JavaScript-V8引擎

1、浏览器内核-渲染引擎

渲染就是根据描述或者定义构建一个数据模型，生成图形的过程。

浏览器内核就是将页面（Html、Css、JavaScript）构建成可视化、可听化的多媒体结果。

咱们也能够将浏览器内核称之为"渲染引擎"，渲染引擎常常作的事情就是将Html、Css、JavaScript文本或者其余的资源文件转换成咱们浏览器网页。

2、JavaScript引擎

2.1JavaScript引擎(JavaScript Engine)

当咱们在执行一段代码时，真正赋予这段代码生命的就是JavaScript引擎(JavaScript Engine)。JavaScript引擎是一个专门处理JavaScript脚本的虚拟机，通常会附带在网页浏览器之中。

JavaScript引擎有许多种:

• V8 — 开源，由 Google 开发，用 C ++ 编写。
• Rhino — 由 Mozilla 基金会管理，开源，彻底用 Java 开发。
• SpiderMonkey — 是第一个支持 Netscape Navigator 的 JavaScript 引擎，目前正供 Firefox 使用。
• JavaScriptCore — 开源，以Nitro形式销售，由苹果为Safari开发。
• KJS — KDE 的引擎，最初由 Harri Porten 为 KDE 项目中的 Konqueror 网页浏览器开发。
• Chakra (JScript9) — Internet Explorer。
• Chakra (JavaScript) — Microsoft Edge。
• Nashorn, 做为 OpenJDK 的一部分，由 Oracle Java 语言和工具组编写。
• JerryScript —  物联网的轻量级引擎。

而最为你们熟知的无疑是V8引擎，他用于Chrome浏览器和Node中。

JavaScript引擎从头至尾负责整个JavaScript程序的编译和执行过程。

2.2渲染引擎和JavaScript引擎的关系

• 渲染引擎经过调用接口来处理JavaScript的逻辑。
• JavaScript引擎经过桥接接口来访问渲染引擎的DOM、CSSDOM等。

2.3JavaScript引擎如何工做？

JavaScript引擎主要组成部分：

• 编译器：负责语法分析和代码生成。
• 解析器：负责接收字码节和解析执行字码节。
• JIT工具：将字码节或者抽象语法树转换为本地代码（可执行代码）。
• 垃圾回收器和分析工具（Profiler）：负责垃圾回收和收集引擎中的信息，帮助改善引擎的性能和功效。

JavaScript本质上是一种解释型语言，与编译型语言不一样的是它须要一遍执行一边解析，而编译型语言在执行时已经完成编译，可直接执行，有更快的执行速度。

3、JavaScript-V8引擎的编译和执行

3.1数据表示

• 基本数据类型：Boolean、Number、String、Null、Undefined、Symbol、BigInt（起草第二阶段，可是之后在JavaScript中使用时板上钉钉的事情了）
• 对象类型（Array、Object、Date、Error等等）。 在V8中，数据表示分为两部分：

1. 数据的实际内容，它们是变长的，并且内容的类型也不同。
2. 数据的句柄，大小是固定的，包含指向第一部分数据的指针。

3.2句柄Handle

V8须要进行垃圾回收，并须要移动这些数据内容，若是直接使用指针的话就会出问题或者须要比较大的开销。使用句柄就不存在这些问题，只须要修改句柄中的指针便可，使用者使用的仍是句柄，它自己没有发生变化。

3.3内存堆和调用栈

• mory Heap(内存堆) — 内存分配地址的地方
• Call Stack(调用栈) — 代码执行的地方

3.3编译执行过程

编译和执行

4、V8内存分配

4.1小内存区块Zone类

管理一系列的小块内存，这些小内存的生命周期相似，可使用一个Zone对象。 Zone对象先对本身申请一块内存，而后管理和分配一些小内存。当一块小内存被分配以后，不能被Zone回收，只能一次性回收Zone分配的全部小内存。例如：抽象语法树的内存分配和使用，在构建以后，会生成本地代码，而后其内存被一次性所有收回，效率很是高。

  可是有一个严重的缺陷，当一个过程须要不少内存，Zone将须要分配大量的内存，却又不能及时回收，会致使内存不足状况。   

4.2堆内存

V8使用堆来管理JavaScript使用的数据、以及生成的代码、哈希表等。为了更方便地实现垃圾回收，同不少虚拟机同样，V8将堆分红三个部分。年轻代、年老代、和大对象。

5、V8的垃圾回收机制

5.1新生代Scavenge（清除）算法

主要采用Cheney（人名）算法。一种采用复制的方式实现的垃圾回收算法。   

一、将新生代堆内存分一为二，每一部分空间称为semispace。其中一个处于使用之中的称为from空间，另外一个处于闲置称为to空间。

二、当咱们分配对象时，先是在From空间中进行分配。

三、垃圾回收时，检查from空间内的存活对象，一是否经历过清除回收，二to空间是否已经使用了25%（保证新分配有足够的空间）。 

四、将这些存活对象复制到to空间中。非存活对象占用的空间将会被释放。

五、完成复制后，from空间与to空间角色发生对换。

   注：实际使用的堆内存是新生代中的两个semispace空间大小，和老生代所用内存大小之和。

  如何判断对象是否存活呢？做用域？是一套存储和查询变量的规则。这套规则决定了内存里对象可否访问。

  特色：清除算法是典型的牺牲空间换取时间的算法，没法大规模地应用到全部回收中，却很是适合应用在新生代生命周期短的变量。

5.2Mark-Sweep老生代标记清除

一、 标记阶段遍历堆中的全部对象，并标记活着的对象

二、 清除阶段，只清除没有被标记的对象。

  最大的问题是，在进行一次标记清除以后会出现不连续的状态。这种内存碎片会对后续的内存分配形成问题。极可能须要分配一个大对象时，全部的碎片空间都没法完成，就会提早触发垃圾回收，而此次全量回收是没必要要的。

5.3Mark-Compact老生代标记整理

  在标记清除的基础上发展而来，在整理的过程当中

一、 将活着的对象往一段移动

二、 移动完成后，直接清理掉边界外的内存

5.4Incremental Marking增量标记

  垃圾回收的过程都须要将应用逻辑暂停下来。为了下降全量回收带来的停顿时间，在标记阶段，将本来一口气要完成的动做改成增量标记。垃圾回收与应用逻辑交替执行到标记阶段完成。最大停顿时间较少的1/6左右.

  后续还引入了延迟清理与增量整理，让清理和整理动做也变成增量式的。

6、Javascript的V8引擎为何快

• 针对上下文的Snapshot技术

什么是上下文（Contexts）？实际是JS应用程序的运行环境，避免应用程序的修改相互影响，例如一个页面js修改内置对象方法toString，不该该影响到另外页面。chrome浏览器每一个process只有一个V8引擎实例，浏览器中的每一个窗口、iframe都对应一个上下文。

• Built-in的js代码

利用JS自表达内置对象、方法，如上面代码实现Math.min方法，从而V8在实现代码转译时只需注重基本操做，以%符号开头的函数来自V8运行时函数。

• 创建AST（Abstract SyntaxTree）时内存的管理。

V8在创建AST后，对其进行汇编生成动态机器语言，因此AST在code generated后须要回收；针对AST创建过程当中多结点内存申请和一次性回收的特色，V8使用了内存段链表管理，并结合scopelock模式，实现少数申请（Segment，8KB~1MB）、屡次分配AST结点、一次回收各个Segment的管理方式，既能避免内存碎片，又能够避免遍历AST结点逐个回收内存

• CompileCache避免相同代码重复编译

对于一段JS代码，在开始进行词法分析前，会从编译缓存区CompilationCache查找该段代码是否已经被编译过，若是是，则直接取出编译过的机器代码，并返回，这样下降CPU的使用率，换来内存空间必定的占用；若是一个页面中重复加载ＪＳ文件，这方法的提速是很明显的；这种作法应该有平衡对比过。

• 属性的快速访问

V8没有像其它JS Engine使用词典结构或红黑树实现的map来管理属性，而是在每一个对象附加一个指针，指向hidden class（若是第一次建立该类型对象，则新建hidden class）；当对象每添加一个属性时，将新建一个class（记录了每一个属性的位移/位置），而原来的class指向新class，即创建起一个hidden class的转换链表。

• Heap堆内存管理

• Inline caching减小函数调用开销

函数绑定发生在运行时，因此没法经过method tables定位函数入口；经过该技术能够记录函数入口，避免重复查找。

• 一次性编译生成机器语言

通常JS engine会在AST生成后，将之编译为中间语言（bytecode）,在执行时候再解析这些bytecode；Java 也一样编译为这些bytecode，再采用VM（实现跨平台）做为解释器，为了提升效能，Java采用混杂方式，把无关平台、经常使用的代码编译为机器代码。V8则是一次性把AST编译为机器语言。从assembler相关文件头的Copyright能够看出，这些不一样平台（ia32, arm）下的编译器，原型来自Sun Microsystems。

参考：juejin.im/post/5d7f86…

参考：www.cxymsg.com/guide/mecha…

参考：blog.csdn.net/xinghuowuzh…