JavaScript运行原理

浏览器的内核

不同的浏览器有不同的内核组成

  • Gecko:早期被Netscape和Mozilla Firefox浏览器浏览器使用;
  • Trident:微软开发,被IE4~IE11浏览器使用,但是Edge浏览器已经转向Blink;
  • Webkit:苹果基于KHTML开发、开源的,用于Safari,Google Chrome之前也在使用;
  • Blink:是Webkit的一个分支,Google开发,目前应用于Google Chrome、Edge、Opera等;
  • 等等...

我们经常说的浏览器内核指的是浏览器的排版引擎(layout engine),也称为浏览器引擎(browser engine)、页面渲染引擎(rendering engine) 或样版引擎

浏览器内核由两部分组成

  • webCore:负责HTML解析、布局、渲染等等相关的工作;
  • JavaScriptCore:解析、执行JavaScript代码;

JavaScript引擎

JavaScript引擎帮助我们将JavaScript代码翻译成CPU指令来执行

常见的JavaScript引擎有哪些呢?

  • SpiderMonkey:第一款JavaScript引擎,由Brendan Eich开发(也就是JavaScript作者);
  • Chakra:微软开发,用于IT浏览器;
  • JavaScriptCore:WebKit中的JavaScript引擎,Apple公司开发;
  • V8:Google开发的强大JavaScript引擎,也帮助Chrome从众多浏览器中脱颖而出;
  • 等等…

V8引擎架构

v8引擎的原理:

[图片上传失败...(image-37e5c4-1677855716202)]

  • Parse模块会将JavaScript代码转换成AST(抽象语法树),这是因为解释器并不直接认识JavaScript代码;
    • 如果函数没有被调用,那么是不会被转换成AST的;
  • Ignition是一个解释器,会将AST转换成ByteCode(字节码) 同时会收集TurboFan优化所需要的信息(比如函数参数的类型信息,有了类型才能进行真实的运算);
    • 如果函数只调用一次,Ignition会执行解释执行ByteCode;
  • TurboFan是一个编译器,可以将字节码编译为CPU可以直接执行的机器码;
    • 如果一个函数被多次调用,那么就会被标记为热点函数,那么就会经过TurboFan转换成优化的机器码,提高代码的执行性能;
    • 但是,机器码实际上也会被还原为ByteCode,这是因为如果后续执行函数的过程中,类型发生了变化(比如sum函数原来执行的是 number类型,后来执行变成了string类型),之前优化的机器码并不能正确的处理运算,就会逆向的转换成字节码;

V8引擎的解析图:

[图片上传失败...(image-8ba930-1677855716203)]

JavaScript源码解析的过程

  • Blink将源码交给V8引擎,Stream获取到源码并且进行编码转换;
  • Scanner会进行词法分析(lexical analysis),词法分析会将代码转换成tokens;
  • 接下来tokens会被转换成AST树,经过Parser和PreParser:
    • Parser就是直接将tokens转成AST树架构;
    • PreParser称之为预解析,为什么需要预解析呢?
      • 这是因为并不是所有的JavaScript代码,在一开始时就会被执行。那么对所有的JavaScript代码进行解析,必然会 影响网页的运行效率;
      • 所以V8引擎就实现了Lazy Parsing(延迟解析)的方案,它的作用是将不必要的函数进行预解析,也就是只解析暂 时需要的内容,而对函数的全量解析是在函数被调用时才会进行;
      • 比如我们在一个函数outer内部定义了另外一个函数inner,那么inner函数就会进行预解析;
  • 生成AST树后,会被Ignition转成字节码(bytecode),之后的过程就是代码的执行过程(后续会详细分析)。

JavaScript的执行过程

初始化全局对象

js引擎会在执行代码之前,会在堆内存中创建一个全局对象:Global Object(GO)

  • 该对象 所有的作用域(scope)都可以访问;
  • 里面会包含Date、Array、String、Number、setTimeout、setInterval等等;
  • 其中还有一个window属性指向自己;

执行上下文栈

js引擎内部有一个执行上下文栈(Execution Context Stack,简称ECS),它是用于执行代码的调用栈。

ECS 执行的是全局的代码块:

  • 全局的代码块为了执行会构建一个 Global Execution Context(GEC);
  • GEC会 被放入到ECS中 执行;

GEC被放入到ECS中里面包含两部分内容:

  • 第一部分:在代码执行前,在parser转成AST的过程中,会将全局定义的变量、函数等加入到GlobalObject中, 但是并不会赋值; 这个过程也称之为变量的作用域提升(hoisting)
  • 第二部分:在代码执行中,对变量赋值,或者执行其他的函数;

函数执行上下文

执行的过程中执行到一个函数时,就会根据函数体创建一个函数执行上下文(Functional Execution Context,简称FEC),并且压入到EC Stack中。

FEC中包含三部分内容:

  1. 在解析函数成为AST树结构时,会创建一个Activation Object(AO)
    1. AO中包含形参、arguments、函数定义和指向函数对象、定义的变量;
  2. 作用域链:由VO(在函数中就是AO对象)和父级VO组成,查找时会一层层查找;
  3. this绑定的值

作用域提升练习

let n = 100
function foo() {
    n = 300
}
foo()
console.log(n);


// 输出 undefined,200
function foo() {
    console.log(n);
    var n = 200
    console.log(n);
}
var n = 100
foo()


// 输出 undefined
var a = 100
function foo() {
    console.log(a);
    return
    var a = 100
}
foo()


// 输出 报错,找不到a
function foo() {
    var a = b = 100
}
foo()
// console.log(a);
console.log(b);


var n = 100
function foo1() {
    console.log(n);
}
function foo2() {
    var n = 200
    console.log(n);
    foo1()
}
foo2()
console.log(n);
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