前端技术专家面试-Javascript执行引擎V8&JSCore

本内容不严谨，是为面试准备的。

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更新：

• V1.1 添加JSCore的内容

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核心能力：对虚拟机的理解。这一部分内容能考查出对操作系统、编译、虚拟机相关的理解。

第一部分：V8

一、V8的主要功能

执行JS代码、管理内存分配、内存回收（垃圾回收）、优化代码执行。

二、执行JS代码

1. 执行JavaScript代码：脚本 -> 词法分析 -> 语法分析 -> AST -> 字节码 -> 解释执行（可以简单理解为字节码边解释边执行）。
2. 在解释执行的过程中运用了JIT实时优化（热点代码直接变异成机器码）。

三、V8的内存模型

这部分是虚拟机的基础内容。 这张图片确实展示了V8 JavaScript引擎的内存模型,内容大体上是正确的。

1. Stack (栈): 用于存储局部变量和函数调用信息。
2. Heap memory (堆内存)，用于存储对象和动态分配的数据。它包含以下几个主要部分:
   1. New space (Young generation) - 新生代空间:
      • Semi space: 两个半空间,用于新生代对象的快速分配和垃圾回收。
   2. Old space (Old generation) - 老生代空间:
      • Old pointer space: 存储包含指针的老年代对象。
      • Old data space: 存储只包含数据(无指针)的老年代对象。
   3. Large object space: 存储超过一定大小的大对象。
   4. Code space: 存储即时编译(JIT)生成的机器码。
   5. Cell space: 存储小的元数据对象。
   6. Property cell space: 存储命名属性的元数据。
   7. Map space: 存储对象的隐藏类(Hidden Class)信息。

四、V8如何进行内存分配

const a = {a : 1}

V8首先在新生代空间（New Space）的一个半空间（Semi-space）中分配内存。 如果对象很大（超过一定阈值），则直接在大对象空间（Large Object Space）分配。

这个过程是很复杂的，知道这么多就可以了

五、内存回收（垃圾回收）

1. 内存回收就是要回收V8分配的且没有用了的内存，如果内存不回收，内存终将被耗尽。

2. 核心衡量指标：回收的效率，不能说回收导致JS停止执行了很长时间；一般都是一边执行JS代码，一边进行回收。

3. 垃圾回收的假设

• 假设1: 大多数对象在创建后很快就会变得不可访问。
  • 设计影响1：这是分代垃圾回收的核心假设。
  • 设计影响2：新生代使用Scavenge算法，频繁地对年轻对象进行垃圾回收。
  • 设计影响3：只有经过多次垃圾回收仍然存活的对象才会被提升到老生代。
• 假设2：相关的对象通常会被一起分配和释放(空间局部性原理)。
  • 设计影响1：新生代的复制式回收可以将存活对象紧密地排列在一起。
  • 设计影响2：老生代的标记-整理算法也会将存活对象移动到一起，提高缓存命中率。
• 假设3: 大多数对象引用指向同代或更年轻的对象。
  • 设计影响1：使用写屏障和记忆集来记录老生代对象对新生代对象的引用。
  • 设计影响2：这样可以避免在新生代垃圾回收时扫描整个老生代。
• 假设4：大对象的分配相对较少，但会长期存在。
  • 设计影响1：设立专门的大对象空间。
  • 设计影响2：大对象直接在老生代分配，避免在新生代和老生代之间的复制开销。
• 假设5：用户对短暂但频繁的小暂停的容忍度高于长时间的大暂停。
  • 设计影响1：采用增量和并发垃圾回收技术。
  • 设计影响2：将垃圾回收工作分散到多个小的时间片中。

4. 垃圾回收的算法：

V8引擎使用多种垃圾回收算法来管理内存，主要分为新生代和老生代两个区域。

1. 新生代垃圾回收（Minor GC）：
   1. Scavenge算法：使用半空间（Semi-space）复制方法； 将存活对象从From空间复制到To空间；交换From和To空间的角色；高效处理短生命周期对象；速度快，但空间利用率只有50%。
   2. 对象晋升：经过多次Scavenge仍存活的对象晋升到老生代；对象大小超过25%的Semi-space大小时直接晋升。
2. 老生代垃圾回收（Major GC）：
   1. 标记-清除（Mark-Sweep）算法：
      • 标记阶段：从根对象开始，标记所有可达对象。
      • 清除阶段：清除未被标记的对象。
      • 优点是不移动对象，缺点是可能产生内存碎片。
   2. 标记-压缩（Mark-Compact）算法：
      • 在标记-清除基础上增加压缩步骤。
      • 将存活对象移动到内存的一端，消除碎片。
      • 提高内存利用率，但速度较慢。
   3. 增量标记（Incremental Marking）：
      • 将标记过程分解成多个小步骤。
      • 穿插在JavaScript执行过程中进行。
      • 减少主线程的停顿时间。
   4. 并发标记（Concurrent Marking）：
      • 在后台线程中并发执行标记操作。
      • 进一步减少主线程停顿。
   5. 惰性清理（Lazy Sweeping）：
      • 延迟清理操作，按需进行。
      • 减少每次GC的工作量。
3. 大对象空间垃圾回收：
   • 使用特殊的算法处理大对象。
   • 通常采用标记-清除策略，避免移动大对象。
4. 垃圾回收器选择：
   • V8根据堆的大小和GC频率动态选择最适合的GC算法。
   • 小堆倾向于使用Scavenge，大堆更多使用标记-压缩。
5. 并行和并发技术：
   • 并行标记和清理：利用多核处理器加速GC过程。
   • 并发清理：在JavaScript执行的同时进行清理操作。

第二部分：JavascriptCore

1. 用于iOS和macOS平台，主要服务于Safari和iOS的WebView（WKWebView）。它在苹果生态内的应用非常广泛，适合与Objective-C和Swift集成。
2. 有JIT编译，但由于苹果的安全和资源管控，iOS中的JavaScriptCore在WebView中通常不启用JIT（特别在WKWebView上），这会限制其在iOS上的执行速度。JavaScriptCore更注重资源优化，以减少在内存和电量方面的消耗。
3. 提供了简洁的Objective-C和Swift接口，可以直接调用JavaScript代码并在JavaScript和原生代码之间传递数据，这是iOS App在WebView中嵌入JavaScript的主要方式。
4. 支持Safari的开发者工具，允许在iOS上调试WebView内容，查看内存消耗、网络请求等。但Safari的调试工具对一些高级性能分析功能的支持有限。
5. 同样具备垃圾回收机制，但在iOS平台上的WebView中，回收频率、资源使用受到系统严格限制，以延长电池寿命和提升稳定性。
6. 同样支持现代JavaScript标准，但在iOS平台上可能会稍有滞后。Safari更新后，JavaScriptCore才会更新对应的特性。

第三部分：一些坑

1. 在IOS上如果变量没有定义直接引用会报错；在Android上则不会报错。