JS代码是怎么被执行的

ek1ng

发布于 2023-03-08 14:38:21

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发布于 2023-03-08 14:38:21

JS代码是怎么被执行的

我们看到的JS都是在浏览器中或者在Node环境中运行的对吧，那不论是浏览器还是Node,负责编译并且解释执行JS代码的都是一个叫做V8的东西，所以这个问题其实就是V8引擎是怎么去运行JavaScript的，而js和C/C++/Go/Rust这类静态编译的语言不同，这些静态编译的语言通过编译器把代码变成机器码，然后在机器上运行，js呢在编译后会生成字节码，然后在v8的虚拟机上运行字节码，java和python也有自己的虚拟机实现，这些语言都将生成的字节码放在虚拟机上运行，相比于直接以机器码运行的语言，这些语言在损失了性能的同时又获得了更多功能上的遍历，然后我们回到V8引擎是如何执行JS的问题。

我们这里以V8引擎的模块实现为索引来讲

V8 的 Parser 模块

Parser是V8的一个子模块，它负责将JavaScript源码转换成AST。

词法分析

在词法分析过程中会将由字符组成的字符串分解成的词法单元（Token）。

Input:

// Life, Universe, and Everything
var answer = 42;

Output:

[
    {
        "type": "Keyword",
        "value": "var"
    },
    {
        "type": "Identifier",
        "value": "answer"
    },
    {
        "type": "Punctuator",
        "value": "="
    },
    {
        "type": "Numeric",
        "value": "42"
    },
    {
        "type": "Punctuator",
        "value": ";"
    }
]

语法分析

将词法单元变成抽象语法树（Abstract Syntax Tree,AST）

Input 为词法分析的 Output

Output

{
  "type": "Program",
  "body": [
    {
      "type": "VariableDeclaration",
      "declarations": [
        {
          "type": "VariableDeclarator",
          "id": {
            "type": "Identifier",
            "name": "answer"
          },
          "init": {
            "type": "Literal",
            "value": 42,
            "raw": "42"
          }
        }
      ],
      "kind": "var"
    }
  ],
  "sourceType": "script"
}

可以在这个网站自己动手看看token和AST的样子。

V8 的 Ignition && TurboFan 模块

Ignition：interpreter，即解释器，负责将AST转换为字节码（Bytecode）并解释执行。

字节码是介于AST和机器码的一种代码，需要通过解释器转换成机器码后执行。一开始V8并没有Bytecode这个中间过程，而是直接将AST转换成机器码，但是由于内存占用问题，虽然机器码效率最高，但机器码占用的内存空间远超过字节码，需要消耗大量内存来放转换后的字节码，所以V8团队选择了时间换空间的策略，转变成了现在的AST->Bytecode->机器码。

TurboFan：compiler，即编译器，利用Ignition所收集的类型信息，将Bytecode转换为优化的汇编代码。

那么Ignition作为解释器，可以完成AST到字节码的转换过程并且担任解释执行的工作，为什么V8还需要TurboFan这个编译器呢，我们不是说Javascript是一种解释型语言吗？

实际上呢在现代的编程语言中解释型语言像JS为了功能上的需要，会引入JIT这样的技术

JIT （Just-In-Time）技术

通常，如果有一段第一次执行的字节码，解释器 Ignition 会逐条解释执行。在执行字节码的过程中，如果发现有热点代码（HotSpot），比如一段代码被重复执行多次，这种就称为热点代码，那么后台的编译器 TurboFan 就会把该段热点的字节码编译为高效的机器码，然后当再次执行这段被优化的代码时，只需要执行编译后的机器码就可以了，这样就大大提升了代码的执行效率。这种采用字节码结合编译器和解释器的技术，就是Just-In-Time也就是JIT，Python和Java的虚拟机实现也是用了JIT技术的。

了解JIT后我们也能知道为什么解释器Interpreter和编译器Compiler要叫做Ignition和TurboFan了，这是因为解释器 Ignition 是点火器的意思，编译器 TurboFan 是涡轮增压的意思，寓意着代码启动时通过点火器慢慢发动，一旦启动，涡轮增压介入，其执行效率随着执行时间越来越高效率，因为热点代码都被编译器 TurboFan 转换了机器码，直接执行机器码就省去了字节码“翻译”为机器码的过程。