再学JS高级笔记1:JS运行原理

1 JavaScript运行原理

1.1 浏览器的工作原理

JavaScript代码在浏览器中是如何被执行的？

1.2 浏览器的内核

那么，向服务器请求了相关文件并下载了之后，是什么来解析我们的js文件的呢？答案是浏览器内核。

实际上，我们经常说的浏览器内核指的是浏览器的排版引擎：

• 排版引擎(layout engine)也称为浏览器引擎(browser engine)、页面渲染引擎(rendering engine)或样板引擎

• 不同的浏览器有不同的内核

  • Gecko
  • Trident
  • Webkit
  • Blink

1.3 浏览器渲染过程

如果在执行这个过程中，HTML解析的时候遇到了JavaScript标签，应该怎么办呢？

• 会停止解析HTML，而去加载和执行JavaScript代码

那么JavaScript代码由谁来执行呢？

• JavaScript引擎

1.4 JavaScript引擎

为什么需要JavaScript引擎？

• 高级的编程语言都需要转成最终的机器指令来执行
• 实际上我们编写的JavaScript无论是交给浏览器或者Node执行最后是都需要被CPU执行的
• CPU只认识自己的指令集，只有机器语言才能被CPU所执行
• 所以需要JavaScript引擎帮助我们将JavaScript代码翻译成CPU指令才能被执行

常见的JavaScript引擎：

• SpiderMonkey
• Chakra
• JavaScriptCode
• V8：Google开发的JS引擎，帮助Chrome从众多浏览器中脱颖而出

1.5 浏览器内核和JS引擎的关系

以WebKit为例，WebKit事实上由两部分组成：

• 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

小程序也是类似的，将代码分为两层：

• Webview渲染层：负责渲染HTML结构等
• JsCore逻辑层：负责解析执行JavaScript代码

1.6 V8引擎

官方的定义：

• 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
• 可以在很多不同的操作系统上运行
• V8可以独立运行，也可以嵌入到任何C++应用程序中

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：

1. Parse模块：进行词法分析和语法分析，将代码转换成<u>AST（抽象语法树）</u>，因为解析器并不直接认识JS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：https://v8.dev/blog/scanner

1. Ignition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会执行解释去执行ByteCode
• pIgnition的V8官方文档：https://v8.dev/blog/ignition-interpreter
• 字节码是可以跨平台的，所以当运行的时候cpu会将字节码转成相关平台的汇编代码，再转换成cpu指令

1. TurboFan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，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地处理运算，就会逆向地转换成字节码(Deoptimization)
• TurboFan的V8官方文档：https://v8.dev/blog/turbofan-jit

1.7 V8执行过程的细节

JavaScript源码是如何被解析(parse过程)的呢？

1. Blink（内核）将JS代码交给V8引擎，Stream获取到JS代码并且进行编码转换
2. Scanner（扫描器）会进行词法分析(lexical analysis)，词法分析会将代码转换成tokens
3. 接下来tokens会经过Parser和Preparser，被转换成AST树

• Parser就是直接将tokens转成AST树架构

• PreParser称为预解析，为什么需要预解析呢？

  • 因为不是所有的JavaScript代码在一开始时就会被执行，那么对所有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，它的作业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
• 生成的AST树只会被Ignition转成字节码
• 之后的过程就是代码的执行过程