V8引擎优化机制之隐藏类和内联缓存

咱们知道Javascript做为一种动态语言，性能方面与c#,Java之类的静态语言相比存在着必定的差距。而随着Web技术的发展，对Javascript的执行效率提出愈来愈高的要求。为了追求更好的性能，V8引擎借鉴了大量的静态语言编译技术来优化引擎的执行效率。好比V8引擎放弃生成中间字节码，而是直接从AST(抽象语法树)生成机器语言。与静态语言不一样, javascript的程序在执行期间须要反复检查数据类型。所以，V8引擎中存在两种机制来优化这个过程。

hidden class 隐藏类

对于动态类型语言来讲，因为类型的不肯定性，在方法调用过程当中，语言引擎每次都须要进行动态查询，这就形成大量的性能消耗，从而下降程序运行的速度。大多数的Javascript 引擎会采用哈希表的方式来存取属性和寻找方法。而为了加快对象属性和方法在内存中的查找速度，V8引擎引入了隐藏类(Hidden Class)的机制，起到给对象分组的做用。在初始化对象的时候，V8引擎会建立一个隐藏类，随后在程序运行过程当中每次增减属性，就会建立一个新的隐藏类或者查找以前已经建立好的隐藏类。每一个隐藏类都会记录对应属性在内存中的偏移量，从而在后续再次调用的时候能更快地定位到其位置。

function Person(name, age) {
    this.name = name;
    this.age = age;
}

var xiaoming = new Person("xiaoming", 32);
var lisi = new Person("lisi", 20);

xiaoming.email = "xiaoming@qq.com";
xiaoming.job = "teacher";

lisi.job = "chef";
lisi.email = "lisi@qq.com";
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观察以上代码，当初始化Person对象的时候， 最开始会建立一个C0的隐藏类,该类不带有任何属性。随后在调用构造器函数的时候，随着属性的增长，引擎会生成C1，C2的过渡隐藏类，隐藏类内部会记录属性的偏移量（offset)。之因此存在过渡隐藏类是为了在多个对象间可以共享隐藏类。

这里，注意到xiaoming和lisi两个对象使用的是同一个构造函数，因此它们会共享同一个隐藏类C2。随后虽然xiaoming和lisi两个对象都添加了job和email两个属性，但因为初始化顺序不一样，会生成不一样的隐藏类。

不一样初始化顺序的对象，所生成的隐藏类是不同的。所以，在实际开发过程当中，应该尽可能保证属性初始化的顺序一致，这样生成的隐藏类能够获得共享。同时，尽可能在构造函数里就初始化全部对象成员，减小隐藏类的产生。

inline caching 内联缓存

仅拥有隐藏相似乎还不够，毕竟引擎在执行过程当中还须要查找隐藏类。为了取得更好的性能，V8引擎加入了内联缓存(Inline Caching)技术来优化运行时查找对象及其属性的过程。这项技术其实很古老了，最初是应用在Smalltalk虚拟机上。核心原理就是在运行过程当中，收集类型信息，从而可让引擎在后续运行过程当中利用这些类型信息做出预判。

对于动态查询优化来讲，最简单的方式是利用缓存来保留最常使用的查询结果。每次调用对象上的方法或属性的时候先查询缓存，若是命中则直接使用缓存结果。若是未命中，就查询隐藏类来获取结果。内联缓存也是基于这个思想。可是若是想要进一步优化查询效率，应该怎么作呢？ 考虑到在程序中类型不多发生改变，内联缓存技术会直接将查询结果写入调用方法中，来避免查询缓存。可是万一类型在程序执行中途发生变化了怎么办？对于这种状况，内联缓存会在直接调用以前验证类型，这些验证类型的代码叫作"前导代码"。

var arr = [1, 2, 3, 4];
arr.forEach((item) => console.log(item.toString());
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像上面这段代码，数字1在第一次toString()方法时会发起一次动态查询，并记录查询结果。当后续再调用toString方法时，引擎就能根据上次的记录直接获知调用点，再也不进行动态查询操做。

再来考虑下面这个状况：

var arr = [1, '2', 3, '4'];
arr.forEach((item) => console.log(item.toString());
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能够看到，调用toString方法的对象类型常常发生改变，这就会致使缓存失效。为了防止这种状况发生，V8引擎采用了 polymorphic inline cache (PIC) 技术， 该技术不只仅只缓存最后一次查询结果，还会缓存屡次的查询结果（取决于记录上限）。

参考资料

blog.sessionstack.com/how-javascr…

blog.sessionstack.com/how-does-ja…

github.com/sq/JSIL/wik…

richardartoul.github.io/jekyll/upda…