摘要：引擎可以用標準解釋器或即時編譯器來實現，即時編譯器以某種形式將代碼編譯為字節碼。這里的主要區別在于不生成字節碼或任何中間代碼。請注意，不使用中間字節碼表示法，不需要解釋器。這允許在正常執行期間非常短的暫停。

本系列的第一篇文章重點介紹了引擎，運行時和調用棧的概述。第二篇文章將深入V8的JavaScript引擎的內部。我們還會提供一些關于如何編寫更好的JavaScript代碼的技巧。

JavaScript引擎是執行JavaScript代碼的程序或解釋器。JavaScript引擎可以用標準解釋器（interpreter）或即時編譯器（just-in-time compiler）來實現，即時編譯器以某種形式將JavaScript代碼編譯為字節碼。

流行的JavaScript引擎：

V8：開源，Google開發，C++，Chrome瀏覽器

Rhino：開源，Mozilla開發，Java

SpiderMonkey：第一個JavaScript引擎，網景瀏覽器（之前）和Firefox（現在）

JavaScriptCore：開源，蘋果Safari瀏覽器

Chakra（JSscript9）：Internet Explorer瀏覽器

Chakra（JavaScript）：Microsoft Edge瀏覽器

V8引擎是由Google構建的，用C++開發并且開源，與其它的引擎不同的是，V8還是Node.js的運行時環境。

V8最初設計用于提高瀏覽器內部JavaScript執行的性能。為了獲得速度，V8將JavaScript代碼轉換為更高效的機器代碼（machine code），而不是使用解釋器。它通過實現JIT（Just-In-Time）編譯器（如SpiderMonkey或Rhino，等許多現代JavaScript引擎）將JavaScript代碼編譯為機器代碼。這里的主要區別在于V8不生成字節碼或任何中間代碼。

在V8引擎的v5.9版本出來之前，V8有兩個編譯器：
full-codegen：一個簡單而且速度非常快的編譯器，可以生成簡單且相對較慢的機器代碼。
Crankshaft：一種更復雜（Just-In-Time）的優化編譯器，可以生成高度優化的代碼。

V8引擎還在內部使用多個線程：

主線程完成預定的任務：獲取你的代碼，編譯它然后執行它

一個多帶帶的線程用于編譯，當這個多帶帶的線程優化代碼時，主線程可以繼續執行

一個Profiler線程，它會告訴運行時我們花了很多時間，使得Crankshaft能夠優化它們

一些線程處理垃圾處理器掃描

當第一次執行JavaScript代碼時，V8利用full-codegen，直接將解析的JavaScript翻譯成機器代碼而無需任何轉換。這使它可以非常快速地開始執行機器代碼。請注意，V8不使用中間字節碼表示法，不需要解釋器。

當您的代碼運行一段時間后，Profiler線程已經收集了足夠的數據以確定哪種方法應該進行優化。

接下來，Crankshaft優化從另一個線程開始。它將JavaScript抽象語法樹翻譯為稱為Hydrogen的高級靜態單分配（SSA）表示，并嘗試優化該hydrogen圖。大多數優化都是在這個級別完成的。

第一次優化是提前盡可能多地嵌入代碼。 內聯是將被調用函數的主體替換為調用網站（調用該函數的代碼行）的過程。 這個簡單的步驟可以讓以下優化變得更有意義。

JavaScript是一種基于原型的語言：沒有類，對象的創建是通過克隆實現的。JavaScript也是一種動態編程語言，它意味著屬性可以在實例化后輕松添加或從對象中移除。

大多數JavaScript解釋器使用字典式結構（基于哈希函數）來存儲對象屬性值在內存中的位置。這種結構使得檢索JavaScript中的屬性的值比在Java或C＃等非動態編程語言中的計算更昂貴。在Java中，所有對象屬性都是在編譯之前由固定的對象布局確定的，并且不能在運行時動態添加或刪除（當然，C＃的動態類型是另一個主題）。因此，屬性的值（或指向這些屬性的指針）可以作為連續緩沖區存儲在內存中，每個值之間都有一個固定偏移量。偏移量的長度可以根據屬性類型輕松確定，但在運行時可以更改屬性類型的JavaScript中不可行。

由于使用字典查找內存中對象屬性的位置效率非常低，因此V8使用不同的方法：隱藏類。隱藏類的工作方式與Java等語言中使用的固定對象布局（類）類似，除了它們是在運行時創建的?，F在，讓我們看看他們實際的樣子：

function Point(x, y) {
    this.x = x;
    this.y = y;
}
var p1 = new Point(1, 2);

當“new Point(1, 2)”被執行時， V8引擎會創建一個名為C0的隱藏類。

由于Point還未定義任何屬性，因此“C0”為空。

一旦執行了第一條語句“this.x = x”（在“Point”函數內部），V8將創建第二個隱藏類“C1”，它基于“C0”?！癈1”描述了可以找到屬性x的存儲器中的位置（相對于對象指針）。在這種情況下，“x”存儲在偏移量0處，這意味著在內存中將點對象視為連續緩沖區時，第一個偏移量將對應于屬性“x”。 V8還將用“類別轉換”更新“C0”，該類別轉換指出如果將屬性“x”添加到點對象，隱藏類應從“C0”切換到“C1”。 下面的點對象的隱藏類現在是“C1”。

每次將新屬性添加到對象時，舊的隱藏類都會使用到新隱藏類的轉換路徑進行更新。隱藏類轉換非常重要，因為它們允許隱藏類在以相同方式創建的對象之間共享。如果兩個對象共享一個隱藏類并向它們添加了相同的屬性，則轉換將確保兩個對象都接收到相同的新隱藏類以及隨附的所有優化代碼。

當執行語句“this.y = y”（同樣，在“this.x = x”語句之后的Point函數內部）時，將重復此過程。

創建一個名為“C2”的新隱藏類，將類轉換添加到“C1”，指出如果將屬性“y”添加到Point對象（已包含屬性“x”），則隱藏類應更改為 “C2”，點對象的隱藏類更新為“C2”。

隱藏類轉換取決于將屬性添加到對象的順序。 看看下面的代碼片段：

function Point(x, y) {
    this.x = x;
    this.y = y;
}

var p1 = new Point(1, 2);
p1.a = 5;
p1.b = 6;

var p2 = new Point(3, 5);
p2.b = 7;
p2.a = 8; 

現在，您可能認為對于p1和p2，將使用相同的隱藏類和轉換。事實上卻不是。對于“p1”，首先添加屬性“a”，然后添加屬性“b”。然而，對于“p2”，首先分配“b”，然后是“a”。 因此，由于不同的轉換路徑，“p1”和“p2”以不同的隱藏類結束。在這種情況下，以相同順序初始化動態屬性好得多，以便隱藏的類可以重用。

V8利用另一種技術來優化稱為內聯緩存的動態類型化語言。內聯緩存依賴于觀察到對相同方法的重復調用傾向于發生在相同類型的對象上。在這里可以找到關于內聯緩存的深入解釋。

我們將討論內聯緩存的一般概念（如果您沒有時間通過??上面的深入解釋）。

那么它是怎樣工作的？ V8維護一個對象類型的緩存，這些對象在最近的方法調用中作為參數傳遞，并使用這些信息來預測將來作為參數傳遞的對象的類型。如果V8能夠對傳遞給方法的對象的類型做出很好的假設，那么它可以繞過確定如何訪問對象屬性的過程，而是使用以前查找存儲的信息到對象的隱藏課程。

那么隱藏類和內聯緩存的概念如何相關？無論何時在特定對象上調用方法，V8引擎都必須執行對該對象的隱藏類的查找，以確定訪問特定屬性的偏移量。在相同隱藏類的兩次成功調用之后，V8省略了隱藏類查找，并簡單地將該屬性的偏移量添加到對象指針本身。對于該方法的所有未來調用，V8引擎都假定隱藏的類沒有更改，并使用從以前的查找存儲的偏移量直接跳轉到特定屬性的內存地址。這大大提高了執行速度。

內聯緩存也是為什么相同類型的對象共享隱藏類非常重要的原因。如果您創建兩個具有相同類型和不同隱藏類的對象（就像我們之前的示例中那樣），V8將無法使用內聯緩存，因為即使這兩個對象的類型相同，它們對應的隱藏類為其屬性分配不同的偏移量。

一旦Hydrogen圖被優化，Crankshaft將其降低到稱為Lithium的較低級表示。大部分的Lithium實施都是特定于架構的。寄存器分配發生在這個級別。

最終，Lithium被編譯成機器碼。然后發生其他事情，稱為OSR：堆棧替換。在我們開始編譯和優化那些耗時較長的方法之前，我們可能會運行它。V8不會忘記它剛剛緩慢執行的內容，以再次優化版本開始。相反，它會轉換我們擁有的所有上下文（堆棧，寄存器），以便我們可以在執行過程中切換到優化版本。這是一項非常復雜的任務，考慮到除了其他優化之外，V8最初還是將代碼內聯。 V8不是唯一能夠做到的引擎。

有一種叫做去最佳化的保護措施可以做出相反的轉變，并在引擎的假設不再成立的情況下恢復到非優化的代碼。

對于垃圾收集，V8采用了傳統的標記清除方式來清理老一代。標記階段應該停止JavaScript執行。為了控制GC成本并使執行更加穩定，V8使用增量標記：不是遍歷整個堆，而是試圖標記每個可能的對象，它只走過堆的一部分，然后恢復正常執行。下一個GC停止將從先前堆走過的地方繼續。這允許在正常執行期間非常短的暫停。如前所述，掃描階段由多帶帶的線程處理。

隨著2017年早些時候發布V8 5.9，引入了新的執行流程。這個新的管道在實際的JavaScript應用程序中實現了更大的性能改進和顯著的內存節省。

新的執行流程建立在Ignition，V8的解釋器和TurboFan，V8的最新優化編譯器之上。

您可以查看V8團隊關于此主題的博客文章。

自從V8.5版本問世以來，V8團隊一直在努力跟上新的JavaScript語言特性，而V8團隊已經不再使用V8版本的full-codegen和Crankshaft（自2010年以來服務于V8的技術）。這些功能需要進行優化。

這意味著整體V8將有更簡單和更可維護的架構。

這些改進僅僅是一個開始。 新的Ignition和TurboFan管道為進一步優化鋪平了道路，這將在未來幾年提升JavaScript性能并縮小V8在Chrome和Node.js中的占用空間。

最后，這里有一些關于如何編寫優化的，更好的JavaScript的技巧和竅門。 您可以輕松地從上述內容中獲取這些內容，但是，為了方便起見，以下是摘要：

對象屬性的順序：始終以相同的順序實例化對象屬性，以便可以共享隱藏類和隨后優化的代碼。

動態屬性：在實例化之后向對象添加屬性將強制隱藏類更改，并減慢為先前隱藏類優化的所有方法。相反，在其構造函數中分配所有對象的屬性。

方法：重復執行相同方法的代碼將比僅執行一次（由于內聯緩存）執行許多不同方法的代碼運行得更快。

數組：避免稀疏數組，其中的鍵不是增量數字。稀疏數組中沒有每個元素都是哈希表。這種陣列中的元素訪問費用較高。另外，盡量避免預分配大型數組。隨著你的成長，成長會更好。最后，不要刪除數組中的元素。它使密鑰稀疏。

標記值：V8用32位來表示對象和數字。由于它的31位，它使用1個bit來知道它是一個對象（flag = 1）還是一個稱為SMI（SMall Integer）的整數（flag = 0）。然后，如果數字值大于31位，V8會將該數字框起來，將其變成雙精度值并創建一個新對象以將該數字放入其中。嘗試盡可能使用31位有符號數字以避免將昂貴的裝箱操作轉換為JS對象。