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V8中的JavaScript是如何执行的

约 1599 字大约 5 分钟

V8原理浏览器

2025-03-07

本文主要介绍 JavaScript 代码的执行过程，涵盖解释器、编译器、字节码、机器码等关键概念。

1. JavaScript 代码的加载与解析

1.1 下载与解析

当浏览器加载一个包含 JavaScript 的网页时，会按照以下步骤处理 JavaScript 代码：

  1. 下载脚本：
  • 浏览器从服务器下载 JavaScript 文件（如 .js 文件）或解析内联的 <script> 标签中的代码。
  1. 解析脚本：
  • 浏览器将 JavaScript 代码解析为抽象语法树（AST，Abstract Syntax Tree），这是一种树状结构，表示代码的语法结构。

流程图

2. JavaScript 引擎的核心组件

现代浏览器的 JavaScript 引擎（如 V8、SpiderMonkey、JavaScriptCore）通常由以下几个核心组件组成：

  1. 解释器（Interpreter）：
  • 负责将 JavaScript 代码快速转换为字节码或直接执行。
  1. 编译器（Compiler）：
  • 将 JavaScript 代码编译为机器码，以提高执行效率。
  1. 优化编译器（Optimizing Compiler）：
  • 对热点代码（频繁执行的代码）进行优化，生成高效的机器码。
  1. 垃圾回收器（Garbage Collector）：
  • 负责管理内存，自动回收不再使用的对象。

流程图

3. JavaScript 代码的执行过程

3.1 解释器阶段

  1. 字节码生成：
  • 解释器将 AST 转换为字节码（Bytecode），这是一种中间代码，比源代码更接近机器码，但仍然需要解释器执行。
  • 字节码是平台无关的，可以在不同环境中运行。
  1. 快速执行：
  • 解释器直接执行字节码，这种方式启动速度快，但执行效率较低。

流程图

3.2 即时编译（JIT）阶段

  1. 基线编译器（Baseline Compiler）：

  • 当某段代码被多次执行时，JIT 编译器会将其编译为机器码（Machine Code），以提高执行效率。

  • 机器码是直接由 CPU 执行的二进制代码，执行速度非常快。

  1. 优化编译器（Optimizing Compiler）：

  • 对于热点代码（频繁执行的代码），优化编译器会进行更深入的优化，生成更高效的机器码。

  • 优化包括内联函数、消除冗余代码、类型推断等。

流程图

3.3 去优化（Deoptimization）

如果优化后的代码假设不成立（例如，变量的类型发生变化），引擎会回退到解释器或基线编译器生成的代码，这个过程称为去优化。

流程图

4. 机器码、字节码和解释器的关系

4.1 机器码

  • 定义：

    • 机器码是 CPU 直接执行的二进制代码，由 0 和 1 组成。

  • 特点：

    • 执行速度最快，但依赖于特定的硬件架构（如 x86、ARM）。

流程图

4.2 字节码

  • 定义：

    • 字节码是一种中间代码，介于源代码和机器码之间。

  • 特点：

    • 平台无关，可以在不同环境中运行。

    • 执行速度比机器码慢，但比直接解释源代码快。

流程图

4.3 解释器

  • 定义：

    • 解释器是一种逐行执行代码的程序。

  • 特点：

    • 启动速度快，但执行效率较低。

    • 通常用于执行字节码或直接解释源代码。

流程图

5. 垃圾回收

JavaScript 引擎会自动管理内存，通过垃圾回收器回收不再使用的对象。常见的垃圾回收算法包括：

  • 标记-清除（Mark-and-Sweep）：标记不再使用的对象，然后清除。

  • 分代回收（Generational Collection）：将对象分为新生代和老生代，分别采用不同的回收策略。

流程图

6. 完整流程图

以下是 JavaScript 代码执行过程的完整流程图：

7. 深入理解：V8 引擎的工作流程

以 Chrome 和 Node.js 使用的 V8 引擎 为例，它的工作流程如下：

  1. 解析与解释：

  • 解析器将 JavaScript 代码解析为 AST。

  • 解释器（Ignition）将 AST 转换为字节码并执行。

  1. 即时编译（JIT）：

  • 基线编译器（Turbofan）将热点代码编译为机器码。

  • 优化编译器对热点代码进行深度优化。

  1. 去优化：
  • 如果优化后的代码假设不成立，V8 会回退到字节码执行。

8. 总结

JavaScript 代码在浏览器中的运行过程可以概括为以下步骤：

  1. 加载与解析：浏览器下载并解析 JavaScript 代码，生成 AST。

  2. 解释执行：解释器将 AST 转换为字节码并执行。

  3. 即时编译：JIT 编译器将热点代码编译为机器码，优化执行效率。

  4. 去优化：如果优化假设不成立，回退到解释器或基线编译器。

  5. 垃圾回收：自动管理内存，回收不再使用的对象。

通过解释器、字节码、JIT 编译器和机器码的协同工作，现代 JavaScript 引擎能够在保证启动速度的同时，提供接近原生代码的执行效率。

9. 参考资料

版权归属：tuyongtao1

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