V8是如何執行JavaScript代碼的？详情 - 前端,javascript,v8 南玖日志

前言

一般來講，電腦是不能直接運行我們的javascript代碼的，它需要一個翻譯程序將人類能夠理解的編程語言 JavaScript，翻譯成機器能夠理解的機器語言。目前市面上有很多種 JavaScript 引擎，諸如 SpiderMonkey、V8、JavaScriptCore 等。而由谷歌開發的開源項目 V8 是當下使用最廣泛的 JavaScript 虛擬機，全球有超過 25 億枱安卓設備，而這些設備中都使用了 Chrome 瀏覽器，所以我們寫的 JavaScript 應用，大都跑在 V8 上。

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什麼是V8

在 V8 出現之前，所有的 JavaScript 虛擬機所採用的都是解釋執行的方式，這是 JavaScript 執行速度過慢的一個主要原因。而 V8 率先引入了即時編譯（JIT）的雙輪驅動的設計，這是一種權衡策略，混合編譯執行和解釋執行這兩種手段，給 JavaScript 的執行速度帶來了極大的提升。通俗點理解就是：V8是一個高性能的JavaScript解析執行引擎

對與很多開發者來説，V8就像是一個黑盒，我們將一段代碼丟給這個黑盒，它便會返回結果，我們只知道V8 的主要職責是用來編譯執行 JavaScript 代碼的，並沒有深入瞭解過它的工作原理。

下面我們就來深入瞭解一下V8到底是如何執行JavaScript代碼的。

為什麼需要編譯這一過程？

我們先從 CPU 是怎麼執行機器代碼講起，你可以把 CPU 看成是一個非常小的運算機器，我們可以通過二進制的指令和 CPU 進行溝通，比如我們給 CPU 發出“1000100111011000”的二進制指令，這條指令的意思是將一個寄存器中的數據移動到另外一個寄存器中，當處理器執行到這條指令的時候，便會按照指令的意思去實現相關的操作。為了能夠完成複雜的任務，工程師們為 CPU 提供了一大堆指令，來實現各種功能，我們就把這一大堆指令稱為指令集（Instructions），也就是機器語言。

CPU 能直接識別彙編語言嗎？

顯然是不行的，如果你使用匯編編寫了一段程序，你還需要一個彙編編譯器，其作用是將彙編代碼編程成機器代碼

計算機執行高級語言的基本方式

一般來講，計算機執行高級語言的方式有以下兩種：

解釋執行

改方式需要先將輸入的源代碼通過解析器編譯成中間代碼，之後直接使用解釋器解釋執行中間代碼，然後直接輸出結果。

編譯執行

採用這種方式時，也需要先將源代碼轉換為中間代碼，然後我們的編譯器再將中間代碼編譯成機器代碼。通常編譯成的機器代碼是以二進制文件形式存儲的，需要執行這段程序的時候直接執行二進制文件就可以了。還可以使用虛擬機將編譯後的機器代碼保存在內存中，然後直接執行內存中的二進制代碼。

即便是JavaScript一門語言，也有好幾種流行的虛擬機，它們之間的實現方式也存在着部分差異，比如Chrome使用的是V8虛擬機，Safari使用的是JavaScript Core虛擬機，而Firefox則使用的是TraceMonkey虛擬機。

V8是如何執行JavaScript代碼的？

作為JavaScript的主流虛擬機，V8是如何編譯執行JavaScript代碼的呢？它採用的是我們上面介紹的解釋執行、編譯執行中的哪一種呢？

解釋執行的啓動速度快，但是執行速度比較慢，而編譯執行的啓動速度慢，但是執行速度比較快，所以為了權衡兩種方法各自的優缺點，V8採用的是兩種方法結合的方式進行編譯執行JavaScript代碼。

V8執行JavaScript代碼流程圖

從這張圖的左側部分我們可以看出，V8在啓動執行JavaScript代碼之前，它需要初始化好執行環境，這些環境包括：堆空間、棧空間、全局執行上下文、全局作用域、循環系統♻️、內置函數等，這些內容都是在JavaScript執行過程中需要使用到的。

在初始化完執行環境後，就可以向V8提交需要執行的JavaScript代碼了。

V8在接收到JavaScript代碼後，並不會立即執行，因為V8並不能直接理解JavaScript代碼的含義，這對於它來説只不過就是一段字符串而已。它需要將代碼結構化生成抽象語法樹（AST），在生成抽象語法樹的同時，V8還會生成相應的作用域。
有了AST和作用域後，就可以生成字節碼了，字節碼是介於AST和機器代碼之間的中間代碼。
生成字節碼後，解釋器就會按照順序解釋執行字節碼，並輸出執行結果。
解釋器在執行字節碼的過程中，如果發現某段代碼被多次重複執行，那麼這段代碼就會被標記成熱點代碼。
當某段代碼被標記成熱點代碼後，V8就會將這段代碼交給優化編輯器，優化編輯器會在後台將字節碼編譯為二進制代碼，然後再對編譯後的二進制代碼進行優化操作，優化後的二進制機器代碼的執行效率就會大幅提升。