浏览器原理--v8引擎--js执行原理

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浏览器工作原理

js转化为机器语言才可以被计算机识别

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浏览器内核

Gcko:早期被Netscape和Mozilla Firefox浏览器浏览器使用;

pTrident:微软开发,被IE4~IE11浏览器使用,但是Edge浏览器已经转向Blink;

pWebkit:苹果基于KHTML开发、开源的,用于Safari,Google Chrome之前也在使用;

pBlink:是Webkit的一个分支,Google开发,目前应用于Google Chrome、Edge、Opera等; 排版引擎、浏览器引擎、页面渲染引擎、样板引擎

浏览器渲染过程

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;

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浏览器内核去解析HTML,生成DOM树,解析CSS生成css规则,将两者合并生成渲染树,再经过一个Layout布局、再经过绘制,生成到浏览器中

js引擎

我们需要JavaScript引擎帮助我们将JavaScript代码翻译成CPU指令来执行;

V8引擎的架构

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。

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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:

1.Parse(解析)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;

词法分析:`[{type:'',value:''}]`
语法分析:

2.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; 字节码可以实现跨平台,v8引擎将字节码转成所对应的浏览器的cpu语言。

3.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;(相同类型)

V8引擎的解析图(官方)

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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;

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; 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。

JS运行过程

1.js引擎会在执行代码之前,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都可以访问,里面包含Date、Array、String、Number、定时器等 其中有一个window属性指向自己

2.js引擎内部有一个执行上下文栈(ECS),用于执行代码的调用栈

为了全局代码能够正常执行,需要创建 全局执行上下文栈(GEC)

GEC会被放入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,调用的话为undefined。 这个过程也称之为变量的作用域提升(VO)(hoisting)(预解析)

第二部分:在代码执行中,对变量赋值,或者执行其他的函数;

函数执行上下文(AO)(FEC)

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

函数提前调用, 在执行函数的时候,将函数整体进行一个提升,创建一个变量空间,但里面的一些赋值不会进行提升

函数的作用域跟父级作用域有关,与调用位置无关

GO:全局执行上下文

  • Global Object 全局作用域

AO:

  • Activation Object 局部作用域
  • 当一个方法被 调用 的时候(执行之前)会形成一个局部作用域AO

变量环境//环境记录

面试题

function foo(){
    var a = b = 10
    //相当于
    var a = 10
    b = 10
}
foo()
//a为局部作用域 全局外面调用不到 所以为undefined
//b无var 在js引擎中定义为全局变量
console.log(a)//undefined
console.log(b)//10