【JS】V8是如何执行JavaScript代码的

V8是如何执行JavaScript代码的

主要核心流程分为两步 – 编译 和 执行

1. 首先将 JavaScript代码 转换为 低级中间代码 或者 机器能够理解的机器代码 ;

2. 执行转换后的代码并输出执行结果；

高级代码为什么需要先编译再执行？

1. CPU只能识别机器代码

机器代码由 CPU 执行，可以把 CPU 看成是一个非常小的运算机器，我们可以通过 二进制的指令 和 CPU 进行沟通；

比如：给 CPU 发出 ‘1000100111011000’ 的二进制指令，这条指令的意思是将一个寄存器中的数据移到另一个寄存器中，当处理器执行到这条指令的时候，便会按照指令的意思去实现相关的操作。

注意：CPU 只能识别二进制的指令，但是对开发者而言，二进制代码难以阅读和记忆，于是我们又将二进制指令集转换为人类可以识别和记忆的符号，这就是 汇编指令集。

2. CPU能直接识别汇编语言吗

答案是：不能！

如果使用了汇编语言编写了一个程序，那么就还需要一个汇编编译器，作用是将汇编代码编程成机器代码。

并且编写汇编语言 工作量巨大，因为：
1) 不同的CPU有不同的指令集，需要为每种架构的CPU编写特定的汇编语言；
2) 编写汇编语言，我们需要了解和处理器架构相关的硬件知识；

3. 计算机如何执行高级语言

第一种：解释执行，需要先将输入的源代码通过 解析器 编译成中间代码 ，之后直接使用解释器解释执行中间代码，然后直接输出结果；

第二种：编译执行，采用这种方式也需要先将源代码转换为中间代码 ，然后我们的编译器再将中间代码编译成机器代码。通常编译成的机器代码是以二进制文件形式存储的，需要执行这段程序的时候直接执行二进制文件就可以了。

注意：无论是使用解释器进行解释执行，还是使用编译器进行编译后执行，最终源代码都需要被转换为对应平台的 本地机器指令 。

4. 编译器和解释器的优缺点

编译器：

• 优点：将源代码编译成可被CPU直接执行的机器指令，因为执行效率更高；
• 缺点：跨平台支持不好，不同CPU有不同指令集，同一套源代码需要被编译成不同机器语言；

解释器：

• 优点：更容易跨平台，解释器自身会将源代码转换为当前平台所需的机器语言；
• 缺点：执行效率低一些，因为每句源码都要经过解释器解释为可执行的机器语言；

5. 即时编译器

是一种平衡策略，平衡了编译执行和解释执行的优缺点，引入了 热点代码 机制

执行过程：

1、当程序需要迅速启动和执行的时候，解释器可以首先发挥作用，省去编译的时间，立即执行。

2、在程序运行后，随着时间的推移，编译器逐渐发挥作用，把越来越多的代码编译成本地机器指令之后，可以获取更高的执行效率。

3、当程序运行环境中内存资源限制较大，可以使用解释器执行节约内存，反之可以使用编译执行来提高效率。

比如Java程序：最初是通过解释器 解释执行 ，当Java虚拟机发现某个方法或者代码块运行特别频繁的时候，会标记其为 热点代码(Hot Spot Code)。JIT即时编译器会将这些热点代码编译成与本地机器相关的机器指令，进行各个层次的优化。

V8执行JS代码的具体流程

1. 执行之前，准备所需的基础环境

在 V8 启动执行 JavaScript 之前，它还需要准备执行 JavaScript 时所需要的一些基础环境，这些基础环境包括了 堆空间、栈空间、全局执行上下文、全局作用域、消息循环系统、内置函数 等，这些内容都是在执行 JavaScript 过程中需要使用到的。

比如：

• JavaScript 全局执行上下文就包含了执行过程中的全局信息，比如一些内置函数，全局变量等信息；
• 全局作用域包含了一些全局变量，在执行过程中的数据都需要存放在 内存 中；
• 由于 V8 采用了经典的堆和栈的管理内存管理模式，所以 V8 还需要初始化了内存中的堆和栈结构；
• 另外，要我们的 V8 系统活起来，还需要 初始化消息循环系统 ，消息循环系统包含了 消息驱动器 和 消息队列 ，它如同 V8 的心脏，不断接受消息并决策如何处理消息。

2. 准备好基础环境，向V8提交要执行的JS代码

首先，V8 会接收到要执行的 JavaScript 源代码，不过这对 V8 来说只是一堆 字符串，V8 并不能直接理解这段字符串的含义，它需要 结构化 这段字符串；

3. 结构化字符串(JS源代码)

结构化，是指信息经过分析后可 分解成多个互相关联的组成部分。各组成部分间有明确的层次结构，方便使用和维护，并有一定的操作规范；

4. 生成AST、作用域

结构化之后，就生成了 抽象语法树（AST），AST 是便于 V8 理解的结构；在生成 AST 的同时，V8 还会 生成相关的作用域，作用域中存放相关变量；

5. 生成字节码

有了 AST 和 作用域 之后，接下来就可以生成 字节码 了，字节码是介于 AST 和 机器代码 的中间代码。但是与特定类型的机器代码无关，解释器可以直接解释执行字节码 ，或者通过编译器将其编译为二进制的机器代码再执行；

6. 解释器解释执行字节码

生成字节码之后，解释器就登场了，它会 按照顺序解释执行字节码，并输出执行结果；

注意：关于热点代码

在解释执行字节码的过程中，如果发现了某一段代码会被重复多次执行，那么监控器会将这段代码标记为 热点代码。当某段代码被标记为热点代码后，V8 就会将这段字节码丢给 优化编译器，优化编译器会在后台将字节码编译成二进制代码，然后再对编译后的二进制代码执行优化操作，优化后的二进制机器代码的执行效率会得到大幅提升。如果下面再执行到这段代码时，那么 V8 会优先选择优化之后的二进制代码，这样代码的执行速度就会大幅提升。

不过，和静态语言不同的是，JavaScript 是一种非常灵活的动态语言，对象的结构和属性是可以在运行时任意修改的，而经过优化编译器 优化过的代码只能针对某种固定的结构，一旦在执行过程中，对象的结构被动态修改了，那么优化之后的代码势必会变成无效的代码，这时候优化编译器就需要执行 反优化操作，经过反优化的代码，下次执行时就会回退到解释器解释执行。

以上

Programming is an art form.