V8編譯流水線-惰性解析/字節碼

V8在編譯JS的過程當中，並不會將全部的JS解析成中間代碼，主要緣由以下：瀏覽器

若是所有解析和編譯，會增長編譯時間，延長用戶的等待時間。
解析完成的機器碼會放在內存中，若是所有解析完成，內存佔用量會很大。

基於以上緣由，因此JS虛擬機實現了惰性解析。惰性解析就是解析器在解析的過程當中，若是遇到函數聲明，就會跳過函數內部的代碼，僅僅生成頂層代碼的AST和字節碼。其中閉包會讓V8的解析過程變的複雜。緩存

1. 惰性解析

1.1 閉包

閉包的三個特性：

JS語言容許在函數內部定義新的函數。
能夠在內部函數中訪問父函數中定義的變量。變量的查找按照詞法做用域鏈來查找。
由於函數是一等公民，因此函數能夠做爲返回值。

function foo() {
	let a = 1
    return function bar(b) {
    	return a + b
    }
}
複製代碼

當函數引用閉包時，函數執行完成，會從棧中彈出，函數中的變量和做用域會被銷燬，可是閉包中引用的父函數變量會依然保存到內存中，沒有被銷燬掉。處理這個任務的模塊叫預解析器。markdown

1.2 預解析器

V8引入預解析器，當解析頂層代碼的時候，若是遇到一個函數，預解析器並不會直接跳過該函數，而是對該函數作一次快速的預解析。閉包

預解析的做用：

檢查語法錯誤
檢查函數內部是否引用了外部變量，若是引用了外部變量，預解析器會將棧中的變量賦值到堆中，在下次執行該函數時，直接使用堆中的引用。

1.3 總結

V8的惰性解析是指解析器在解析過程當中，若是遇到函數聲明，則跳過函數內部代碼，僅生成頂層代碼的AST和字節碼。利用惰性解析能夠加速JS的編譯速度和節約內存。架構

V8解析函數的時候，會使用預解析器快速解析函數內部是否包含了外部函數聲明的變量，若是引用了，就會將該變量複製存放到堆中，即便當前函數執行完也不會釋放該變量，從而實現閉包的功能。函數

2. 字節碼

字節碼就是編譯過程當中的中間代碼，是機器代碼的抽象，V8中的字節碼有兩個做用：優化

解釋器直接解釋執行字節碼。
優化編譯器能夠將字節碼編譯爲二進制代碼，而後執行二進制代碼。

2.1 機器代碼緩存

在瀏覽器執行JS以前，早期的V8會先編譯JS爲未優化過的二進制機器代碼，而後執行二進制代碼。若是瀏覽器再次打開相同的頁面，並且JS沒有修改過，此時再編譯就會浪費CPU的資源，因此瀏覽器引入二進制代碼緩存，把編譯後的二進制代碼緩存在內存中，省去編譯的時間。spa

V8使用兩種策略來緩存生成的代碼：

V8第一次執行代碼，編譯源JS代碼，並將編譯後的二進制代碼緩存在內存中，這種方式叫內存緩存。而後經過JS源文件的字符串在內存中查找編譯後的二進制代碼。當執行時，會先去內存中查找是否編譯過。
V8除了內存緩存外，還將代碼緩存到硬盤上，這樣即便關閉瀏覽器，下次重開瀏覽器並執行時，也能夠重複使用編譯好的JS代碼。

2.2 字節碼下降內存佔用

採用緩存是典型的以空間換時間的策略，犧牲存儲空間換取執行速度。JS編譯成二進制後，二進制文件十分佔內存，V8爲了提高啓動速度，採用惰性編譯，這樣能解決部份內存佔用的問題。可是若是函數中有較多的閉包，會致使閉包中的代碼沒法緩存。因此只緩存頂層代碼是不完美的，因此V8引入字節碼來繼續下降V8執行時的內存佔用。3d

上圖看出，字節碼的佔用空間遠小於二進制代碼，因此能夠針對字節碼來進行操做優化。同時瀏覽器緩存全部的字節碼。雖然字節碼的執行速度稍慢機器碼，可是採用字節碼能有效下降內存，並提升代碼啓動速度。code

2.3 字節碼如何提升代碼啓動速度

JS代碼啓動流程圖：

解釋器能夠快速生成字節碼，優化編譯器雖然須要更長的時間來處理，可是最終會產生更高效的機器碼，這就是V8在使用的模型，它的解釋器叫Ignition，是全部引擎中最快的解釋器。V8的優化編譯器叫TurboFan，由它生成高度優化的機器碼。

2.4 字節碼如何下降代碼複雜度

引入字節碼，能夠統一將字節碼轉換爲不一樣平臺的二進制代碼（機器碼），不用再去針對不一樣的CPU去作兼容。並且字節碼的執行過程跟CUP執行二進制代碼相似，也下降了轉換底層代碼的工做量。

2.5 總結

早期的V8在啓動時，直接將JS源碼編譯爲二進制的機器碼，可是會產生兩個問題：

時間問題：編譯時間太久。
空間問題：緩存編譯後的二進制代碼會佔用更多的內存。

爲了解決上述問題，V8進行了重構，引入了中間的字節碼。字節碼優點有三點：

解決啓動時間問題：生成字節碼的時間會更短。
解決空間問題：字節碼佔用內存比二進制的機器碼佔用內存更少，而且使用緩存會大大下降內存的使用。
代碼架構清晰：簡化程序複雜度，使得V8移植到不一樣的CUP架構平臺更加容易。