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程序员的 JavaScript 代码该如何让计算机搞懂?

JavaScript

出自程序员之手的 JavaScript 代码,该如何变成计算机所能理解的机器语言呢?本文将带你走进 JavaScript 引擎内部,一探究竟。

程序员的 JavaScript 代码该如何让计算机搞懂?

JavaScript 很酷(这一点不用我说),但一台机器究竟是怎样理解我们编写的代码呢?作为JavaScript 开发者,我们通常不需要处理编译器的东西。但是,了解 JavaScript 引擎的基础知识,知道它如何将人类能看懂的JS代码变成机器能理解的东西,是绝对是有好处的!

注意:这篇文章主要根据 Node.js 和基于 Chromium 的浏览器使用的V8引擎撰写。

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当HTML解析器遇到代码中的script标签时,就会从网络、缓存或者已安装的service worker里加载源代码。这一步的结果就是脚本内容,以字节流的形式返回,这个字节流需要解码器来处理!字节流解码器会在字节流下载的时候进行解码。

程序员的 JavaScript 代码该如何让计算机搞懂?

节流解码器根据流中的字节数据来创建符号(token)。 例如,0066解码成f,0075解码成u,006e解码成n,0063解码成c,0074解码成t,0069解码成i,006f解码成o,006e解码成n,然后是一个空格。 似乎你写了一个function! 这是JavaScript的保留关键字,因此就会创建一个符号,然后发给解析器(以及预解析器,我的GIF图里没有说,但我会稍后解释)。 字节流中的其余内容也会类似处理。

程序员的 JavaScript 代码该如何让计算机搞懂?

引擎有两个解析器:一个是预解析器(pre-parser),另一个是解析器(parser)。预解析器只负责尽早检查符号,找出其中的语法错误。这样可以减少在代码中发现错误所需的时间。否则这些错误就要由解析器负责发现了!

如果没有错误,解析器就会根据它从字节流解码器收到的符号创建节点,然后使用这些节点创建一颗抽象语法树,简称AST。

程序员的 JavaScript 代码该如何让计算机搞懂?

接下来就是解释器(interpreter)出场了!解释器会遍历整个AST,根据AST的内容生成字节码。字节码生成完成后,就会删除AST以释放更多的内存。这样就得到了机器能够运行的代码!

程序员的 JavaScript 代码该如何让计算机搞懂?

虽然字节码很快,但它还可以更快。字节码在运行的时候会生成信息。它可以检测到哪些行为会更频繁发生,哪些类型的数据会更经常被使用。如果某个函数被调用了许多次,那么就可以通过优化加快速度!

字节码会连同生成的类型反馈一起发送到优化编译器(optimizing compiler)。优化编译器会处理负责处理字节码和类型反馈,然后生成高度优化过的机器码。

程序员的 JavaScript 代码该如何让计算机搞懂?

JavaScript 是一个动态类型语言,这意味着数据类型经常会变化。如果 JavaScript 引擎每次都必须检查值的类型,那就会非常慢。

然而,JavaScript 的引擎使用了一种叫做内联缓存(inline caching)的方法。它会在内存中缓存代码,期待着以后会用同样的行为返回同样的值!比如,一个函数被调用100次,到目前为止每次都返回同样的值。那么引擎就会假设该函数在第101次调用时依然会返回同样的值。

我们假设有一个函数sum,到目前为止每次调用都使用两个数值作为参数:

程序员的 JavaScript 代码该如何让计算机搞懂?

上面的调用会返回3!下次被调用时,引擎就会假设我们依然会用两个数值进行调用。

如果这个假设正确,那就不需要进行动态查找,可以直接使用内存中保存的值。否则,如果假设错误,就会进行反优化,将代码从优化过的机器码恢复成原始的字节码。

例如,假设下次调用时传递了一个字符串而不是数值。由于 JavaScript 是动态类型,这样做不会产生任何错误!

程序员的 JavaScript 代码该如何让计算机搞懂?

这意味着数字2会被强制转换成字符串,然后函数会返回字符串”12″。因此引擎会去执行字节码,然后更新类型反馈。

希望这篇文章对你有帮助性!当然,引擎还有许多其他方面我没有讨论到(如JS heap,call stack等),也许以后会讨论!如果你对JavaScript的内部原理有兴趣,我强烈建议你自己做一些研究,V8是开源的,关于其工作原理的文档也非常好!

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