执行了。

具体过程是这样的:

1.词法分析是将字符流(char stream)转换为记号流(token stream)

NAME "AST"  
EQUALS  
NAME "is Tree"  
SEMICOLON
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2.语法分析成 AST (Abstract Syntax Tree),你可以在这里试试 esprima.org/

3.预编译,当JavaScript引擎解析脚本时,它会在预编译期对所有声明的变量和函数进行处理!并且是先预声明变量,再预定义函数!

4.解释执行,在执行过程中,JavaScript 引擎是严格按着作用域机制(scope)来执行的,并且 JavaScript 的变量和函数作用域是在定义时决定的,而不是执行时决定的。JavaScript 中的变量作用域在函数体内有效,无块作用域;

function func(){
    for(var i = 0; i < array.length; i++){  
      //do something here.  
    }
    //此时 i 仍然有值,及 i == array.length  
    console.log(i); // 但在 java 语言中,则无效
}
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JavaScript 引擎通过作用域链(scope chain)把多个嵌套的作用域串连在一起,并借助这个链条帮助 JavaScript 解释器检索变量的值。这个作用域链相当于一个索引表,并通过编号来存储它们的嵌套关系。当 JavaScript 解释器检索变量的值,会按着这个索引编号进行快速查找,直到找到全局对象(global object)为止,如果没有找到值,则传递一个特殊的 undefined 值。

var scope = "global";
scopeTest();
function scopeTest(){  
    console.log(scope);  
    var scope = "local";  
    console.log(scope); 
}
打印结果:undefined,local;
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V8、JIT

我们常说的 V8 是 Google 发布的开源 JavaScript 引擎,采用 C++ 编写。SpiderMonkey(Mozilla,基于 C)、Rhino(Mozilla,基于 Java),而 Nodejs 依赖于 V8 引擎开发,接下来的内容是 JavaScript 在 V8 引擎中的运行状态,而类似的 JavaScript 现代引擎对于这些实现大同小异。

在本文的开头提到了编译型语言,解释型语言。JavaScript 是解释型语言且无类型,在生成 AST 之后,就开始一边解释,一边执行,但是有个弊端,当某段代码被多次执行时,它就有了可优化的空间(比如类型判断优化),而不用一次次的去重复之前的解释执行。 编译型语言如 JAVA,可以在执行前就进行优化编译,但是这会耗费大量的时间,显然不适用于 Web 交互。

于是就有了,JIT(Just-in-time),JIT 是两种模式的混合。

它是如何工作的呢:

1.在 JavaScript 引擎中增加一个监视器(也叫分析器)。监视器监控着代码的运行情况,记录代码一共运行了多少次、如何运行的等信息,如果同一行代码运行了几次,这个代码段就被标记成了 “warm”,如果运行了很多次,则被标记成 “hot”。

2.(基线编译器)如果一段代码变成了 “warm”,那么 JIT 就把它送到基线编译器去编译,并且把编译结果存储起来。比如,监视器监视到了,某行、某个变量执行同样的代码、使用了同样的变量类型,那么就会把编译后的版本,替换这一行代码的执行,并且存储。

3.(优化编译器)如果一个代码段变得 “hot”,监视器会把它发送到优化编译器中。生成一个更快速和高效的代码版本出来,并且存储。例如:循环加一个对象属性时,假设它是 INT 类型,优先做 INT 类型的判断

4.(去优化)可是对于 JavaScript 从来就没有确定这么一说,前 99 个对象属性保持着 INT 类型,可能第 100 个就没有这个属性了,那么这时候 JIT 会认为做了一个错误的假设,并且把优化代码丢掉,执行过程将会回到解释器或者基线编译器,这一过程叫做去优化。

优化代码图例:

“hot” 代码

优化前

优化后

总结

明白一些基本原理能拓展出更多的东西,比如:

1.var a = 10; var b = 20; ==> var a=10, b=20; 这些改代码的好处是什么,如何从原理解释?

2.JavaScript 的函数和变量是在什么时候声明的,函数声明和函数表达式的区别?

3.如何通过编译器的优化原理,如何提高 JavaScript 的执行效率?


作者:肖沐宸,github
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