JavaScript、Node.js與V8的關係

對於瞭解Node的開發人員，咱們都知道Node是基於Chrome V8引擎開發的能使JavaScript在服務器端運行的運行時環境（runtime environment）。一方面，它提供了多種可調用的API，如讀寫文件、網絡請求、系統信息等。另外一方面，由於CPU執行的是機器碼，它還負責將JavaScript代碼解釋成機器指令序列執行，這部分工做是由V8引擎完成。

Motivation

JavaScript 是一款擁有「自動垃圾回收」功能的編程語言。

市面上具備這樣功能的語言，通常都是擁有相對應的虛擬機的，像 Java的JVM ，C#的CLR ，PHP的Zend。

虛擬機通常實現了代碼解析，內存的管理、佈局、垃圾回收等功能。

不像C/C++這種沒有虛擬機的語言，它們須要手動管理內存。

C/C++語言編譯後的文件，是能夠直接運行的。

我認爲學習一門開發語言，除了知道一些語法上的使用，各類API的調用之外。學習相應的虛擬機也是頗有必要的。而 JavaScript 因爲其特殊的歷史緣由，並非只有 V8 一個引擎。可是目前 V8 它是業界最優秀的 JavaScript 引擎，也就成爲了一個學習樣本。

現在的 JavaScript 不只僅是用在瀏覽器端了，也由於 NodeJS 的關係得以在服務器端運行。和瀏覽器端不一樣的地方在於服務器端對資源的敏感性是很高的。當業務規模大了，併發量上來了，一些很細小的問題會放大。這時候一些小小的內存泄漏，都會釀造災難。

因此做爲一個 JavaScript 開發者，搞清楚從敲入 console.log('hello world') ，直到後面交由CPU執行的中間過程是很重要的。

這也對如何用 JavaScript 這門鬆散的語言編寫出高質量的代碼是具備指導做用的。

想真正作到 JavaScript 全棧，路漫漫其修遠兮。

NodeJS 概述

根據百度百科解釋，Node.js是一套用來編寫高性能網絡服務器的JavaScript工具包。Node.js是一個能夠快速構建網絡服務及應用的平臺，該平臺的構建是基於Chrome's JavaScript runtime，也就是說，實際上它是對GoogleV8引擎（應用於Google Chrome瀏覽器)進行了封裝。V8引 擎執行Javascript的速度很是快，性能很是好。

NodeJS並非提供簡單的封裝，而後提供API調用，若是是這樣的話那麼它就不會有如今這麼火了。Node對一些特殊用例進行了優化，提供了替代的API，使得V8在非瀏覽器環境下運行得更好。例如，在服務器環境中，處理二進制數據一般是必不可少的，但Javascript對此支持不足，所以，V8.Node增長了Buffer類，方便而且高效地 處理二進制數據。所以，Node不只僅簡單的使用了V8,還對其進行了優化，使其在各環境下更加給力。

即時編譯JIT 概述

V8採用即時編譯技術（JIT），直接將JavaScript代碼編譯成本地平臺的機器碼。宏觀上看，其步驟爲JavaScript源碼—>抽象語法樹—>本地機器碼，而且後一個步驟只依賴前一個步驟。這與其餘解釋器不一樣，例如Java語言須要先將源碼編譯成字節碼，而後給JVM解釋執行，JVM根據優化策略，運行過程當中有選擇地將一部分字節碼編譯成本地機器碼。V8不生成中間代碼，一步到位，編譯成機器碼，CPU就開始執行了。比起生成中間碼解釋執行的方式，V8的策略省去了一個步驟，程序會更早地開始運行。而且執行編譯好的機器指令，也比解釋執行中間碼的速度更快。不足的是，缺乏字節碼這個中間表示，使得代碼優化變得更困難。

V8 概述

V8 做爲一個 JavaScript 引擎，最初是服役於 Google Chrome 瀏覽器的。它隨着 Chrome 的初版發佈而發佈以及開源。如今它除了 Chrome 瀏覽器，已經有不少其餘的使用者了。諸如 NodeJS、MongoDB、CouchDB 等。

JavaScript 做爲 Prototype-Based Language , 基於它使用 Prototype 繼承的特徵，V8 使用了直譯的方式，即把 JavaScript 代碼直接編譯成機器碼( Machine Code, 有些地方也叫 Native Code )，而後直接交由硬件執行。

與傳統的「編譯-解析-執行」的流程不一樣，V8 處理 JavaScript，並無二進制碼或其餘的中間碼。

簡單來講，V8主要工做就是：「把 JavaScript 直譯成機器碼，而後運行」

但這中間，每每是一個複雜的過程，它須要處理不少的難題，諸如：

編譯優化

內存管理

垃圾回收

V8 In NodeJS/NodeJS源碼小覽

NodeJS，是怎麼引入V8的？

咱們關注 Node的源碼 目錄：

.
├── ...
├── deps
│   ├── ...
│   ├── v8
│   ├── ...
├── ...
├── lib
│   ├── ...
│   ├── buffer.js
│   ├── child_process.js
│   ├── console.js
│   ├── ...
├── node -> out/Release/node
├── ...
├── out
│   ├── ...
│   ├── Release
|         ├── node
|         ├── node.d
|         ├── obj
|             └── gen
|                 ├── ...
|                 ├── node_natives.h
|                 ├── ...
│   ├── ...
├── src
│   ├── ...
│   ├── debug-agent.cc
│   ├── debug-agent.h
│   ├── env-inl.h
│   ├── env.cc
│   ├── ...
├── 
...

須要關注的幾個目錄和文件：

/deps/v8 ：這裏是V8源碼所在文件夾，你會發現裏面的目錄結構跟 V8源碼 十分類似。NodeJS除了移植V8源碼，還在增添了一些內容。

/src ：由C/C++編寫的核心模塊所在文件夾，由C/C++編寫的這部分模塊被稱爲「Builtin Module」

/lib ：由JavaScript編寫的核心模塊所在文件夾，這部分被稱爲「Native Code」，在編譯Node源碼的時候，會採用V8附帶的 js2c.py 工具，把全部內置的JavaScript代碼轉換成C++裏面的數組，生成 out/Release/obj/gen/node_natives.h 文件。有些 Native Module 須要藉助於 Builtin Module 實現背後的功能。

/out ：該目錄是Node源碼編譯(命令行運行 make )後生成的目錄，裏面包含了Node的可執行文件。當在命令行中鍵入 node xxx.js ，實際就是運行了 out/Release/node 文件。

來張圖說明一下V8在Node運行時的總體過程。

Node在啓動的時候，就已經把 Native Module，Builtin Module 加載到內存裏面了。後來的 JavaScript 代碼，就須要經過 V8 進行動態編譯解析運行。