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前言

這是一篇不錯譯文，我強烈推薦的原因在于:

在用動圖的形式生動形象的講述了JavaScript引擎基本原理。

圖片制作并非本人，如有侵權，會刪除。

接觸了前端這么久以來，你每天跟JS打交道，你肯定也和我一樣認為JavaScript很酷。但機器怎么能真正理解你寫的代碼呢?

由上面的思考點,才引出此文:

帶你了機一下JavaScript引擎的基本原理，看看它是如何處理我們對人類友好的JS代碼，并將其轉化為機器所能理解的東西。

作為JavaScript的開發者，清楚明白它的過程，絕對是一件好事情。

基本概念

在這之前，我們得了解一些JS引擎的基礎知識。

什么是JS引擎，它幫我們做了什么事情呢?

我們都知道，我們寫得代碼，經過處理，交給CPU，它是不認識的，無法去執行。而CPU認識的是自己的指令集，指令集對應的是匯編代碼。我們不可能去編寫這些指令集，于是乎，它出現了:

JavaScirpt引擎可以將JS代碼編譯為不同CPU(Intel, ARM以及MIPS等)對應的匯編代碼，這樣我們才不要去翻閱每個CPU的指令集手冊。

當然了，編譯代碼不是它的唯一功能，比如代碼的執行，分配內存，垃圾回收機制都是它工作的。

對它有了一個大致的認識，那我們常見的JS引擎有哪些呢?我發現，最知名的肯定是V8，至于一些其他的，感興趣的可以去查一查資料，

比如還有:

• SpiderMonkey (Mozilla)
• JavaScriptCore (Apple)
• Chakra (Microsoft)
• IOT：duktape、JerryScript

V8的內容太多了，篇幅有限，后續再出一篇文章聊一聊。

太出名了，所以這篇文章介紹的知識主要基于 Node.js 和基于 Chromium 的瀏覽器所用的 V8 引擎。

主要流程圖

細節很多，所以主要分析的是主要的流程，如圖:

從圖上，我們可以總結一下幾個點:

• 生成抽象語法樹
  • 詞法分析
  • 語法分析
• 生成字節碼
• 執行代碼
  • 即時編譯
  • 內聯緩存

生成抽象語法樹

HTML解析器遇到了一個帶有源的腳本標簽。這個源的代碼會從網絡、緩存或已安裝的服務工作者那里加載。響應是請求的腳本作為字節流，由字節流解碼器來處理。字節流解碼器對正在下載的字節流進行解碼。

進行解碼

詞法分析

生成抽象語法樹的 第一個階段是分詞(tokenize)，又叫詞法分析。

字節流解碼器會先從代碼字節流中創建 令牌 (token)。

注：令牌可以理解為語法上不可能再分的，最小的單個字符或字符串)。

例如，0066解碼為f，0075解碼為u，006e解碼為n，0063解碼為c，0074解碼為t，0069解碼為i，006f解碼為o，006e解碼為n，接著后面是一個空格。然后你會發現，他們組合起來就是 function。

這是JavaScript中的一個保留關鍵字。

一個令牌被創建，并被發送到解析器(parser)。其余的字節流也是如此,具體如下圖:

詞法分析

語法分析

第二個階段是解析(parse)，也叫語法分析。

該引擎使用兩個解析器：預解析器和解析器。為了減少加載網站的時間，該引擎試圖避免解析那些不需要立即使用的代碼。

預解析器處理以后可能會用到的代碼，而解析器則處理立即需要的代碼!

如果某個函數只有在用戶點擊某個按鈕后才會被調用，那么就沒有必要為了加載網站而立即編譯這段代碼了。

如果用戶最終點擊了按鈕，需要那段代碼，它就會被送到解析器中。

解析器根據它從字節流解碼器收到的標記創建節點。通過這些節點，它創建了一個抽象語法樹或AST，如圖:

語法分析

值得思考的是，AST到底是什么呢?(到底是怎么樣的一個數據結構呢,babel里面是不是也有這些概念呢)

接下來，是解釋器的時間了，解釋器瀏覽AST，并根據AST包含的信息生成字節代碼。一旦字節碼被完全生成，AST就會被刪除，從而清除內存空間。最后，我們有了一個機器可以工作的東西。

生成字節碼

剛剛我們提到，解釋器瀏覽AST，并根據AST包含的信息生成字節代碼，那么它的過程是怎么樣的呢?

大致上，你可以這么理解:

AST交給解釋器(interpreter)，遍歷整個AST，就會生成字節碼。當字節碼生成后，AST 便會被刪除以節省內存空間。最終我們得到了更貼近 機器碼 的 字節碼。

這里的 字節碼 是介于 AST 和 機器碼 之間的一種代碼，它還是需要通過 解釋器 將其轉換為 機器碼 后才能執行

那我們通過一個圖來看看它的過程吧:

生成字節碼

代碼執行

我們有了字節碼后，就可以進入執行階段了。

即使編譯

雖然字節碼的速度很快，但它還可以更快。當這個字節碼運行時，信息就會被生成。

它可以檢測到某些行為是否經常發生，以及被使用的數據類型。也許你一直在調用一個函數幾十次：是時候優化它了，這樣它的運行速度會更快 。字節代碼，連同生成的類型反饋，被發送到優化編譯器。優化編譯器接收字節碼和類型反饋，并從中生成高度優化的機器代碼。

這種技術也被稱為 即時編譯(JIT：Just In Time)，而上面所說的 優化編譯器 也叫 JIT 編譯器。

具體的話，可以參考下面的圖:

及時編譯

內聯緩存

JavaScript是一種動態類型的語言，這意味著數據的類型可以不斷變化。如果JavaScript引擎每次都要檢查某個值的數據類型，那就會非常慢。

處于上訴所說，引擎有了一種叫做內聯緩存 (inline caching) 的技術。

具體流程是這樣子的:

為了減少解釋代碼的時間，優化的機器代碼只處理引擎在運行字節碼時曾經見過的情況。如果我們反復使用某段代碼，反復返回相同的數據類型，那么優化后的機器代碼可以簡單地重復使用，以加快速度。

然而，由于JavaScript是動態類型的，可能會發生同一段代碼突然返回不同類型的數據。如果發生這種情況，機器代碼就會被取消優化，引擎就會退回到解釋生成的字節碼。假設某個函數被調用了100次，到目前為止總是返回相同的值。它將假設在你第101次調用它時，它也會返回這個值。

假設我們有以下函數sum，(到目前為止)每次都是以數值作為參數來調用,如圖:

如果這是真的，就不需要動態查找，它可以重新使用優化后的機器代碼。否則，如果假設不正確，它就會恢復到原來的字節碼，而不是優化后的機器碼。例如，下一次我們調用它時，我們傳遞一個字符串而不是一個數字。由于JavaScript是動態類型的，我們可以這樣做而不會有任何錯誤!

如圖:

這意味著數字2將被強制變成一個字符串，而函數將返回字符串 "12"。它回到執行解釋的字節碼并更新類型反饋。

總結

篇幅不多，但或多或少對你有幫助，讓你對JS引擎的執行流程有了解。你想了解更多的話，歡迎查原文V8官網的docs:

https://v8.dev/docs

我是TianTian，我們下一期見!!!

參考鏈接

[1] Celebrating 10 years of V8: https://v8.dev/blog/10-years

[2] Launching Ignition and TurboFan: https://v8.dev/blog/launching-ignition-and-turbofan

[3] Understanding V8’s Bytecode: https://medium.com/dailyjs/understanding-v8s-bytecode-317d46c94775

[4] An Introduction to Speculative Optimization in V8: https://benediktmeurer.de/2017/12/13/an-introduction-to-speculative-optimization-in-v8/

[5] JavaScript Visualized: the JavaScript Engine: https://dev.to/lydiahallie/javascript-visualized-the-javascript-engine-4cdf

[6] The V8 JavaScript Engine: https://nodejs.dev/learn/the-v8-javascript-engine前言

這是一篇不錯譯文，我強烈推薦的原因在于:

在用動圖的形式生動形象的講述了JavaScript引擎基本原理。

圖片制作并非本人，如有侵權，會刪除。

接觸了前端這么久以來，你每天跟JS打交道，你肯定也和我一樣認為JavaScript很酷。但機器怎么能真正理解你寫的代碼呢?

由上面的思考點,才引出此文:

帶你了機一下JavaScript引擎的基本原理，看看它是如何處理我們對人類友好的JS代碼，并將其轉化為機器所能理解的東西。

作為JavaScript的開發者，清楚明白它的過程，絕對是一件好事情。

基本概念

在這之前，我們得了解一些JS引擎的基礎知識。

什么是JS引擎，它幫我們做了什么事情呢?

我們都知道，我們寫得代碼，經過處理，交給CPU，它是不認識的，無法去執行。而CPU認識的是自己的指令集，指令集對應的是匯編代碼。我們不可能去編寫這些指令集，于是乎，它出現了:

JavaScirpt引擎可以將JS代碼編譯為不同CPU(Intel, ARM以及MIPS等)對應的匯編代碼，這樣我們才不要去翻閱每個CPU的指令集手冊。

當然了，編譯代碼不是它的唯一功能，比如代碼的執行，分配內存，垃圾回收機制都是它工作的。

對它有了一個大致的認識，那我們常見的JS引擎有哪些呢?我發現，最知名的肯定是V8，至于一些其他的，感興趣的可以去查一查資料，

比如還有:

SpiderMonkey (Mozilla)

JavaScriptCore (Apple)

Chakra (Microsoft)

IOT：duktape、JerryScript

V8的內容太多了，篇幅有限，后續再出一篇文章聊一聊。

太出名了，所以這篇文章介紹的知識主要基于 Node.js 和基于 Chromium 的瀏覽器所用的 V8 引擎。

主要流程圖

細節很多，所以主要分析的是主要的流程，如圖:

圖片

從圖上，我們可以總結一下幾個點:

生成抽象語法樹

詞法分析

語法分析

生成字節碼

執行代碼

即時編譯

內聯緩存

生成抽象語法樹

HTML解析器遇到了一個帶有源的腳本標簽。這個源的代碼會從網絡、緩存或已安裝的服務工作者那里加載。響應是請求的腳本作為字節流，由字節流解碼器來處理。字節流解碼器對正在下載的字節流進行解碼。

圖片

進行解碼

詞法分析

生成抽象語法樹的 第一個階段是分詞(tokenize)，又叫詞法分析。

字節流解碼器會先從代碼字節流中創建 令牌 (token)。

注：令牌可以理解為語法上不可能再分的，最小的單個字符或字符串)。

例如，0066解碼為f，0075解碼為u，006e解碼為n，0063解碼為c，0074解碼為t，0069解碼為i，006f解碼為o，006e解碼為n，接著后面是一個空格。然后你會發現，他們組合起來就是 function。

這是JavaScript中的一個保留關鍵字。

一個令牌被創建，并被發送到解析器(parser)。其余的字節流也是如此,具體如下圖:

圖片

詞法分析

語法分析

第二個階段是解析(parse)，也叫語法分析。

該引擎使用兩個解析器：預解析器和解析器。為了減少加載網站的時間，該引擎試圖避免解析那些不需要立即使用的代碼。

預解析器處理以后可能會用到的代碼，而解析器則處理立即需要的代碼!

如果某個函數只有在用戶點擊某個按鈕后才會被調用，那么就沒有必要為了加載網站而立即編譯這段代碼了。

如果用戶最終點擊了按鈕，需要那段代碼，它就會被送到解析器中。

解析器根據它從字節流解碼器收到的標記創建節點。通過這些節點，它創建了一個抽象語法樹或AST，如圖:

圖片

語法分析

值得思考的是，AST到底是什么呢?(到底是怎么樣的一個數據結構呢,babel里面是不是也有這些概念呢)

接下來，是解釋器的時間了，解釋器瀏覽AST，并根據AST包含的信息生成字節代碼。一旦字節碼被完全生成，AST就會被刪除，從而清除內存空間。最后，我們有了一個機器可以工作的東西。

生成字節碼

剛剛我們提到，解釋器瀏覽AST，并根據AST包含的信息生成字節代碼，那么它的過程是怎么樣的呢?

大致上，你可以這么理解:

AST交給解釋器(interpreter)，遍歷整個AST，就會生成字節碼。當字節碼生成后，AST 便會被刪除以節省內存空間。最終我們得到了更貼近 機器碼 的 字節碼。

這里的 字節碼 是介于 AST 和 機器碼 之間的一種代碼，它還是需要通過 解釋器 將其轉換為 機器碼 后才能執行

那我們通過一個圖來看看它的過程吧:

圖片

生成字節碼

代碼執行

我們有了字節碼后，就可以進入執行階段了。

即使編譯

雖然字節碼的速度很快，但它還可以更快。當這個字節碼運行時，信息就會被生成。

它可以檢測到某些行為是否經常發生，以及被使用的數據類型。也許你一直在調用一個函數幾十次：是時候優化它了，這樣它的運行速度會更快 。字節代碼，連同生成的類型反饋，被發送到優化編譯器。優化編譯器接收字節碼和類型反饋，并從中生成高度優化的機器代碼。

這種技術也被稱為 即時編譯(JIT：Just In Time)，而上面所說的 優化編譯器 也叫 JIT 編譯器。

具體的話，可以參考下面的圖:

圖片

及時編譯

內聯緩存

JavaScript是一種動態類型的語言，這意味著數據的類型可以不斷變化。如果JavaScript引擎每次都要檢查某個值的數據類型，那就會非常慢。

處于上訴所說，引擎有了一種叫做內聯緩存 (inline caching) 的技術。

具體流程是這樣子的:

為了減少解釋代碼的時間，優化的機器代碼只處理引擎在運行字節碼時曾經見過的情況。如果我們反復使用某段代碼，反復返回相同的數據類型，那么優化后的機器代碼可以簡單地重復使用，以加快速度。

然而，由于JavaScript是動態類型的，可能會發生同一段代碼突然返回不同類型的數據。如果發生這種情況，機器代碼就會被取消優化，引擎就會退回到解釋生成的字節碼。假設某個函數被調用了100次，到目前為止總是返回相同的值。它將假設在你第101次調用它時，它也會返回這個值。

假設我們有以下函數sum，(到目前為止)每次都是以數值作為參數來調用,如圖:

圖片

如果這是真的，就不需要動態查找，它可以重新使用優化后的機器代碼。否則，如果假設不正確，它就會恢復到原來的字節碼，而不是優化后的機器碼。例如，下一次我們調用它時，我們傳遞一個字符串而不是一個數字。由于JavaScript是動態類型的，我們可以這樣做而不會有任何錯誤!

如圖:

圖片

這意味著數字2將被強制變成一個字符串，而函數將返回字符串 "12"。它回到執行解釋的字節碼并更新類型反饋。

總結

篇幅不多，但或多或少對你有幫助，讓你對JS引擎的執行流程有了解。你想了解更多的話，歡迎查原文V8官網的docs:

https://v8.dev/docs

我是TianTian，我們下一期見!!!

參考鏈接

[1] Celebrating 10 years of V8: https://v8.dev/blog/10-years

[2] Launching Ignition and TurboFan: https://v8.dev/blog/launching-ignition-and-turbofan

[3] Understanding V8’s Bytecode: https://medium.com/dailyjs/understanding-v8s-bytecode-317d46c94775

[4] An Introduction to Speculative Optimization in V8: https://benediktmeurer.de/2017/12/13/an-introduction-to-speculative-optimization-in-v8/

[5] JavaScript Visualized: the JavaScript Engine: https://dev.to/lydiahallie/javascript-visualized-the-javascript-engine-4cdf

[6] The V8 JavaScript Engine: https://nodejs.dev/learn/the-v8-javascript-engine