V8引擎是如何工作？

不知名網(wǎng)友發(fā)布于2019-08-23 13:00 / 3534人閱讀

摘要：是開發(fā)的引擎它是開源的，而且是用編寫的。本文的目的是展示和理解如何工作，以便為客戶端或服務器端應用程序生成優(yōu)化的代碼。將如何處理這種情況事實上，每當構(gòu)造函數(shù)聲明一個屬性并跟蹤隱藏類的變化時，就會創(chuàng)建一個新的隱藏類。

V8是google開發(fā)的JavaScript引擎, 它是開源的，而且是用C++編寫的。它是用于客戶端（Google Chrome）和服務器端（node.js）JavaScript應用程序。

V8最初旨在提高Web瀏覽器中JavaScript執(zhí)行的性能。為了提升速度，V8將JavaScript代碼轉(zhuǎn)換為更高效的機器語言，而不是使用解釋器。它通過實現(xiàn) JIT（即時編譯器）將JavaScript代碼編譯成機器代碼，就像許多現(xiàn)代JavaScript引擎（如SpiderMonkey或Rhino（Mozilla））所做的那樣。與V8的主要區(qū)別在于它不會產(chǎn)生字節(jié)碼或任何中間代碼。

本文的目的是展示和理解 V8如何工作，以便為客戶端或服務器端應用程序生成優(yōu)化的代碼。如果您已經(jīng)在問自己“我應該關(guān)心JavaScript性能嗎？”那么我將回答Daniel Clifford（技術(shù)主管和V8團隊經(jīng)理）的一句話：“這不僅僅是讓您當前的應用程序運行得更快，而是關(guān)于實現(xiàn)你過去從未做過的事情“。

隱藏的class

JavaScript是一種基于原型的語言：no classes，并且使用克隆過程創(chuàng)建對象（原型鏈）。JavaScript也是動態(tài)類型的：類型和類型信息不是顯式的，屬性可以動態(tài)添加到對象中或從中刪除。有效訪問類型和屬性是V8的首要挑戰(zhàn)。而不是使用類似字典的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲對象屬性和進行動態(tài)查找來解析屬性位置（就像大多數(shù)JavaScript引擎一樣），V8在運行時創(chuàng)建隱藏類，以便具有內(nèi)部表示類型系統(tǒng)和改善屬性訪問時間。

讓我們有一個Point函數(shù)和兩個Point對象的創(chuàng)建：

https://p1.ssl.qhimg.com/t016...

如果布局相同（這里是這種情況），則p和q屬于由V8創(chuàng)建的相同隱藏類。這突出了使用隱藏類的另一個優(yōu)點：它允許V8對屬性相同的對象進行分組。這里p和q有一定的代碼優(yōu)化。

現(xiàn)在，讓我們假設我們想在我們的q對象之后添加一個z屬性，就在它聲明之后（對于動態(tài)類型語言來說這是完全沒問題的）。

V8將如何處理這種情況？事實上，每當構(gòu)造函數(shù)聲明一個屬性并跟蹤隱藏類的變化時，V8 就會創(chuàng)建一個新的隱藏類。為什么？因為如果創(chuàng)建了兩個對象（p和q）并且在創(chuàng)建后將成員添加到第二個對象（q），則V8需要保留最后創(chuàng)建的隱藏類（對于第一個對象p）并創(chuàng)建一個新對象（對于第二個對象q）與新成員。

https://p4.ssl.qhimg.com/t01c...

每次創(chuàng)建一個新的隱藏類時，前一個隱藏類都會更新一個類轉(zhuǎn)換，指示必須使用哪個隱藏類。

因此：

初始化構(gòu)造函數(shù)中的所有對象成員（因此實例稍后不會更改類型）

始終以相同的順序初始化對象成員

代碼優(yōu)化

因為V8為每個屬性創(chuàng)建一個新的隱藏類，所以應該將隱藏的類創(chuàng)建保持在最低限度。為此，請盡量避免在創(chuàng)建對象后添加屬性，并始終以相同的順序初始化對象成員（以避免創(chuàng)建不同的隱藏類樹）。

[Update ]另一個技巧：單態(tài)操作是僅對具有相同隱藏類的對象起作用的操作。當我們調(diào)用一個函數(shù)時，V8會創(chuàng)建一個隱藏類。如果我們用不同的參數(shù)類型再次調(diào)用它，V8需要創(chuàng)建另一個隱藏類：首選單態(tài)代碼到多態(tài)代碼

有關(guān)V8如何優(yōu)化JavaScript代碼的更多示例 標記值

為了有效地表示數(shù)字和JavaScript對象，V8表示具有 32位值。它使用一個位來知道它是一個對象（flag = 1）還是一個整數(shù)（flag = 0），這里稱為SMall Integer或 SMI ，因為它的31位。然后，如果數(shù)值大于31位，則V8將對該數(shù)字進行選擇，將其變?yōu)殡p精度并創(chuàng)建一個新對象以將數(shù)字放入其中。

代碼優(yōu)化：盡可能使用31位帶符號數(shù)字，以避免對JavaScript對象進行消耗性能的封裝操作。

數(shù)組

V8使用兩種不同的方法來處理數(shù)組：

快速元素：專為那些鍵組非常緊湊的陣列而設計。它們具有線性存儲緩沖區(qū)，可以非常有效地訪問它。

字典元素：專為稀疏數(shù)組而設計，它們內(nèi)部沒有所有元素。它實際上是一個哈希表，它的性能消耗比“快速元素”更昂貴。

代碼優(yōu)化：確保V8使用“快速元素”來處理數(shù)組，換句話說，避免使用稀疏數(shù)組。另外，盡量避免預先分配大型數(shù)組。最后，不要刪除數(shù)組中的元素：它使鍵集稀疏。

 a = new Array();
for (var b = 0; b < 10; b++) {
  a[0] |= b;  // Oh no!
}
//vs.
a = new Array();
a[0] = 0;
for (var b = 0; b < 10; b++) {
  a[0] |= b;  // Much better! 2x faster.
}

此外，雙精度陣列更快 - 數(shù)組的隱藏類跟蹤元素類型，并且僅包含雙精度的數(shù)組是未裝箱的（這會導致隱藏的類更改）。但是，由于裝箱和拆箱，粗心操作陣列會導致額外的工作 - 例如

var a = new Array();
a[0] = 77;   // Allocates
a[1] = 88;
a[2] = 0.5;   // Allocates, converts
a[3] = true; // Allocates, converts

效率低于：

var a = [77, 88, 0.5, true];

V8如何編譯JavaScript代碼？ V8有兩個編譯器！

一個“完整”編譯器，可以為任何JavaScript生成良好的代碼。此編譯器的目標是快速生成代碼。為了實現(xiàn)其目標，它不進行任何類型分析，也不了解類型。相反，它使用內(nèi)聯(lián)緩存或“IC”策略來在程序運行時優(yōu)化有關(guān)類型的知識。IC效率非常高，速度可提高20倍。

優(yōu)化編譯器，可為大多數(shù)JavaScript語言生成出色的代碼。它稍后會重新編譯熱門功能。優(yōu)化編譯器從內(nèi)聯(lián)緩存中獲取類型，并決定如何更好地優(yōu)化代碼。但是，某些語言功能尚不支持，例如try / catch塊。（try / catch塊的解決方法是在函數(shù)中編寫“非穩(wěn)定”代碼并在try塊中調(diào)用函數(shù)）

代碼優(yōu)化：V8還支持去優(yōu)化：優(yōu)化編譯器從內(nèi)聯(lián)緩存中對不同類型做出假設，如果這些假設無效則會進行去優(yōu)化。例如，如果生成的隱藏類不是預期的類，則V8會拋棄優(yōu)化的代碼并返回到完整編譯器以從內(nèi)聯(lián)緩存中再次獲取類型。此過程很慢，應該通過在優(yōu)化后嘗試不更改功能來避免。

資源

谷歌I / O 2012“與V8打破JavaScript速度限制”，V8團隊的技術(shù)主管兼經(jīng)理Daniel Clifford：視頻和幻燈片。

V8：一個開源JavaScript引擎：Lars Bak，V8核心工程師的視頻。

Nikkei Electronics Asia博客文章：為什么新的谷歌V8引擎如此之快？

博客評論由Disqus提供

譯者注：
關(guān)于本文中提到的一些知識點，做一些簡單的只是擴展，希望對你們理解本文有一些幫助；
1、 "JavaScript has no classes"
雖然JavaScript是面向?qū)ο蟮恼Z言，但它不是基于類的語言 - 它是基于原型的語言。
在js和java或其他“基于類”的編程語言中類的工作方式之間存在一些深刻的差異。
相關(guān)討論
2、快速元素和字典元素
快速或字典元素：元素的第二個主要區(qū)別是它們是快速還是字典模式。快速元素是簡單的VM內(nèi)部數(shù)組，其中屬性索引映射到元素存儲中的索引。但是，這種簡單的表示對于非常大的稀疏/多孔數(shù)組而言是相當浪費的，其中只占用很少的條目。在這種情況下，我們使用基于字典的表示來節(jié)省內(nèi)存，但代價是訪問速度稍慢：

const sparseArray = [];
sparseArray[9999] = "foo"; // Creates an array with dictionary elements.
sparseArray.length
// 10000
sparseArray[0]
// undefined

在這個例子中，分配一個包含10k條目的完整數(shù)組會相當浪費。相反，V8會創(chuàng)建一個字典來存儲鍵值描述符三元組。在這種情況下，密鑰是"9999"，并且使用值"foo"和默認描述符。鑒于我們沒有辦法在HiddenClass上存儲描述符詳細信息，只要您使用自定義描述符定義索引屬性，V8就會轉(zhuǎn)向減慢元素：

const array = [];
Object.defineProperty(array, 0, {value: "fixed" configurable: false});
console.log(array[0]);      // Prints "fixed".
array[0] = "other value";   // Cannot override index 0.
console.log(array[0]);      // Still prints "fixed".

引用文檔