详解V8是如何执行一段JavaScript代码原理

前言

了解 V8 的执行机制，能帮助你从底层了解 JavaScript，也能帮助你深入理解语言转换器 Babel、语法检查工具 ESLint、前端框架 Vue 和 React 的一些底层实现机制。因此，了解 V8 的编译流程能让你对语言以及相关工具有更加充分的认识。

要深入理解 V8 的工作原理，你需要搞清楚一些概念和原理，比如编译器（Compiler）、解释器（Interpreter）、抽象语法树（AST）、字节码（Bytecode）、即时编译器（JIT）等概念。

编译器和解释器

之所以存在编译器和解释器，是因为机器不能直接理解我们所写的代码，所以在执行程序之前，需要将我们所写的代码“翻译”成机器能读懂的机器语言。按语言的执行流程，可以把语言划分为编译型语言和解释型语言。

编译型语言在程序执行之前，需要经过编译器的编译过程，并且编译之后会直接保留机器能读懂的二进制文件，这样每次运行程序时，都可以直接运行该二进制文件，而不需要再次重新编译了。比如 C/C++、GO 等都是编译型语言。

而由解释型语言编写的程序，在每次运行时都需要通过解释器对程序进行 动态解释和执行。比如 Python、JavaScript 等都属于解释型语言。

编译器 和 解释器 是如何“翻译”代码的呢？具体流程你可以参考下图：

1. 生成抽象语法树（AST）和执行上下文

编译器或者解释器后续的工作都需要依赖于 AST，而不是源代码。

Babel 的工作原理就是先将 ES6 源码转换为 AST，然后再将 ES6 语法的 AST 转换为 ES5 语法的 AST，最后利用 ES5 的 AST 生成 JavaScript 源代码。

ESLint 是一个用来检查 JavaScript 编写规范的插件，其检测流程也是需要将源码转换为 AST，然后再利用 AST 来检查代码规范化的问题。

通常，生成 AST 需要经过两个阶段：

第一阶段是分词（tokenize），又称为 词法分析。其作用是将一行行的源码拆解成一个个语法上不可能再分的、最小的单个字符或字符串。

第二阶段是解析（parse），又称为 语法分析。其作用是将上一步生成的数据，根据语法规则转为 AST。如果源码符合语法规则，这一步就会顺利完成。但如果源码存在语法错误，这一步就会终止，并抛出一个“语法错误”。有了 AST 后，那接下来 V8 就会生成该段代码的执行上下文。

2. 生成字节码

有了 AST 和执行上下文后，那接下来的第二步，解释器 Ignition 就登场了，它会根据 AST 生成字节码，并解释执行字节码。

字节码就是介于 AST 和机器码之间的一种代码。但是与特定类型的机器码无关，字节码需要通过解释器将其转换为机器码后才能执行。使用字节码可以减少系统的内存使用。

3. 执行代码

生成字节码之后，接下来就要进入执行阶段了。解释器 Ignition 除了负责生成字节码之外，它还有另外一个作用，就是解释执行字节码。

在 Ignition 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。

其实字节码配合解释器和编译器是最近一段时间很火的技术，比如 Java 和 Python 的虚拟机也都是基于这种技术实现的，我们把这种技术称为 即时编译（JIT）。具体到 V8，就是指解释器 Ignition 在解释执行字节码的同时，收集代码信息，当它发现某一部分代码变热了之后，TurboFan 编译器便闪亮登场，把热点的字节码转换为机器码，并把转换后的机器码保存起来，以备下次使用。

JavaScript 的性能优化

对于优化 JavaScript 执行效率，应该将优化的中心聚焦在 单次脚本的执行时间 和 脚本的网络下载 上，主要关注以下三点：

提升单次脚本的执行速度，避免 JavaScript 的长任务霸占主线程，这样可以使得页面快速响应交互。

避免大的内联脚本，因为在解析 HTML 的过程中，解析和编译也会占用主线程。

减少 JavaScript 文件的容量，因为更小的文件会提升下载速度，并且占用更低的内存。以上就是详解V8是如何执行一段JavaScript代码原理的详细内容，更多关于V8 执行JavaScript原理的资料请关注编程网其它相关文章！