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揭开 JavaScript 引擎的面纱

发布时间:2019-10-16 09:15 所属栏目:[优化] 来源:梁天培
导读:前言 最初,JavaScript 只能在 Web 浏览器中运行,但是随着 Node 的出现,现在 JavaScript 也可以在服务端运行。虽然我们可能知道应该在何时何地去使用它, 但是我们真的了解这些脚本执行的背后发生了什么吗? 如果您觉得自己对 JavaScript 引擎有了一些了

揭开 JavaScript 引擎的面纱

?前言

最初,JavaScript 只能在 Web 浏览器中运行,但是随着 Node 的出现,现在 JavaScript 也可以在服务端运行。虽然我们可能知道应该在何时何地去使用它, 但是我们真的了解这些脚本执行的背后发生了什么吗?

如果您觉得自己对 JavaScript 引擎有了一些了解的话,可以先给自己鼓个掌,但不要急着关掉本文,我相信阅读完成后您仍然可以从中学到一些东西。

JavaScript 是一门高级语言,但是最终计算机能理解只有1和0。 那么我们编写的代码是如何被计算机理解的呢? 掌握所学编程语言的基础知识将让您能编写出更好的代码。 在本文中,我们仅探讨一个问题:JavaScript 是如何工作的?

下面让我们进入正题~

JavaScript 引擎

这是本文将要探索的主要内容,它负责使计算机理解我们编写的 JS 代码。JavaScript 引擎是一种用于将我们的代码转换为机器可读语言的引擎。如果没有 JavaScript 引擎,您编写的代码对计算机来说简直是一堆“胡言乱语”。不仅仅是 JavaScript ,其他所有编程语言都需要一个类似的引擎,来将这些“胡言乱语”转换成对计算机有意义的语言。

目前有多种 JavaScript 引擎在可供使用。您可以在 Wikipedia 上查阅所有可用的 JavaScript 引擎。它们也被称为 ECMAScript 引擎,这样叫的具体原因会在下文中提及。 下面是一些我们日常可能会用到的 JavaScript 引擎:

  • Chakra, Microsoft IE/Edge
  • SpiderMonkey, FireFox
  • V8, Chrome

除此之外的其它引擎,可以自行搜索了解。接下来,我们将深入研究这些引擎,以了解它们是如何翻译 JavaScript 文件的。

JavaScript 引擎的内里

我们已经知道了引擎是必须的,由此可能不禁会想:

是谁发明了 JavaScript 引擎?

答案是,任何人都可以。它只是分析我们的代码并将其翻译的另一种语言的工具。V8 是最受欢迎的 JavaScript 引擎之一,也是 Chrome 和 NodeJS 使用的引擎。它是用 C++(一种底层语言)编写的。但是如果每个人都创造一个引擎,那场面就不是可控范围内的了。

因此,为了给这些引擎确立一个规范,ECMA 的标准诞生了,该标准主要提供如何编写引擎和 JavaScript 所有功能的规范。这就是新功能能在 ECMAScript 6、7、8 上实现的原因。同时,引擎也进行了更新以支持这些新功能。 于是,我们便可以在开发过程中检查了浏览器中 JS 高级功能的可用性。

下面我们对 V8 引擎进行进一步的探索,因为基本概念在所有引擎中是一致的。

「译」 揭开 JavaScript 引擎的面纱

JavaScript V8 Engine

上图就是 JS Engine 内部的工作流程。我们输入的代码将通过以下阶段,

  • Parser
  • AST
  • Interpreter 生成 ByteCode
  • Profiler
  • Compiler 生成优化后的代码

别被上面的流程给唬住了,在几分钟后您将了解它们是协同运作的。

在进一步深入这些阶段之前,您需要先了解 Interpreter 和 Compiler 的区别。

Interpreter VS Compiler

通常,将代码转换成机器可读语言的方法有两种。 我们将要讨论的概念不仅适用于 JavaScript ,而且适用于大多数编程语言,例如 Python,Java 等。

Interpreter 逐行读取代码并立即执行。

Compiler 读取您的整个代码,进行一些优化,然后生成优化后的代码。

让我们来看下面这个例子。

  1. function?add(a,?b)?{?
  2. ?return?a+b?
  3. }?
  4. for(let?i?=?0;?i?
  5. ?add(1?+?1)?
  6. }?

上面的示例循环调用了 add 函数1000次,该函数将两个数字相加并返回总和。

Interpreter 接收上面的代码后,它将逐行读取并立即执行代码,直到循环结束。 它的工作仅仅是实时地将代码转换为我们的计算机可以理解的内容。

如果这段代码接受者是 Compiler,它会先完整地读取整个程序,对我们要执行的代码进行分析,并生成电脑可以读懂的机器语言。过程如同获取 X(我们的JS文件)并生成 Y(机器语言)一样。如果我们使用 Interpreter 执行 Y,则会获得与执行 X 相同的结果。

「译」 揭开 JavaScript 引擎的面纱

从上图中可以看出,ByteCode 只是中间码,计算机仍需要对其进行翻译才能执行。 但是 Interpreter 和 Compiler 都将源代码转换为机器语言,它们唯一的区别在于转换的过程不尽相同。

  • Interpreter 逐行将源代码转换为等效的机器代码。
  • Compiler 在一开始就将所有源代码转换为机器代码。

当您阅读完上面的推荐文章后,您可能已经了解到 Babel 实际上是一个 JS Compiler ,它可以接收您编写的新版本 JS 代码并向下编译为与浏览器兼容的 JS 代码(旧版本的 JS 代码)。

Interpreter 和 Compiler 的优缺点

  • Interpreter 的优点是无需等待编译即可立即执行代码。这对在浏览器中运行 JS 提供了极大的便利,因为所有用户都不想浪费时间在等待代码编译这件事上。但是,当有大量的 JS 代码需要执行时会运行地比较慢。还记得上面例子中的那一小段代码吗?代码中执行了1000次函数调用。函数 add 被调用了1000次,但他的输出保持不变。但是 Interpreter 还是逐行执行,会显得比较慢。
  • 在同样的情况下,Compiler 可以通过用2代替循环(因为 add 函数每次都是执行1 + 1)来进行一些优化。Compiler 最终给出的优化代码可以在更短的时间内执行完成。

综上所述,Interpreter 可以立即开始执行代码,但不会进行优化。 Compiler 虽然需要花费一些时间来编译代码,但是会生成对执行时更优的代码。

好的,Interpreter 和 Compiler 必要知识我们已经了解了。现在让我们回到主题——JS 引擎。

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