JavaScript引擎

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为什么需要JavaScript引擎

  • 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

  • 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;

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;

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V8引擎执行JavaScript代码的过程

  • 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ECMAScriptWebAssembly,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。

解析的过程image.png

  • 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…

官方的解析图

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深入解析

image.png 为什么要有预解析:比如函数里边嵌套函数,调用外层函数,浏览器在解析js代码的时候,会对整体进行预解析,但是不会对里边函数的内容进行解析,来提高性能

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