浅析V8引擎，让你更懂JavaScript！

Posted 2022-03-18 QcloudCommunity

导语 | 本文介绍了编译、解释、动静态语言等基本概念，以及V8引擎的基本流程。本文将对其进行详细阐述，希望为更多的开发者提供经验和帮助。

一、编译与解释

二进制指令就是机器码：

• 编译：将源代码一次性转换成目标代码的过程。执行编译过程的程序叫编译器（Compiler）。

• 解释：将源代码逐条转换成目标代码，同时逐条运行的过程。执行解释过程的程序叫解释器（Interpreter）。解释器一般来说就是vm，vm有两种，一种是基于堆栈，一种是基于寄存器。

编译过程大致包括词法分析、语法分析、语义分析、性能优化、生成可执行文件等五个步骤，期间涉及到复杂的算法和硬件架构。解释器与此类似。

二、静态语言与动态语言

高级语言按照执行方式的不同，可分为静态语言和动态语言。

静态语言：使用编译执行的语言，如C、C++、Golang等。使用编译器一次性生成目标代码，“一次编译，无限次运行”，程序运行速度更快。编译型语言一般是不能跨平台的，也就是不能在不同的操作系统之间随意切换。

动态语言：使用解释执行的语言，如Python、javascript、php等。执行过程中需要源代码，只要存在解释器，源代码可以在任何操作系统上运行，可移植性好，“一次编写，到处运行”。

解释型语言之所以能够跨平台，是因为有了解释器这个中间层。在不同的平台下，解释器会将相同的源代码转换成不同的机器码，解释器帮助我们屏蔽了不同平台之间的差异。

java和C#是一种比较奇葩的存在，它们是半编译半解释型的语言，源代码需要先转换成一种中间文件（字节码文件），然后再将中间文件拿到虚拟机中执行。Java引领了这种风潮，它的初衷是在跨平台的同时兼顾执行效率；C#是后来的跟随者，但是C#一直止步于Windows平台，在其它平台鲜有作为。

总结：

三、V8引擎

Javascript是解释型语言，那么V8引擎就对应着解释器。但是V8引擎为了提高JS的运行效率，会提前编译。

也就是V8引擎包括两个阶段：编译、执行，编译阶段指V8将JavaScript转换为字节码或者二进制机器码，执行阶段指解释器解释执行字节码，或者CPU直接执行二进制机器码。

（一）JIT

V8引擎同时采用了解释执行和编译执行这两种方式，也就是在运行时进行编译，这种方式称为JIT (Just in Time) 即时编译。

V8在执行JavaScript源码时，会先通过解析器将源码解析成AST，解释器会将AST转化为字节码，一边解释一遍执行。

解释器同时会记录某一代码片段的执行次数，如果执行次数超过了某个阈值，这段代码便会被标记为热代码(Hot Code)，同时将运行信息反馈给优化编译器TurboFan，TurboFan根据反馈信息，会优化并编译字节码，最后生成优化的机器码。

（二）Parser生成抽象语法树

Parser生成AST抽象语法树过程包括语法分析、词法分析，和Babel等工具差不多。

生成AST中的一个优化是惰性解析(Lazy Parsing)，因为源码在执行前如果全部完全解析的话，不仅执行时间过长，而且会消耗更多的内存。

惰性解析就是指如果遇到并不是立即执行的函数，只会对其进行预解析(Pre-Parser)，当函数被调用时，才会对其完全解析。

预解析时，只会验证函数的语法是否有效、解析函数声明以及确定函数作用域，并不会生成AST，这项工作由Pre-Parser预解析器完成。

（三）Ignition生成字节码

字节码是机器码的抽象，可以看作是小型的构建块。相比机器码，字节码不仅占用内存少，而且生成字节码的时间很快，提升了启动速度。

另外，字节码与特定类型的机器码无关，通过解释器将字节码转换为机器码后才可以执行，这样也使得V8更加方便的移植到不同的CPU架构。

可以通过如下命令，查看JavaScript代码生成的字节码。

node --print-bytecode index.js

注意，解释器执行字节码前，还是会将字节码转为机器码，因为计算机只识别机器码。

（四）TurboFan

Ignition执行上一步生成的字节码，并记录代码运行的次数等信息，如果同一段代码执行了很多次，就会被标记为 “HotSpot”（热点代码），然后把这段代码发送给 编译器TurboFan。

然后TurboFan把它编译为更高效的机器码储存起来，等到下次再执行到这段代码时，就会用现在的机器码替换原来的字节码进行执行，这样大大提升了代码的执行效率。

另外，当TurboFan判断一段代码不再为热点代码的时候，会执行去优化的过程，把优化的机器码丢掉，然后执行过程回到Ignition。

TurboFan做的优化包括内联（inlining）和逃逸分析（Escape Analysis）。

内联就是将相关联的函数进行合并，减少运行时间。比如：

function add(a, b) 
  return a + b

function foo() 
  return add(2, 4)

内联处理后：

function fooAddInlined() 
  var a = 2
  var b = 4
  var addReturnValue = a + b
  return addReturnValue



// 因为 fooAddInlined 中 a 和 b 的值都是确定的，所以可以进一步优化
function fooAddInlined() 
  return 6

逃逸分析就是分析对象的生命周期是否仅限于当前函数，如果是的话会对其进行优化。比如：

function add(a, b)
  const obj =  x: a, y: b 
  return obj.x + obj.y

会处理成：

function add(a, b)
  const obj_x = a
  const obj_y = b
  return obj_x + obj_y

四、总体流程

参考资料：

1.v8

2.编译型语言和解释型语言的区别

3.编译器与解释器的区别

4.js引擎能做到多小

5.深入理解JS引擎

6.V8是如何执行JavaScript代码的

7.JIT为什么能大幅度提升性能

8.JIT（just-in-time）即时编译

 作者简介

杨国旺

腾讯前端开发工程师

腾讯前端开发工程师，欢迎讨论前端问题。

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