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什么是 V8？JavaScript運行的背后發(fā)生了什么？
如果你是一個 JS 開發(fā)者或者是正在學習這門語言的學生，很大概率上你會遇到雙字母詞”V8”。在這篇文章中，我將會為你簡述不同的 JS 引擎并深入探究 V8 引擎的工作機制。文章的第二部分涵蓋了內存管理的概念，不久后將發(fā)布。
這篇文章是由 Bit (GitHub) 帶來的。作為一個共享組件的平臺，Bit 幫助每個人構建模塊化的 JavaScript 應用程序，在項目和團隊之間輕松地共享組件，同時實現(xiàn)更好&更快的構建。試試看。
1.編程語言是如何工作的？
在開始講解 JavaScript 之前，我們首先要理解任意一門編程語言的基本工作方式。電腦是由微處理器構成的，我們通過書寫代碼來命令這臺小巧但功能強大的機器。但是微處理器能理解什么語言？它們無法理解 Java，Python 等語言，而只懂機器碼。
用機器語言或匯編語言編寫企業(yè)級代碼是不可行的，因此我們需要像 Java，Python 這樣配帶一個解釋器或者編譯器用于將其轉換為機器碼的高級語言。
1.1編譯器和解釋器
編譯器/解釋器可以用它處理的語言或任何其他語言來編寫。
解釋器： 一行一行地快速讀取和翻譯文件。這就是 JavaScript 最初的工作原理。
編譯器： 編譯器提前運行并創(chuàng)建一個文件，其中包含了輸入文件的機器碼轉換。
有兩種途徑可以將 JavaScript 代碼轉換為機器碼。編譯代碼時，機器對代碼開始運行前將要發(fā)生的事情有更好的理解，這將加快稍后的執(zhí)行速度。不過，在這個過程之前需要花費時間。
另一方面，解釋代碼時，執(zhí)行是立即的，因此要更快，但是缺乏優(yōu)化導致它在大型應用程序下運行緩慢。
創(chuàng)建 ECMAScript 引擎的人很聰明，他們集二者之長開發(fā)了 JIT(Just-in-time) 編譯器。JavaScript 同時被編譯和解釋，但實際實現(xiàn)和順序取決于引擎。我們將會看到 V8 團隊采用的是什么策略。
2.從 JavaScript 到機器碼
就 JavaScript 而言，有一個引擎將其轉換為機器碼。和其他語言類似，引擎可以用任何語言來開發(fā)，因此這樣的引擎不止一個。
- V8 是谷歌針對 Chorme 瀏覽器的引擎實現(xiàn)。
- SpiderMonkey 是第一個引擎，針對網(wǎng)景瀏覽器開發(fā)，現(xiàn)用于驅動 FireFox。
- JavaScriptCore 是蘋果針對 Safari 瀏覽器使用的引擎。
還有很多，如果你想知道 Internet Explorer 背后的引擎，查看這個維基百科頁面.
2.1 ECMAScript
面對這么多的引擎，你可能會問：我可以開發(fā)自己的引擎嗎？可以，只要遵循 ECMAScript 標準。
如果我們打算做一個翻譯器，那么就必須知道這兩門語言的有效字。我們已經(jīng)知道機器語言中什么是有效的了，但是對于 JavaScript，這是需要進行標準化的。
JavaScript 的標準化工作是由 Ecma 國際組織負責的，相關規(guī)范被稱為 ECMAScript 或者 ES。因此，當你看到一篇文章/視頻提到“ES7 有什么新特性？”時，你就知道它代表的是 ECMAScript 標準中新增的 JS 特性。
3.V8 引擎
3.1 部分歷史
谷歌針對瀏覽器開發(fā)了谷歌地圖，而這對瀏覽器的處理能力提出了很高的要求。那時的 JavaScript 實現(xiàn)尚不足以快速地運行地圖。谷歌想要吸引更多的用戶使用這項服務，從而進行廣告銷售并牟利?；谶@個原因，這項服務必須快速且穩(wěn)定。因此谷歌自己用 C++ 開發(fā)了 V8 引擎并在 2008 年啟用，它的速度很快，或者就像一些人說的，它的速度是最快的。
3.2 解析和構建樹
JavaScript 文件進入引擎后，解析器進行詞法解析，它將代碼分解成 token 以確定它們的含義。這些 token 組成了AST(抽象語法樹)。
編譯器在語義分析中驗證語言元素和關鍵詞的正確用法，而 ASTs 在這個過程中扮演著重要的角色。之后，ASTs 被用于生成實際的字節(jié)碼或者機器碼。
3.3 引擎的核心
我們之前談到，JavaScript 是由 Ignition 這個解釋器解釋的，同時由 TurboFan 這個 JIT 優(yōu)化編譯器進行編譯。
首先，前面步驟生成的 ASTs 傳遞給解釋器，該解釋器迅速生成未經(jīng)過優(yōu)化的機器碼，并且其執(zhí)行是無延遲的。
Profiler 在代碼運行時進行觀察，找出可以進行優(yōu)化的地方。例如，一個‘for’循環(huán)跑了 100 次，但是每次迭代產(chǎn)生的結果都是一樣的。
使用這個分析器后，任何未優(yōu)化的代碼都將傳遞給編譯器以進行優(yōu)化，同時生成機器碼，它最終會替換掉之前由解釋器生成的未優(yōu)化代碼中的對應部分。
隨著分析器和編譯器不斷地更改字節(jié)碼，JavaScript 的執(zhí)行性能逐漸提高。
3.4 更多歷史
在V8 的 5.9 版本推出之前，它使用兩個優(yōu)化編譯器和一個基線編譯器。
- 基線編譯器 full-codegen 迅速生成未優(yōu)化的機器碼。
- 兩個優(yōu)化編譯器 Crankshaft 和 TurboFan 用于優(yōu)化代碼。
JavaScript 增加了新的特性后，架構的復雜度上升，維護相同的管道對 V8 團隊來說變得更加困難了。如果你想閱讀更多相關的舊方法以及轉向新管道的原因，可以訪問他們的網(wǎng)站。
3.5 放眼未來
隨著更多進一步提升性能的研究的進行，V8 引擎的工作機制在未來還可能發(fā)生變化。此外，隨著 Webassembly 逐漸成形，可能會向管道添加額外步驟。
4.結論
ECMAScript 引擎的實現(xiàn)有很多，其中以谷歌的 V8 最為出名。希望這篇文章的簡述不僅可以幫助你理解 JavaScript 的工作原理，還能從大體上了解一門編程語言的工作原理。如果你想了解 V8 團隊的未來計劃或者引擎的細節(jié)，這里有一篇很不錯的博客。
網(wǎng)站名稱：JavaScript究竟是如何工作的？
文章出自：http://www.dlmjj.cn/article/dhddsgo.html
