JavaScript运行原理

嬛_
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JavaScript运行原理

浏览器的内核

浏览器的内核指的是浏览器的排版引擎，也称为浏览器引擎、页面渲染引擎或样版引擎。

  • 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； ...

浏览器的渲染过程

图片.png

在执行过程中，HTML解析的时候遇到Javascript标签，会停止解析HTML,而去加载和执行Javascript代码 Javascript代码有谁来执行： Javascript引擎

认识Javascript引擎

高级的编程语言都是需要转成最终的机器指令来执行。事实上我们编写的Javascript无论你交给浏览器或者Node执行，最后都需要被CPU执行。但是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引擎有哪些呢？
  1. SpiderMonkey：第一款JavaScript引擎，由Brendan Eich开发（也就是JavaScript作者）
  2. Chakra：微软开发，用于IT浏览器；
  3. JavaScriptCore：WebKit中的JavaScript引擎，Apple公司开发；
  4. 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；
  5. ...

浏览器内核和JS引擎的关系

为webkit为例，webkit事实上由两个部分组成：

  • WebCore:负责HTML解析、布局、渲染等相关工作
  • JavaScriptCore：解析、执行Javascript代码 小程序中编写的javascript代码就是被JsCore执行的 图片1.png

强大的Javascript引擎 - V8引擎

  • 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，macOS 10.12+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。

图片3.png

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…

图片4.png

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？

  1. Blink将源码交给V8引擎，Stream获取到源码并且进行编码转换；
  2. Scanner会进行词法分析（lexical analysis），词法分析会将代码转换成tokens；
  3. 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 4.生成AST树后，会被Ignition转成字节码（bytecode），之后的过程就是代码的执行过程

JavaScript的执行过程

初始化全局对象

js引擎会在执行代码之前，会在堆内存中创建一个全局对象：Global Object（GO）
  • 该对象 所有的作用域（scope）都可以访问；
  • 里面会包含Date、Array、String、Number、setTimeout、setInterval等等；
  • 其中还有一个window属性指向自己；

执行上下文栈

js引擎内部有一个执行上下文栈（Execution Context Stack，简称ECS），它是用于执行代码的调用栈。 那么现在它要执行谁呢？执行的是全局的代码块：

  • 全局的代码块为了执行会构建一个 Global Execution Context（GEC）；
  • GEC会 被放入到ECS中 执行； GEC被放入到ECS中里面包含两部分内容：
  • 第一部分：在代码执行前，在parser转成AST的过程中，会将全局定义的变量、函数等加入到GlobalObject中，但是并不会赋值； 这个过程也称之为变量的作用域提升（hoisting）
  • 第二部分：在代码执行中，对变量赋值，或者执行其他的函数；
GEC被放入到ECS中
GEC开始执行代码
遇到函数如何执行？

在执行的过程中执行到一个函数时，就会根据函数体创建一个函数执行上下文（Functional Execution Context，简称FEC），并且压入到EC Stack中。 FEC中包含三部分内容： 第一部分：在解析函数成为AST树结构时，会创建一个Activation Object（AO）： AO中包含形参、arguments、函数定义和指向函数对象、定义的变量； 第二部分：作用域链：由VO（在函数中就是AO对象）和父级VO组成，查找时会一层层查找； 第三部分：this绑定的值：这个我们后续会详细解析； 图片5.png

FEC被放入到ECS中

FEC开始执行代码

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