浏览器原理-v8引擎-js执行原理

MINT
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跟随coderwhy学习

1.浏览器工作原理

  • 思考： JavaCscript代码，再浏览器是如何被执行的？

image.png

2.认识浏览器内核

  • 我们经常会说:不同的浏览器有不同的内核组成
    • Gecko:早期被Netscape和Mozilla Firefox浏览器浏览器使用;
    • Trident:微软开发，被IE4~IE11浏览器使用，但是Edge浏览器已经转向Blink ;
    • Webkit:苹果基于KHTML开发、开源的，用于Safari ，Google Chrome之前也在使用;
    • Blink :是Webkit的一个分支，Google开发，目前应用于Google Chrome、Edge、Opera等;等等...
  • 事实上，我们经常说的浏览器内核指的是浏览器的排版引擎:
    • 口排版引擎layoutengine，也称为浏览器引擎( browser engine )、页面渲染引擎( rendering engine )或样版引擎。

3.浏览器渲染过程

  • 但是在这个执行过程中，HTML解析的时候遇到了JavaScript标签，应该怎么办呢?

    • 会停止解析HTML，而去加载和执行JavaScript代码

image.png

  • 那么，JavaScript代码由谁来执行呢?
    • JavaScript引擎

4.认识JavaScript引擎

  • 为什么需要JavaScript引擎呢？
    • 高级的编程语言都是需要转才能最终的机器指令来执行的
    • 事实上我们编写的JavaScript无论你交给浏览器或者Node执行，最后都是需要被CPU执行的
    • CPU只认识自己的指令集，实际上是机器语言，才能被CPU所执行
    • 我们需要JavaScript引擎帮助我们将JavaScript代码翻译成CPU指令来执行
  • 比较常见的JavaScript引擎
    • SpiderMonkey:第一款JavaScript引擎，由Brendan Eich开发（也就是JavaScript作者)
    • Chakra:微软开发，用于IT浏览器;
    • JavaScriptCore : WebKit中的JavaScript引擎，Apple公司开发;
    • V8: Google开发的强大JavaScript引擎，也帮助Chrome从众多浏览器中脱颖而出;
    • 口等等..

浏览器内核和JS引擎的关系

  • 这里我们先以WebKit为例，WebKit事实上由两部分组成的:
    • WebCore :负责HTML解析、布局、渲染等等相关的工作;
    • JavaScriptCore :解析、执行JavaScript代码﹔
  • 看到这里，学过小程序有没有感觉非常的熟悉呢?

    • 在小程序中编写的JavaScript代码就是被JSCore执行的;

image.png

image.png

  • 另外一个强大的JavaScript引擎就是V8引擎

5.V8引擎的原理

  • 官方对V8引擎的定义：

    • V8是用C++编写的Google开源高性能JavaScript和WebAssembly引擎，它用于Chrome和Node.js等。

    • 它实现 ECMAScript 和 WebAssembly，并在Windows 7或更高版本，macOS10.12+和使用x64，IA-32,ARM或MIPS处理器的Linux系统上运行。

    • V8可以独立运行，也可以嵌入到任何C＋+应用程序中。

image.png

扩展：astexplorer.net/

AST 抽象语法树 image.png

6.V8引擎的架构

  • V8引擎本身的源码非常复杂，大概有超过100w行C++ 代码，通过了解它的架构，我们可以知道它是如何对JavaScript执行的:

  • Parse模块会将JavaScript代码转换成AST(抽象语法树），这是因为解释器并不直接认识JavaScript代码;

    • 如果函数没有被调用，那么是不会被转换成AST的;
    • Parse的V8官方文档: v8.dev/blog/scanne…

  • Ignition是一个解释器，会将AST转换成ByteCode (字节码)

    • 同时会收集TurboFan优化所需要的信息（比如函数参数的类型信息，有了类型才能进行真实的运算）;

    • 如果函数只调用一次，Ignition会执行解释执行ByteCode ;

    • Ignition的V8官方文档: v8.dev/blog/igniti…

  • TurboFan是一个编译器，可以将字节码编译为CPU可以直接执行的机器码;

    • 如果一个函数被多次调用，那么就会被标记为热点函数，那么就会经过TurboFan转换成优化的机器码，提高代码的执行性能;
    • 但是，机器码实际上也会被还原为ByteCode，这是因为如果后续执行函数的过程中，类型发生了变化(比如sum函数原来执行的是number类型，后来执行变成了string类型），之前优化的机器码并不能正确的处理运算，就会逆向的转换成字节码;

  • TurboFan的V8官方文档:v8.dev/blog/turbof…

7.V8引擎的解析图（官方）

image.png

8.V8执行的细节

  • 那么我们的JavaScript源码是如何被解析(Parse过程)的呢?

  • Blink将源码交给V8引擎，Stream获取到源码并且进行编码转换﹔

  • Scanner会进行词法分析 (lexical analysis )，词法分析会将代码转换成tokens ;

  • 接下来tokens会被转换成AST树，经过Parser和PreParser :

    • Parser就是直接将tokens转成AST树架构汇
    • PreParser称之为预解析，为什么需要预解√这是因为并不是所有的JavaScript代码影响网页的运行效率;
    • 接下来tokens会被转换成AST树，经过Parser和PreParser :Parser就是直接将tokens转成AST树架构;

  • PreParser称之为预解析，为什么需要预解析呢?

    • √ 这是因为并不是所有的JavaScript代码，在一开始时就会被执行。那么对所有的JavaScript代码进行解析，必然会影响网页的运行效率;

    • √ 所以V8引擎就实现了Lazy Parsing (延迟解析） 的方案，它的作用是将不必要的函数进行预解析，也就是只解析暂时需要的内容，而对函数的全量解析是在函数被调用时才会进行;

    • √ 比如我们在一个函数outer内部定义了另外一个函数inner，那么inner函数就会进行预解析;

代码解释

var name = 'mint'

var num1 = 20
var num2 = 30
var result = num1 + num2

/**
 * 1.代码被解析，v8引擎内部回帮助我们创建一个对象(GlobalObject -> go )
 * 2.运行代码：
 *     2.1.v8为了执行代码, v8引擎内部会有一个执行上下文栈(Execution Context Stack，ECStack)(函数调用栈)
 *     2.2.因为我们执行的是全局代码，为了全局代码能够正常的执行，需要创建·全局执行上下文|全局代码需要被执行时才会创建)
 * */
var globalObject = {
    String: '类',
    Date: '类',
    setTimeout: "函数",
    window: globalObject,
    name: undefined,
    num1: undefined,
    num2: undefined,
    result: undefined,
}

img_1.png

img_2.png

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