V8引擎工作原理

????????之前简单总结了JS的执行机制，在Chrome浏览器中JS代码的执行离不开V8引擎，那么V8是如何工作的呢？本文将总结下这个过程。

????????由于于机器并不能理解使用高级语言所写的代码，执行程序前需要一个"翻译"过程，按照执行流程不同可以分为编译型语言（C/C++、GO）和解释型语言（Python、JavaScript）。前者编写程序执行前，通过编译器的编译过程（此过程编译器依次对源码进行词法分析、语法分析，生成抽象语法树AST，然后优化代码生成处理器可理解的机器码，编译成功才有二进制文件），输出并保存机器能懂的二进制文件，后续程序运行都是直接运行二进制文件，不再重新编译；后者每次运行则需要通过解释器对程序进行动态解释和执行（解释过程：解释器对源码进行词法分析、语法分析，生成抽象语法树AST，基于AST生成字节码，由字节码执行程序输出结果）。

V8执行过程总览

????????V8引擎执行一段JavaScript代码过程如下，既有解释器Ignition，也有编译器TurboFan[1]:

生成抽象语法树AST和执行上下文

????????首先，源代码经过词法分析、语法分析转换成抽象语法树，并生成执行上下文（执行过程环境信息）。编译型语言or解释型，都需要转换为AST才能被编译器和解释器理解，这种数据结构具体是什么样子呢？可以通过JavaScript-ast(https://www.jointjs.com/demos/abstract-syntax-tree)站点生成AST，如下图。从中可以看出AST与代码结构类似，是代码的结构化表示。

????????抽象语法树的生成主要有分词（词法分析）和解析（语法分析）像个过程。首先，分词会逐行将源码拆解为一个个token(语法上不可再分的单个字符或字符串)，图中"var"，"a"，"="，"function"表示不同属性的token。然后，解析阶段会利用分词产生的token生成AST。

此处插一句：AST是一种重要数据结构，代码转码器Babel就是借助AST将ES6代码转换为ES5代码。具体实现原理：现将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的检测流程也需要将源码转换为AST，再利用AST来检测代码规范化问题。

生成字节码

????????有了AST和执行上下文后，解释器Ignition会利用AST生成字节码。字节码是一种介于AST和机器码之间的代码，需要通过解释器将其转换为机器码后才能执行。

????????机器码的执行效率更高，但占用的空间远超字节码，所以为减少系统内存使用使用了字节码（最初V8只直接将AST转换为机器码，但是由于V8需要消耗大量内存存放机器码，对于运行在512M内存的手机上内存占用问题日益明显）。

执行代码

????????字节码生成后，解释器Ignition（除了生成字节码还可以解释执行）首先会逐行解释执行字节码；而后再Ignition执行字节码的过程中，如果发现热点代码（HotSpot，一段代码被反复执行多次），后台的编译器TurboFan会将该段热点字节码编译为执行效率更高的机器码。将热点代码通过编译器转换为机器码这一过程，也导致V8引擎具有"执行时间越久，执行效率越高"的特点，正是更多的代码成为机器码

这种字节码配合解释器和编译器的工作机制被称为即时编译（JIT），Java和Python的虚拟机也是用了这种技术实现。"字节码+JIT"技术引入了字节码，相比之前的V8将JS代码全部编译成机器码，就可以在内存和执行速度之间调节的弹性。

编译的基本单位是全局代码，或者函数！比如下载完一个js文件，先编译这个js文件,但是js文件内定义的函数是不会编译的。等调用到该函数的时候，Javascript引擎才会去编译该函数！

[1] 编译器和解释器：V8是如何执行一段JavaScript代码的？https://time.geekbang.org/column/article/131887