本文首发于公众号：合乎预期的 CoyPan
本文是一篇译文。
原文题目：A Deep Dive Into V8
原文链接：https://blog.appsignal.com/20…
大部分前端开发人员都会遇到一个风行词：V8。它的风行水平很大一部分是因为它将 JavaScript 的性能晋升到了一个新的程度。
是的，V8 很快。但它是如何施展它的魔力？为什么它反映如此迅速呢？
官网文档指出：V8 是谷歌开源高性能 JavaScript 和 WebAssembly 引擎，用 C ++ 编写。它次要用在 Chrome 和 Node.js 中，等等。
换句话说，V8 是一种 C ++ 开发的软件，它将 JavaScript 编译成可执行代码，即机器码。
当初，咱们开始看得更分明，Chrome 和 Node.js 只是一个桥梁，负责把 JS 代码运送到最终的目的地：在特定机器上运行的机器码。
V8 性能的另一个重要角色是它的分代和超准确的垃圾收集器。它被优化为应用低内存收集 JavaScript 不再须要的对象。
除此之外，V8 还依附一组其余的工具和个性来改良 JS 的一些固有性能。这些性能往往会使 JS 变慢（例如 JS 的动静个性）。
在本文中，咱们将更具体地探讨这些工具（Ignition 和 TurboFan）和个性。除此之外，咱们还将介绍 V8 的外部性能、编译和垃圾回收过程、单线程个性等基础知识。
从根底的开始
机器码是如何工作的呢？简略地说，机器代码是在机器内存的特定局部执行的一组十分低级的指令。
生成机器码的过程，用 C ++ 举例，大略像上面这样：
在进一步探讨之前，必须指出这是一个编译过程，它不同于 JavaScript 解释过程。实际上，编译器在过程完结时生成一个残缺的程序，而解释器作为一个程序自身工作，它通过读取指令（通常是脚本，如 JavaScript 脚本）并将其转换为可执行命令来实现工作。
解释过程能够是动静的（解释器解析并只运行以后命令）或齐全解析（即解释器在继续执行相应的机器指令之前首先齐全翻译脚本）。
回到图中，编译过程通常从源代码开始。你实现代码，保留并运行。运行的过程顺次从编译器开始。编译器是一个程序，和其余程序一样，运行在你的机器上。而后它遍历所有代码并生成对象文件。那些文件是机器代码。它们是在特定机器上运行的优化代码，这就是为什么当你从一个操作系统转移到另一个操作系统时必须应用特定的编译器。
然而你不能执行独自的对象文件，你须要把它们组合成一个文件，即家喻户晓的.exe 文件（可执行文件）。这是 Linker 的工作。
最初，Loader 是代理，负责将 exe 文件中的代码传输到操作系统的虚拟内存中。它基本上是一个运输工具。在这里，你的程序终于开始运行了。
听起来是一个漫长的过程，不是吗？
大多数时候（除非你是在银行大型机上应用汇编的开发人员），你会花工夫用高级语言编程：Java、C#、Ruby、JavaScript 等。
语言越高级，速度越慢。这就是为什么 C 和 C ++ 速度更快，因为它们十分靠近机器代码语言：汇编语言。
除了性能之外，V8 的次要长处之一是超过 ECMAScript 规范的可能性，并且了解 C ++。
JavaScript 仅限于 ECMAScript。而 V8 引擎，为了存在，必须是兼容的，但不限于 JavaScript。
具备将 C ++ 个性集成到 V8 中的能力是十分棒的。因为 C ++ 曾经倒退到十分好的 OS 操作的文件解决和内存 / 线程解决的特殊性——在 JavaScript 中领有所有这些能力是十分有用的。
如果你认真想想，Node.js 它自身也是以相似的形式诞生的。它遵循与 V8 类似的门路，外加服务器和网络性能。
单线程
如果你是一个 Node 开发者，你应该很相熟 V8 的单线程个性。一个 JS 执行上下文与线程数量成正比。
当然，V8 在后盾治理操作系统线程机制。它能够与多个线程一起工作，因为它是一个简单的软件，能够同时执行许多工作。
然而，V8 为每个 JavaScript 的执行上下文只创立一个单线程的环境。其余的都在 V8 的管制之下。
设想一下 JavaScript 代码应该进行的函数调用堆栈。JavaScript 的工作原理是将一个函数重叠在另一个函数之上，遵循每个函数的插入 / 调用程序。在达到每个函数的内容之前，咱们无奈晓得它是否调用其余函数。如果产生这种状况，那么被调用的函数将被放在堆栈中调用者的前面。
例如，当波及回调时，它们被放在堆栈的开端。
治理这个堆栈组织和过程所需的内存是 V8 的次要工作之一。
Ignition and TurboFan
自 2017 年 5 月公布的 5.9 版以来，V8 附带了一个新的 JavaScript 执行管道，它构建在 V8 的解释器 Ignition 之上。它还包含一个更新和更好的优化编译器 -TurboFan。
这些变动齐全集中在整体性能上，以及 Google 开发人员在调整引擎以适应 JavaScript 畛域带来的所有疾速而显著的变动时所面临的艰难。
从我的项目一开始，V8 的保护人员就始终在放心如何在 JavaScript 一直倒退的同时，找到一种进步 V8 性能的好办法。
当初，咱们能够看到新引擎的 Benchmarks 测试后果，曾经有了微小晋升：
Hidden Classes（暗藏类）
这是 V8 的另一个魔术。JavaScript 是一种动静语言。这意味着能够在执行期间增加、替换和删除新属性。例如，在 Java 这样的语言中，这是不可能的，在 Java 中，所有的货色（类、办法、对象和变量）都必须在程序执行之前定义，并且在应用程序启动后不能动静更改。
因为它的非凡性质，JavaScript 解释器通常基于散列函数（hash 算法）执行字典查找，以精确地晓得这个变量或对象在内存中的调配地位。
这对最初一道工序来说代价很大。在其余语言中，当对象被创立时，它们接管一个地址（指针）作为其隐式属性之一。这样，咱们就能够精确地晓得它们在内存中的地位以及要调配多少空间。
对于 JavaScript，这是不可能的，因为咱们无奈映射出不存在的内容。这就是 Hidden Classes 发挥作用的中央。
暗藏类与 Java 中的类简直雷同：动态类和固定类具备惟一的地址来定位它们。然而，V8 并不是在程序执行之前执行，而是在运行过程中，每次对象构造产生“动态变化”时执行。
让咱们看一个例子来阐明问题。思考以下代码片段：
function User(name, fone, address) {
this.name = name
this.phone = phone
this.address = address
}在 JavaScript 基于原型的个性中，每次实例化一个新的用户对象时，假如：
var user = new User("John May", "+1 (555) 555-1234", "123 3rd Ave")而后 V8 创立一个新的暗藏类。咱们称之为_User0。
每个对象在内存中都有一个对其类示意的援用。它是类指针。此时，因为咱们刚刚实例化了一个新对象，所以在内存中只创立了一个暗藏类。当初是空的。
当你在这个函数中执行第一行代码时，将在上一个根底上创立一个新的暗藏类，这次是_User1
它基本上是具备 name 属性的 User 的内存地址。在咱们的示例中，咱们没有应用仅将 name 作为属性的 user，但每次这样做时，这就是 V8 将作为援用加载的暗藏类。
name 属性被增加到内存缓冲区的偏移量 0，这意味着这将被视为最初程序中的第一个属性。
V8 还将向 _User0 暗藏类增加一个转换值。这有助于解释器了解：每次向 User 对象增加 name 属性时，必须解决从 _User0 到_User1的转换。
当调用函数中的第二行时，同样的过程再次发生，并创立一个新的暗藏类：
你能够看到暗藏类跟踪堆栈。在由转换值保护的链中，一个暗藏类通向另一个。
属性增加的程序决定了 V8 将要创立多少个暗藏类。如果您更改咱们所创立的代码段中的行的程序，那么也将创立不同的暗藏类。这就是为什么有些开发人员试图放弃重用暗藏类的程序，从而缩小开销。
Inline Caching（内联缓存）
这是 JIT（Just-in-Time）编译器中十分常见的一个术语。它与暗藏类的概念间接相干。
例如，每当你调用一个函数，将一个对象作为参数传递时，V8 会看到这个动作，而后想：“嗯，这个对象作为参数胜利地传递了两次或更屡次……为什么不把它存储在我的缓存中以备未来调用，而不是再次执行整个耗时的暗藏类验证过程？”
让咱们回顾上一个例子：
function User(name, fone, address) { // Hidden class _User0
this.name = name // Hidden class _User1
this.phone = phone // Hidden class _User2
this.address = address // Hidden class _User3
}当咱们将 User 对象的实例两次作为参数传递给函数后，V8 将跳转到暗藏类查找并间接转到偏移量的属性。这要快得多。
然而，请记住，如果更改函数中任何属性赋值的程序，则会导致不同的暗藏类，因而 V8 将无奈应用内联缓存性能。
这是一个很好的例子，阐明开发人员不应该防止更深刻地理解引擎。相同，领有这些常识将有助于代码更好地执行。
Garbage Collecting（垃圾回收）
你还记得咱们提到过 V8 在另一个线程中收集内存垃圾吗？这很有帮忙，因为咱们的程序执行不会受到影响。
V8 应用家喻户晓的“标记和扫描”策略来收集内存中的旧对象。在这种策略中，GC 扫描内存对象以“标记”它们以进行收集的阶段有点慢，因为这须要暂停代码执行。
然而，V8 是递增的，也就是说，对于每个 GC 进展，V8 尝试标记尽可能多的对象。它使所有变得更快，因为在汇合实现之前不须要进行整个执行。在大型应用程序中，性能的进步有很大的不同。
对于垃圾回收的具体内容，能够移步我之前翻译的文章：
https://segmentfault.com/a/11…
写在前面
对于 V8 更多相干内容，能够移步我之前翻译的文章：
【译】JavaScript 工作原理：V8 编译器的优化