前端进阶JS运行原理

JS运行原理

深入了解V8引擎原理

浏览器内核是由两部分组成的，以webkit为例：

• 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；

官方对V8引擎的定义：

• 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
• 它实现ECMAScript和WebAssembly，并在Windows 7或更高版本，macOS 10.12+和使用x64，IA-32，ARM或MIPS处理
  器的Linux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引擎的架构很复杂 ，我们可以先了解它庞大引擎的一些模块

• Parse模块会将JavaScript代码转换成AST（抽象语法树），这是因为解释器并不直接认识JavaScript代码
  • 如果函数没有被调用，那么是不会被转换成AST
  • Parse的V8官方文档：https://v8.dev/blog/scanner
• Ignition是一个解释器，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会解释执行ByteCode
  • Ignition的V8官方文档：https://v8.dev/blog/ignition-interpreter
• TurboFan是一个编译器，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，那么就会被标记为热点函数，它会被TurboFan转换成优化的机器码，提高代码的执行性能
  • 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的处理运算，就会逆向的转换成字节码
  • TurboFan的V8官方文档：https://v8.dev/blog/turbofan-jit

V8架构解析图 来自官方

解析代码的步骤：

1. 获得到代码之后 V8用流输入通过词法分析，分析成token
2. 解析/预解析 来生成一个一个执行节点
3. 生成 AST 树
4. 转成字节码 如果有热点方法就会走turbofan编译器优化成机械码提升性能

全局代码执行过程

js引擎会在执行代码之前，会在堆内存中创建一个全局对象：Global Object（GO）

• 该对象 所有的作用域（scope）都可以访问
• 里面会包含Date、Array、String、Number、setTimeout、setInterval等等
• 其中还有一个window属性指向自己

js引擎内部有一个执行上下文栈（Execution Context Stack，简称ECS），它是用于执行代码的调用栈，

他执行的式全局代码块，它的作用就是：

• 为了执行代码构建一个 Global Execution Context GEC 全局上下文
• 将这个构建的上下文加入到执行栈中 也就是将 GEC 放入 ECS中

GEC被放入到ECS中里面包含两部分内容：

• 在代码执行前，在parser转成AST的过程中，会将全局定义的变量、函数等加入到GlobalObject中，但是并不会赋值
• 在代码执行中，对变量赋值，或者执行其他的函数；

每一个执行上下文会关联一个VO（Variable Object，变量对象），变量和函数声明会被添加到这个VO对象中，当全局代码被执行的时候，VO就是GO对象了

全局上下文三个关键：

• VO（go）
• 作用域链
• This

执行以下代码过程

    var message = "Global Message"function foo() {var message = "Foo Message"}var num1 = 10var num2 = 20var res = num1 + num2console.log(res);

全局代码执行前

执行代码后

函数代码执行过程

在执行的过程中执行到一个函数时，就会根据函数体创建一个函数执行上下文（Functional Execution Context，简称FEC），并且压入到EC Stack中

• 当进入一个函数执行上下文时，会创建一个AO对象（Activation Object）
• 这个AO对象会使用arguments作为初始化，并且初始值是传入的参数
• 这个AO对象会作为执行上下文的VO来存放变量的初始化

如下函数执行过程

执行前

执行后

流程为：

• 执行前创建FEC 也就是函数执行上下文
• 创建 AO 对象 name为函数名
• 创建作用域链
• 生成函数对象存放代码
• thisbing（暂无）
• 之后从上到下执行代码
• 执行完成后将name 变为 undefined

作用域和作用域链

当进入到一个执行上下文时，执行上下文也会关联一个作用域链（Scope Chain）

• 作用域链是一个对象列表，用于变量标识符的求值
• 当进入一个执行上下文时，这个作用域链被创建，并且根据代码类型，添加一系列的对象

PS ： 作用域会提升 在本身vo没有情况下 会去上层寻找，我们先输出后声明会输出undefined， 这里也印证了

作用域提升小练习

var n = 100
function foo(){n=200
}
foo()
console.log(n)

N =200

顺序内存查找图如下 ：

• 全局代码创建函数 找到 n放入到函数vo中 之后调用foo（）
• 在函数调用后找到GO中的n复制
• 函数结束，之后输出n

作用域链也是我们JS闭包的一个重点， js中闭包就是通过作用域链的方式来完成变量可以跨作用域访问的，为我们加快提升了开发的效率 也省去很多麻烦