V8引擎簡介——如何編譯和執行JS代碼

1.用處

• chrome瀏覽器的引擎
• Nodejs的運行時環境
• electron的底層引擎

2.什么是V8引擎

•  是用C++編寫的Google開源高性能JS和WebAssembly引擎
• 簡而言之：是一個接收JS代碼，編譯代碼然后執行的C++程序，編譯后的代碼可以在多種操作系統，多種處理器上運行

主要的工作：

1. 編譯和執行JS代碼
2. 處理調用棧
3. 內存的分配
4. 垃圾的回收

3.溯源

大部分JS引擎在編譯和執行JS代碼都會用到三個重要的組件：

• 解析器
  • 負責將JS源代碼解析成抽象語法樹AST
• 解釋器
  • 負責將AST解釋成字節碼bytecode
  • 也有直接解釋執行bytecode的能力
• 編譯器
  • 負責編譯出運行更加高效的機器代碼

早期的V8引擎是如何編譯和執行JS代碼的：

　　在V8早期5.9版本之前，V8引擎沒有解釋器，卻有兩個編譯器：

• JS由解析器解析后，生成AST抽象語法樹
• 然后由編譯器（Full-codegen）直接使用AST來編譯出機器代碼，而不進行任何中間轉換
  • Full-codegen又稱基准編譯器，因為它生成的是一個基准的未被優化的機器代碼
• 還有另一個編譯器（Crankshaft）——優化編譯器：用來優化代碼，提升性能

缺陷：

• 生成的機器碼會占用大量的內存
• 缺少中間的字節碼，很多性能優化策略無法實施——V8性能提升緩慢
• 無法很好的支持和優化JS的新語法特性

4.目前的V8引擎

• 網頁初始化解析執行JS的時間縮短了，網頁能夠更快的onload
• 在生成的優化機器代碼時，不需要從源碼重新編譯，而使用字節碼，並且當需要回退字節碼時，只需要回歸到中間層的字節碼解釋執行就可以了

5.V8引擎中處理JS過程中的一些優化策略

1. 如果函數只是聲明而未被調用，則不會被解析生成AST
2. 函數如果只被調用一次，bytecode直接被解釋執行
3. 函數被調用多次，可能會被標記為熱點函數，可能會被編譯成機器代碼——提高代碼的執行性能。
   1. 之后執行這個函數時，就直接運行優化后的機器代碼 
   2. 隨着JS代碼的不斷執行，會有更多的代碼被標記為熱點代碼，也就會產生更多的機器代碼
   3. 此時會有一個問題：回退字節碼。
      1. 造成的原因是：如一個sum函數，參數是a,b，多次調用傳入整數，且被識別為熱點函數，解釋器將收集到參數和函數信息編譯成優化后的機器碼，這里就會假定了sum函數的參數就是整形的
      2. 但是如果某次你傳入的不是整數，而是字符串，機器不知道如何處理字符串類型的參數，此時就會deoptimization（回退字節碼）
      3. 總結：不要把一個變量類型變來變去，傳入的參數的類型也要固定一下