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要讲V8引擎,首先我们要先讲一下浏览器,为什么呢?因为我们最常用的浏览器Google的内核就是由V8引擎和WebCore组成的。
首先我们要先了解浏览器的内核和浏览器的工作原理。
浏览器的内核
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。ebkit: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。
排版引擎(layout engine),也称为浏览器引擎(browser engine)、页面渲染引擎(rendering engine)或样版引擎
浏览器的工作原理
大家有没有深入思考过:JavaScript代码,在浏览器中是如何被执行的?
当我们在浏览器上输入网址时,我们输入的网址会经过DNS解析,解析成我们对应的服务器Ip地址进行访问,发送访问请求,服务器接收到浏览器发送的访问请求后会返回网站的静态资源HTML、CSS、JavaScript、图片等资源给浏览器进行解析。
在我们的浏览器请求到网址的静态资源解析后,都会在客户端进行渲染。那么渲染的过程又是如何执行的呢?
浏览器渲染过程
当浏览器接收到资源后,开始解析HTML,在浏览器的内核里面有一个HTMLParser,把HTML转换成DOM Tree(DOM树),在这个过程中,JavaScript也可以对DOM进行操作,CSS也会被CSS Paser进行解析,转换成styleRules(css规则),然后DOM Tree和Style Rules会结合到一起生成Render Tree(渲染树),然很会经过Layout进行适配对不同浏览器的屏幕大小进行适配布局,然后进会进行最终的绘制,生成我们最终看见的页面模样。
那我们的网页中的js代码到底由谁来执行呢?
那就是js(V8)引擎。
那JavaScript引擎又是如何运行的呢?接下来让我们认识JavaScript引擎
JavaScript引擎
为什么需要JavaScript引擎呢?
我们前面说过,高级的编程语言都是需要转成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。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。所以我们需要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?
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。
认识完JavaScript引擎,那JavaScript引擎和浏览器内核是什么关系呢?
接下来,我们就好好分析一下,JavaScript引擎和内核的关系
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,学过小程序的同学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。
了解完JavaScript引擎和内核的关系,那我们来具体的了解一下V8引擎的原理吧!
V8引擎的原理
我们来看一下官方对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,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
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
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
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
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…
具体的编译流程如图示例:
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。
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。
如图示代码具体的执行过程:
写在最后
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