v8引擎详解
前言
? JavaScript絕對是最火的編程語言之一，一直具有很大的用戶群，隨著在服務端的使用(NodeJs)，更是爆發了極強的生命力。編程語言分為編譯型語言和解釋型語言兩類，編譯型語言在執行之前要先進行完全編譯，而解釋型語言一邊編譯一邊執行，很明顯解釋型語言的執行速度是慢于編譯型語言的，而JavaScript就是一種解釋型腳本語言，支持動態類型、弱類型、基于原型的語言，內置支持類型。鑒于JavaScript都是在前端執行，而且需要及時響應用戶，這就要求JavaScript可以快速的解析及執行。
? ?隨著Web相關技術的發展，JavaScript所要承擔的工作也越來越多，早就超越了“表單驗證”的范疇，這就更需要快速的解析和執行JavaScript腳本。V8引擎就是為解決這一問題而生，在node中也是采用該引擎來解析JavaScript。
? ?V8是如何使得JavaScript性能有大幅度提升的呢?通過對一些書籍和文章的學習，梳理了V8的相關內容，本文將帶你認識V8。
1.渲染引擎及網頁渲染
? ?瀏覽器自從上世紀80年代后期90年代初期誕生以來，已經得到長足的發展，其功能也越來越來豐富，包括網絡、資源管理、網頁瀏覽、多頁面管理、插件和擴展、書簽管理、歷史記錄管理、設置管理、下載管理、賬戶和同步、安全機制、隱私管理、外觀主題、開發者工具等。在這些功能中，為用戶提供網頁瀏覽服務無疑是最重要的功能，下面將對相關內容進行介紹。
? ?1.1 渲染引擎
? ? ? 渲染引擎:能夠將HTML/CSS/JavaScript文本及相應的資源文件轉換成圖像結果。渲染引擎的主要作用是將資源文件轉化為用戶可見的結果。在瀏覽器的發展過程中，不同的廠商開發了不同的渲染引擎，如Tridend(IE)、Gecko(FF)、WebKit(Safari,Chrome,Android瀏覽器)等。WebKit是由蘋果2005年發起的一個開源項目，引起了眾多公司的重視，幾年間被很多公司所采用，在移動端更占據了壟斷地位，更有甚者，開發出了基于WebKit的支持HTML5的Web操作系統(如:chrome OS、Web OS)。
? ? ? 下面是WebKi的大致結構:
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? ? ?上圖中實線框內模塊是所有移植的共有部分，虛線框內不同的廠商可以自己實現。下面進行介紹:
- ?操作系統:是管理和控制計算機硬件與軟件資源的計算機程序，是直接運行在“裸機”上的最基本的系統軟件，任何其他軟件都必須在操作系統的支持下才能運行。WebKit也是在操作系統上工作的。
- ?第三方庫，為了WebKit提供支持，如圖形庫、網絡庫、視頻庫等。
- ?WebCore是各個瀏覽器使用的共享部分，包括HTML解析器、CSS解析器、DOM和SVG等。JavaScriptCore是WebKit的默認引擎，在谷歌系列產品中被替換為V8引擎。WebKit Ports是WebKit中的非共享部分，由于平臺差異、第三方庫和需求的不同等原因，不同的移植導致了WebKit不同版本行為不一致，它是不同瀏覽器性能和功能差異的關鍵部分。
- ?WebKit嵌入式編程接口，供瀏覽器調用，與移植密切相關，不同的移植有不同的接口規范。
- ?測試用例，包括布局測試用例和性能測試用例，用來驗證渲染結果的正確性。
? ?1.2 網頁渲染流程
? ? ? 上面介紹了渲染引擎的各個模塊，那么一張網頁，要經歷怎樣的過程，才能抵達用戶面前?
? ?
? ? ? 首先是網頁內容，輸入到HTML解析器，HTML解析器解析，然后構建DOM樹，在這期間如果遇到JavaScript代碼則交給JavaScript引擎處理;如果來自CSS解析器的樣式信息，構建一個內部繪圖模型。該模型由布局模塊計算模型內部各個元素的位置和大小信息，最后由繪圖模塊完成從該模型到圖像的繪制。在網頁渲染的過程中，大致可分為下面3個階段:
? ? ? 1.2.1 從輸入URL到生成DOM樹
? ? ? ? ?1.地址欄輸入URL，WebKit調用資源加載器加載響應資源;
? ? ? ? ?2.加載器依賴網絡模塊建立連接，發送請求并接受答復;
? ? ? ? ?3.WebKit接收各種網頁或者資源數據，其中某些資源可能同步或異步獲取;
? ? ? ? ?4.網頁交給HTML解析器轉變為詞語;
? ? ? ? ?5.解釋器根據詞語構建節點，形如DOM樹;
? ? ? ? ?6.如果節點是JavaScript代碼，調用JavaScript引擎解釋并執行;
? ? ? ? ?7.JavaScript代碼可能會修改DOM樹結構;
? ? ? ? ?8.如果節點依賴其他資源，如圖片\css、視頻等，調用資源加載器加載它們，但這些是異步加載的，不會阻礙當前DOM樹繼續創建;如果是JavaScript資源URL(沒有標記異步方式),則需要停止當前DOM樹創建，直到JavaScript加載并被JavaScript引擎執行后才繼續DOM樹的創建。
? ? ? ?1.2.2 從DOM樹到構建WebKit繪圖上下文
? ? ? ? ? 1.CSS文件被CSS解釋器解釋成內部表示;
? ? ? ? ? 2.CSS解釋器完成工作后，在DOM樹上附加樣式信息，生成RenderObject樹;
? ? ? ? ? 3.RenderObject節點在創建的同時，WebKit會根據網頁層次結構構建RenderLayer樹，同時構建一個虛擬繪圖上下文。
? ? ? ?1.2.3 繪圖上下文到最終圖像呈現
? ? ? ? ? 1.繪圖上下文是一個與平臺無關的抽象類，它將每個繪圖操作橋接到不同的具體實現類，也就是繪圖具體實現類;
? ? ? ? ? 2.繪圖實現類也可能有簡單的實現，也可能有復雜的實現，軟件渲染、硬件渲染、合成渲染等;
? ? ? ? ? 3.繪圖實現類將2D圖形庫或者3D圖形庫繪制結果保存，交給瀏覽器界面進行展示。
? ? ? ?上述是一個完整的渲染過程，現代網頁很多都是動態的，隨著網頁與用戶的交互，瀏覽器需要不斷的重復渲染過程。
? ?1.3 JavaScript引擎
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? ? ?JavaScript本質上是一種解釋型語言，與編譯型語言不同的是它需要一邊執行一邊解析，而編譯型語言在執行時已經完成編譯，可直接執行，有更快的執行速度(如上圖所示).JavaScript代碼是在瀏覽器端解析和執行的，如果需要時間太長，會影響用戶體驗。那么提高JavaScript的解析速度就是當務之急。JavaScript引擎和渲染引擎的關系如下圖所示:
? ??
? ?JavaScript語言是解釋型語言，為了提高性能，引入了Java虛擬機和C++編譯器中的眾多技術。現在JavaScript引擎的執行過程大致是:
? ? ?源代碼-->抽象語法樹-->字節碼-->JIT-->本地代碼(V8引擎沒有中間字節碼)。一段代碼的抽象語法樹示例如下:
function demo(name) {console.log(name); }? ?抽象語法樹如下:
? ?
? ? V8更加直接的將抽象語法樹通過JIT技術轉換成本地代碼，放棄了在字節碼階段可以進行的一些性能優化，但保證了執行速度。在V8生成本地代碼后，也會通過Profiler采集一些信息，來優化本地代碼。雖然，少了生成字節碼這一階段的性能優化，但極大減少了轉換時間。
? ? 但是在2017年4月底，v8的5.9版本發布了，新增了一個Ignition字節碼解釋器，將默認啟動，從此之后將于JSCore有大致相同的流程。做出這一改變的原因為:(主要動機)減輕機器碼占用的內存空間，即犧牲時間換空間;提高代碼的啟動速度;對V8的代碼進行重構,降低v8的代碼復雜度(V8 Ignition：JS 引擎與字節碼的不解之緣 - CNode技術社區)。
? ? JavaScript的性能和C相比還有不小的距離，可預見的未來估計也只能接近它，而不是與它相比，這從語言類型上已經決定。下面將對V8引擎進行更為細致的介紹。
2.V8引擎
? ?V8引擎是一個JavaScript引擎實現，最初由一些語言方面專家設計，后被谷歌收購，隨后谷歌對其進行了開源。V8使用C++開發，在運行JavaScript之前，相比其他的JavaScript的引擎轉換成字節碼或解釋執行，V8將其編譯成原生機器碼(IA-32,x86-64,ARM,or MIPS CPUs),并且使用了如內聯緩存(inline caching)等方法來提高性能。有了這些功能，JavaScript程序在V8引擎下的運行速度媲美二進制程序。V8支持眾多操作系統，如windows、linux、android等，也支持其他硬件架構，如IA32,X64,ARM等，具有很好的可移植和跨平臺特性。
? ? V8項目代碼結構如下:
? ??
? ?2.1 數據表示
? ? ?JavaScript是一種無類型語言，在編譯時并不能準確知道變量的類型，只可以在運行時確定，這就不像c++或者java等靜態類型語言，在編譯時候就可以確切知道變量的類型。然而，在運行時計算和決定類型，會嚴重影響語言性能，這也就是JavaScript運行效率比C++或者JAVA低很多的原因之一。
? ? ?在C++中，源代碼需要經過編譯才會執行，在生成本地代碼的過程中，變量的地址和類型已經確定，運行本地代碼時利用數組和位移就可以存取變量和方法的地址，不需要再進行額外的查找，幾個機器指令即可完成，節省了確定類型和地址的時間。由于JavaScript是無類型語言，那就不能像C++那樣在執行時已經知道變量的類型和地址，需要臨時確定。JavaScript和C++有以下幾個區別:
- ?編譯確定位置，C++編譯階段確定位置偏移信息，在執行時直接存取，JavaScript在執行階段確定，而且執行期間可以修改對象屬性;
- ?偏移信息共享，C++有類型定義，執行時不能動態改變，可共享偏移信息，JavaScript每個對象都是字描述，屬性和位置偏移信息都包含在自身的結構中;
- ?偏移信息查找，C++查找偏移地址很簡單，在編譯代碼階段，對使用的某類型成員變量直接設置偏移位置，JavaScript中使用一個對象，需要通過屬性名匹配才能找到相應的值，需要更多的操作。
? ? ? 在代碼執行過程中，變量的存取是非常普遍和頻繁的，通過偏移量來存取，使用少數兩個匯編指令就能完成，如果通過屬性名匹配則需要更多的匯編指令，也需要更多的內存空間。示例如下:
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? ? ? ?在JavaScript中，除boolean，number，string，null，undefined這個五個簡單變量外，其他的數據都是對象，V8使用一種特殊的方式來表示它們，進而優化JavaScript的內部表示問題。
? ? ? ?在V8中，數據的內部表示由數據的實際內容和數據的句柄構成。數據的實際內容是變長的，類型也是不同的：句柄固定大小，包含指向數據的指針。這種設計可以方便V8進行垃圾回收和移動數據內容，如果直接使用指針的話就會出問題或者需要更大的開銷，使用句柄的話，只需修改句柄中的指針即可，使用者使用的還是句柄，指針改動是對使用者透明的。
? ? ? ?除少數數據(如整型數據)由handle本身存儲外，其他內容限于句柄大小和變長等原因，都存儲在堆中。整數直接從value中取值，然后使用一個指針指向它，可以減少內存的占用并提高訪問速度。一個句柄對象的大小是4字節(32位設備)或者8字節(64位設備),而在JavaScriptCore中，使用的8個字節表示句柄。在堆中存放的對象都是4字節對齊的，所以它們指針的后兩位是不需要的，V8用這兩位表示數據的類型，00為整形，01為其他。
? ? ? ?JavaScript對象在V8中的實現包含三個部分:隱藏類指針，這是V8為JavaScript對象創建的隱藏類;屬性值表指針，指向該對象包含的屬性值;元素表指針，指向該對象包含的屬性。
? ? 2.2 工作過程
? ? ?前面有過介紹，V8引擎在執行JavaScript的過程中，主要有兩個階段:編譯和運行，與C++的執行前完全編譯不同的是，JavaScript需要在用戶使用時完成編譯和執行。在V8中，JavaScript相關代碼并非一下完成編譯的，而是在某些代碼需要執行時，才會進行編譯，這就提高了響應時間，減少了時間開銷。在V8引擎中，源代碼先被解析器轉變為抽象語法樹(AST),然后使用JIT編譯器的全代碼生成器從AST直接生成本地可執行代碼。這個過程不同于JAVA先生成字節碼或中間表示，減少了AST到字節碼的轉換時間，提高了代碼的執行速度，但由于缺少了轉換為字節碼這一中間過程，也就減少了優化代碼的機會。
? ? ?V8引擎編譯本地代碼時使用的主要類如下所示:
- ? Script: 表示JavaScript代碼，即包含源代碼，又包含編譯之后生成的本地代碼，即是編譯入口，又是運行入口;
- ? Compiler:編譯器類，輔助Script類來編譯生成代碼，調用解釋器(Parser)來生成AST和全代碼生成器，將AST轉變為本地代碼;
- ? AstNode:抽象語法樹節點類，是其他所有節點的基類，包含非常多的子類，后面會針對不同的子類生成不同AST轉變為本地代碼：
- ? ASTVisitor：抽象語法樹的訪問者類，主要用來遍歷異構的抽象語法樹;
- ? FullCodeGenerator: AstVisitor類的子類，通過遍歷AST來為JavaScript生成本地可執行代碼.
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? ? ? JavaScript代碼編譯的過程大致為: Script類調用Compiler類的Compile函數為其生成本地代碼。Compile函數先使用Parser類生成AST，再使用FullCodeGenerator類來生成本地代碼。本地代碼與具體的硬件平臺密切相關，FullCodeGenerator使用多個后端來生成與平臺相匹配的本地匯編代碼。由于FullCodeGenerator通過遍歷AST來為每個節點生成相應的匯編代碼，缺失了全局視圖，節點之間的優化也就無從談起。
? ? ? 在執行編譯之前，V8會構建眾多全局對象并加載一些內置的庫(如math庫),來構建一個運行環境。而且在JavaScript源代碼中，并非所有的函數都被編譯生成本地代碼，而是延遲編譯，在調用時才會編譯。
? ? ? 由于V8缺少了生成中間代碼這一環節，缺少了必要的優化，為了提升性能，V8會在生成本地代碼后，使用數據分析器(profiler)采集一些信息，然后根據這些數據將本地代碼進行優化，生成更高效的本地代碼，這是一個逐步改進的過程。同時，當發現優化后代碼的性能還不如未優化的代碼，V8將退回原來的代碼，也就是優化回滾。下面介紹一下運行階段，該階段使用的主要類如下所示:
- ? Script: 表示JavaScript代碼，即包含源代碼，又包含編譯之后生成的本地代碼，即是編譯入口，又是運行入口;
- ? Execution: 運行代碼的輔助類，包含一些重要函數，如Call函數，它輔助進入和執行Script代碼;
- ? JSFunction: 需要執行的JavaScript函數表示類;
- ? Runtime: 運行這些本地代碼的輔助類，主要提供運行時所需的輔助函數，如:屬性訪問、類型轉換、編譯、算術、位操作、比較、正則表達式等;
- ? Heap: 運行本地代碼需要使用的內存堆類;
- ? MarkCompactCollector:垃圾回收機制的主要實現類，用來標記、清除和整理等基本的垃圾回收過程;
- ? SweeperThread: 負責垃圾回收的線程。
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? ? ? ? 先根據需要編譯和生成這些本地代碼，也就是使用編譯階段那些類和操作。在V8中，函數是一個基本單位，當某個JavaScript函數被調用時，V8會查找該函數是否已經生成本地代碼，如果已經生成，則直接調用該函數。否則，V8引擎會生成屬于該函數的本地代碼。這就節約了事件，減少了處理那些使用不到的代碼的時間。其次，執行編譯后的代碼為JavaScript構建JS對象，這需要Runtime類來輔助創建對象，并需要從Heap類分配內存。再次，借助Runtime類中的輔助函數來完成一些功能，如屬性訪問等，最后，將不用的空間進行標記請求和垃圾回收。
? ? 2.3 優化回滾
? ? ? ?因為V8是基于AST直接生成本地代碼，沒有經過中間表示層的優化，所以本地代碼尚未經過很好的優化。于是，在2010年，V8引入了新的編譯器-CrankShaft，它主要針對熱點函數進行優化，基于JavaScript源代碼開始分析而非本地代碼，同時構建Hydroger圖并基于此來進行優化分析。
? ? ? ?CrankShaft編譯器為了性能考慮，通常會做出比較樂觀和大膽的預測---代碼穩定且變量類型不變，所以可以生成高效的本地代碼。但是，鑒于JavaScript的一個弱類型的語言，變量類型也可能在執行的過程中進行改變，鑒于這種情況，V8會將該編譯器做的想當然的優化進行回滾，稱為優化回滾。
? ? ? 示例如下：
var counter = 0; function test(x, y) {counter++;if (counter < 1000000) {// do somethingreturn 'jeri';}var unknown = new Date();console.log(unknown); }? ? ? 該函數被調用多次之后，V8引擎可能會觸發CrankShaft編譯器對其進行優化，而優化代碼認為示例代碼的類型信息都已經被確定。但，由于尚未真正執行到new Date()這個地方，并未獲取unknown這個變量的類型，V8只得將該部分代碼進行回滾。優化回滾是一個很耗時的操作，在寫代碼過程中，盡量不要觸發優化該操作。
? ? ? 在最近發布的V8 5.9版本中，新增了一個Ignition字節碼解釋器，TurboFan和Ignition結合起來共同完成JavaScript的編譯。這個版本中消除Cranshaft這個舊的編譯器，并讓新的Turbofan直接從字節碼來優化代碼，并當需要進行反優化的時候直接反優化到字節碼，而不需要再考慮JS源代碼。
? 2.4 隱藏類和內嵌緩存
? ? 2.4.1 隱藏類
? ? ? 在執行C++代碼時，僅憑幾個指令即可根據偏移信息獲取變量信息，而JavaScript里需要通過字符串匹配來查找屬性值的，這就需要更多的操作才能訪問到變量信息，而代碼量變量存取是十分頻繁的，這也就制約了JavaScript的性能。V8借用了類和偏移位置的思想，將本來通過屬性名匹配來訪問屬性值得方法進行了改進，使用類似C++編譯器的偏移位置機制來實現，這就是隱藏類。
? ? ? 隱藏類將對象劃分成不同的組，對于組內對象擁有相同的屬性名和屬性值的情況，將這些組的屬性名和對應的偏移位置保存在一個隱藏類中，組內所有對象共享該信息。同時，也可以識別屬性不同的對象。示例如下:
? ??
? ? 使用Point構造了兩個對象p和q,這兩個對象具有相同的屬性名，V8將它們歸為同一個組，也就是隱藏類，這些屬性在隱藏類中有相同的偏移值，p和q共享這一信息，進行屬性訪問時，只需根據隱藏類的偏移值即可。由于JavaScript是動態類型語言，在執行時可以更改變量的類型，如果上述代碼執行之后，執行q.z=2,那么p和q將不再被認為是一個組，q將是一個新的隱藏類。(因為屬性已經不再一致了).
? ? 2.4.2 內嵌緩存
? ? ? 正常訪問對象屬性的過程是:首先獲取隱藏類的地址,然后根據屬性名查找偏移值，然后計算該屬性的地址。雖然相比以往在整個執行環境中查找減少了很大的工作量，但依然比較耗時，能不能將之前查詢的結果緩存起來，供再次訪問呢?當然是可行的，這就是內嵌緩存。
? ? ? 內嵌緩存的大致思想就是將初次查找的隱藏類和偏移值保存起來，當下次查找的時候，先比較當前對象是否是之前的隱藏類，如果是的話，直接使用之前的緩存結果，較少再次查找表的時間。當然，如果一個對象有多個屬性，那么緩存失誤的概率就會提高，因為某個屬性的類型變化之后，對象的隱藏類也會變化，就與之前的緩存不一致，需要重新使用以前的方式查找哈希表。
? 2.5 內存管理
? ? Node中通過JavaScript使用內存時就會發現只能使用部分內存(64系統下約為1.4GB,32位系統下約為0.7GB),其深層原因是V8垃圾回收機制的限制所致(如果可使用內存太大，V8在進行垃圾回收時需耗費更多的資源和事件，嚴重影響JS的執行效率).下面對內存管理進行介紹：
? ? ?內存的管理組要由分配和回收兩個部分構成。V8的內存劃分如下:
- ? Zone: 管理小塊內存。其先自己申請一塊內存，然后管理和分配一些小內存，當一塊小內存被分配之后，不能被Zone回收，只能一次性回收Zone分配的所有小內存。當一個過程需要很多內存，Zone將需要分配大量的內存，卻又不能及時回收，會導致內存不足情況。
- ? 堆:管理JavaScript使用的數據、生成的代碼、哈希表等。為方便實現垃圾回收，堆被分為三個部分:
? ? ? ? ? 年輕分代:為新創建的對象分配內存空間，經常需要進行垃圾回收。為方便年輕分代中的內容回收，可再將年輕分代分為兩半，一般用來分配，另一半在回收時負責將之前還需要保留的對象復制過來。
? ? ? ? ? 年老分代:根據需要將年老的對象、指針、代碼等數據保存起來，較少地進行垃圾回收。
? ? ? ? ? 大對象:為那些需要使用較多內存對象分配內存，當然同樣可能包含數據和代碼等分配的內存，一個頁面只分配一個對象。
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? ? ? 垃圾回收
? ? ? V8使用了分代和大數據的內存分配，在回收內存時使用精簡整理的算法標記未利用的對象，然后消除沒有標記的對象，最后整理和壓縮那些還未保存的對象，即可完成垃圾回收。
? ? ? 在V8中，使用較多的是年輕分代和年老分代。年輕分代中的對象垃圾回收主要通過Scavenge算法進行垃圾回收。在Scavenge的具體實現中，主要采用了Cheney算法:通過復制的方式實現的垃圾回收算法。它將堆內存分為兩個semispace，一個處于使用中(From空間),另一個處于閑置狀態(To空間)。當分配對象時，先是在From空間中進行分配。當開始進行垃圾回收時，會檢查From空間中的存活對象，這些存活對象將被復制到To空間中，而非存活對象占用的空間將被釋放。完成復制后，From空間和To空間的角色發生兌換。在垃圾回收的過程中，就是通過將存活對象在兩個semispace空間之間進行復制。年輕分代中的對象有機會晉升為年老分代，條件主要有兩個:一個是對象是否經歷過Scavenge回收，一個是To空間的內存占用比超過限制。
? ? ? ?對于年老分代中的對象，由于存活對象占較大比重，再采用上面的方式會有兩個問題:一個是存活對象較多，復制存活對象的效率將會很低;另一個問題依然是浪費一半空間的問題。為此，V8在年老分代中主要采用了Mark-Sweep(標記清除)標記清除和Mark-Compact(標記整理)相結合的方式進行垃圾回收。
? ?2.6 快照
? ? ? 在V8引擎啟動時，需要構建JavaScript運行環境，需要加載很多內置對象，同時也需要建立內置的函數，如Array，String，Math等。為了使V8更加整潔，加載對象和建立函數等任務都是使用JavaScript文件來實現的，V8引擎負責提供機制來支持，就是在編譯和執行JavaScript前先加載這些文件。
? ? ? V8引擎需要編譯和執行這些內置的JavaScript代碼，同時使用堆等來保存執行過程中創建的對象、代碼等，這些都需要事件。為此，V8引入了快照機制。將這些內置的對象和函數加載之后的內存保存并序列化。序列化之后的結果很容易反序列化，經過快照機制的啟動事件可以縮減幾毫秒。快照機制也可以將一些開發者認為需要的JavaScript文件序列化，以減少處理時間。不過快照機制的加載的代碼不能被CrankShaft這樣的編譯器優化，可能會存在性能問題。
? 3.V8 VS JavaScriptCore
? ? ?JavaScriptCore引擎是WebKit中默認的JavaScript引擎，也是蘋果開源的一個項目，應用較為廣泛。最初，性能不是很好，從2008年開始了一系列的優化，重新實現了編譯器和字節碼解釋器，使得引擎的性能有較大的提升。隨后內嵌緩存、基于正則表達式的JIT、簡單的JIT及字節碼解釋器等技術引入進來，JavaScriptCore引擎也在不斷的迭代和發展。
? ? ? V8引擎自誕生之日起就以性能優化作為目標，引入了眾多新技術，極大地帶動了整個業界JavaScript引擎性能的快速發展，總的來說，V8引擎較為激進，青睞可以提高性能的新技術，而JavaScriptCore引擎較為穩健，漸進式的改變著自己的性能。總的來說JavaScript引擎工作流程（包含V8和javaScriptCore）如下所示:
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? ? ?JavaScriptCore的大致流程為: 源代碼-->抽象語法樹-->字節碼-->JIT-->本地代碼。JavaScriptCore與V8有一些不同之處，其中最大的不同就是新增了字節碼的中間表示，并加入了多層JIT編譯器(如:簡單JIT編譯器、DFG JIT編譯器、LLVM等)優化性能，不停的對本地處理進行優化。（在V8的5.9版本中，新增了一個Ignition字節碼解釋器，TurboFan和Ignition結合起來共同完成JavaScript的編譯，此后V8將與JavaScriptCore有大致相同的流程，Node 8.0中V8版本為5.8）
? ? ?還有就是在數據表示方面，V8在不同的機器上使用與機器位數相匹配的數據表示，而在JavaScriptCore中句柄都是使用64位表示，其可以表示更大范圍的數字，所以即使在32位機器上，浮點類型同樣可以保存在句柄中，不再需要訪問堆中的數據，當然也會占用更多的空間。
? 4.功能擴展
? ? JavaScript引擎的主要功能是解析和執行JavaScript代碼，往往不能滿足使用者多樣化的需要，那么就可以增加擴展以提升它的能力。V8引擎有兩種擴展機制:綁定和擴展。
? ?4.1 綁定機制
? ? ?使用IDL文件或接口文件生成綁定文件，將這些文件同V8引擎一起編譯。WebKit中使用IDL來定義JavaScript,但又與IDL有所不同，有一些改變。定義一個新的接口的步驟大致如下：
- ?1.定義新的接口文件，可以在JavaScript代碼進行調用，如mymodule.MyObj.myAttr;
- ? 2.按照引擎定義的標準接口為基礎實現接口類，生成JavaScript引擎所需的綁定文件。WebKit提供了工具幫助生成所需的綁定類，根據引擎不同和引擎開發語言的不同而有所差異。V8引擎會為上述示例代碼生成v8MyObj.h(MyObj類具體的實現代碼)和V8MyObj.cpp(橋接代碼，輔助注冊橋接的函數到V8引擎)兩個綁定文件。
? ? ? JavaScript引擎綁定機制需要將擴展代碼和JavaScript引擎一塊編譯和打包，不能根據需要在引擎啟動后再注入這些本地代碼。在實際WEB開發中，開發者都是基于現有瀏覽器的，根本不可能介入到JavaScript引擎的編譯中，綁定機制有很大的局限性，但其非常高效，適用于對性能要求較高的場景。
? ? 4.2 Extension機制
? ? ? 通過V8的基類Extension進行能力擴展，無需和V8引擎一起編譯，可以動態為引擎增加功能特性，具有很大的靈活性。
? ? ? Extension機制的大致思路是,V8提供一個基類Extension和一個全局注冊函數，要想擴展JavaScript能力，需要經過以下步驟:
class MYExtension : public v8::Extension {public:MYExtension() : v8::Extension("v8/My", "native function my();") {}virtual v8::Handle<v8::FunctionTemplate> GetNativeFunction (v8::Handle<v8::String> name) {//可以根據name來返回不同的函數return v8::FunctionTemplate::New(MYExtension::MY);}static v8::Handle<v8::Value> MY(const v8::Arguments& args) {//Do sth herereturn v8::Undefined();} }; MYExtension extension; RegisterExtension(&extension);- ? ?1.基于Extension基類構建一個它的子類，并實現它的虛函數--GetNativeFunction,根據參數name來決定返回實函數：
- ? ?2.創建一個該子類的對象，并通過注冊函數將該對象注冊到v8引擎，當JavaScript調用'my'函數時就可被調用到。
? ? Extension機制是調用v8的接口注入新函數，動態擴展非常方便，但沒有綁定機制高效，適用于對性能要求不高的場景。
? 總結
? ?在過去幾年，JavaScript在很多領域得到了廣泛的應用，然而限于JavaScript語言本身的不足，執行效率不高。Google也推出了一些JavaScript網絡應用，如Gmail、Google Maps及Google Docs office等。這些應用的性能不僅受到服務器、網絡、渲染引擎以及其他諸多因素的影響，同時也受到JavaScript本身執行速度的影響。然而既有的JavaScript引擎無法滿足新的需求，而性能不佳一直是網絡應用開發者最關心的。Google就開始了V8引擎的研究，將一系列新技術引入JavaScript引擎中，大大提高了JavaScript的執行效率。相信隨著V8引擎的不斷發展，JavaScript也會有更廣泛的應用場景，前端工程師也會有更好的未來!
?那么結合上面對于V8引擎的介紹，我們在編程中應注意:
- ? 類型。對于函數，JavaScript是一種動態類型語言，JavaScriptCore和V8都使用隱藏類和內嵌緩存來提高性能，為了保證緩存命中率，一個函數應該使用較少的數據類型;對于數組，應盡量存放相同類型的數據，這樣就可以通過偏移位置來訪問。
- ? 數據表示。簡單類型數據(如整形)直接保存在句柄中，可以減少尋址時間和內存占用，如果可以使用整數表示的，盡量不要用浮點類型。
- ? 內存。雖然JavaScript語言會自己進行垃圾回收，但我們也應盡量做到及時回收不用的內存，對不再使用的對象設置為null或使用delete方法刪除會觸發隱藏類新建，需要更多的額外操作)。
- ? 優化回滾。在執行多次之后，不要出現修改對象類型的語句，盡量不要觸發優化回滾，否則會大幅度降低代碼的性能。
- ? 新機制。使用JavaScript引擎或者渲染引擎提供的新機制和新接口提高性能。
? 參考資料
- ? ? 《WebKit技術內幕》
- ? ? 《JavaScript高級程序設計》
- ? ? ?《深入淺出Node.js》
- V8 Ignition：JS 引擎與字節碼的不解之緣 - CNode技術社區
- 為什么V8引擎這么快
總結
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