[译]JavaScript 到底是如何工做的？（第一部分）

• 原文地址：How Does JavaScript Really Work? (Part 1)
• 原文做者：Priyesh Patel

若是你是一个 JS 开发者或者是正在学习这门语言的学生，很大几率上你会遇到双字母词"V8"。在这篇文章中，我将会为你简述不一样的 JS 引擎并深刻探究 V8 引擎的工做机制。文章的第二部分涵盖了内存管理的概念，不久后将发布。

这篇文章是由 Bit (GitHub) 带来的。做为一个共享组件的平台，Bit 帮助每一个人构建模块化的 JavaScript 应用程序，在项目和团队之间轻松地共享组件，同时实现更好&更快的构建。试试看。

1.编程语言是如何工做的？

在开始讲解 JavaScript 以前，咱们首先要理解任意一门编程语言的基本工做方式。电脑是由微处理器构成的，咱们经过书写代码来命令这台小巧但功能强大的机器。可是微处理器能理解什么语言？它们没法理解 Java，Python 等语言，而只懂机器码。 用机器语言或汇编语言编写企业级代码是不可行的，所以咱们须要像 Java，Python 这样配带一个解释器或者编译器用于将其转换为机器码的高级语言。

1.1编译器和解释器

编译器/解释器能够用它处理的语言或任何其余语言来编写。

解释器： 一行一行地快速读取和翻译文件。这就是 JavaScript 最初的工做原理。

编译器： 编译器提早运行并建立一个文件，其中包含了输入文件的机器码转换。

有两种途径能够将 JavaScript 代码转换为机器码。编译代码时，机器对代码开始运行前将要发生的事情有更好的理解，这将加快稍后的执行速度。不过，在这个过程以前须要花费时间。

另外一方面，解释代码时，执行是当即的，所以要更快，可是缺少优化致使它在大型应用程序下运行缓慢。

建立 ECMAScript 引擎的人很聪明，他们集两者之长开发了 JIT(Just-in-time) 编译器。JavaScript 同时被编译和解释，但实际实现和顺序取决于引擎。咱们将会看到 V8 团队采用的是什么策略。

2.从 JavaScript 到机器码

就 JavaScript 而言，有一个引擎将其转换为机器码。和其余语言相似，引擎能够用任何语言来开发，所以这样的引擎不止一个。

• V8 是谷歌针对 Chorme 浏览器的引擎实现。
• SpiderMonkey 是第一个引擎，针对网景浏览器开发，现用于驱动 FireFox。
• JavaScriptCore 是苹果针对 Safari 浏览器使用的引擎。

还有不少，若是你想知道 Internet Explorer 背后的引擎，查看这个维基百科页面.

2.1 ECMAScript

面对这么多的引擎，你可能会问：我能够开发本身的引擎吗？能够，只要遵循 ECMAScript 标准。

若是咱们打算作一个翻译器，那么就必须知道这两门语言的有效字。咱们已经知道机器语言中什么是有效的了，可是对于 JavaScript，这是须要进行标准化的。

JavaScript 的标准化工做是由 Ecma 国际组织负责的，相关规范被称为 ECMAScript 或者 ES。所以，当你看到一篇文章/视频提到“ES7 有什么新特性？”时，你就知道它表明的是 ECMAScript 标准中新增的 JS 特性。

3.V8 引擎

3.1 部分历史

谷歌针对浏览器开发了谷歌地图，而这对浏览器的处理能力提出了很高的要求。那时的 JavaScript 实现尚不足以快速地运行地图。谷歌想要吸引更多的用户使用这项服务，从而进行广告销售并牟利。基于这个缘由，这项服务必须快速且稳定。所以谷歌本身用 C++ 开发了 V8 引擎并在 2008 年启用，它的速度很快，或者就像一些人说的，它的速度是最快的。

3.2 解析和构建树

JavaScript 文件进入引擎后，解析器进行词法解析，它将代码分解成 token 以肯定它们的含义。这些 token 组成了AST(抽象语法树)。

编译器在语义分析中验证语言元素和关键词的正确用法，而 ASTs 在这个过程当中扮演着重要的角色。以后，ASTs 被用于生成实际的字节码或者机器码。

3.3 引擎的核心

• 咱们以前谈到，JavaScript 是由 Ignition 这个解释器解释的，同时由 TurboFan 这个 JIT 优化编译器进行编译。
• 首先，前面步骤生成的 ASTs 传递给解释器，该解释器迅速生成未通过优化的机器码，而且其执行是无延迟的。
• Profiler 在代码运行时进行观察，找出能够进行优化的地方。例如，一个‘for’循环跑了 100 次，可是每次迭代产生的结果都是同样的。
• 使用这个分析器后，任何未优化的代码都将传递给编译器以进行优化，同时生成机器码，它最终会替换掉以前由解释器生成的未优化代码中的对应部分。
• 随着分析器和编译器不断地更改字节码，JavaScript 的执行性能逐渐提升。

3.4 更多历史

在V8 的 5.9 版本推出以前，它使用两个优化编译器和一个基线编译器。

• 基线编译器 full-codegen 迅速生成未优化的机器码。
• 两个优化编译器 Crankshaft 和 TurboFan 用于优化代码。

JavaScript 增长了新的特性后，架构的复杂度上升，维护相同的管道对 V8 团队来讲变得更加困难了。若是你想阅读更多相关的旧方法以及转向新管道的缘由，能够访问他们的网站。

3.5 放眼将来

随着更多进一步提高性能的研究的进行，V8 引擎的工做机制在将来还可能发生变化。此外，随着 Webassembly 逐渐成形，可能会向管道添加额外步骤。

4.结论

ECMAScript 引擎的实现有不少，其中以谷歌的 V8 最为出名。但愿这篇文章的简述不只能够帮助你理解 JavaScript 的工做原理，还能从大致上了解一门编程语言的工做原理。若是你想了解 V8 团队的将来计划或者引擎的细节，这里有一篇很不错的博客。

本文的第二部分将会在不久后发布，其中将谈到内存堆，栈，事件循环以及更多与 JavaScript 代码执行相关的概念。敬请关注！

若是你不清楚 Node.js 在其中的做用，我这里碰巧写了一篇不错的文章： What exactly is Node.js?