「譯」JavaScript 到底是如何工做的？（第一部分）

• 原文地址：How Does JavaScript Really Work? (Part 1)
• 原文做者：Priyesh Patel
• 譯者：Chor

若是你是一個 JS 開發者或者是正在學習這門語言的學生，很大機率上你會遇到雙字母詞"V8"。在這篇文章中，我將會爲你簡述不一樣的 JS 引擎並深刻探究 V8 引擎的工做機制。文章的第二部分涵蓋了內存管理的概念，不久後將發佈。

這篇文章是由 Bit (GitHub) 帶來的。做爲一個共享組件的平臺，Bit 幫助每一個人構建模塊化的 JavaScript 應用程序，在項目和團隊之間輕鬆地共享組件，同時實現更好&更快的構建。試試看。

編程語言是如何工做的？

在開始講解 JavaScript 以前，咱們首先要理解任意一門編程語言的基本工做方式。電腦是由微處理器構成的，咱們經過書寫代碼來命令這臺小巧但功能強大的機器。可是微處理器能理解什麼語言？它們沒法理解 Java，Python 等語言，而只懂機器碼。
用機器語言或彙編語言編寫企業級代碼是不可行的，所以咱們須要像 Java，Python 這樣配帶一個解釋器或者編譯器用於將其轉換爲機器碼的高級語言。

編譯器和解釋器

編譯器/解釋器能夠用它處理的語言或任何其餘語言來編寫。

解釋器： 一行一行地快速讀取和翻譯文件。這就是 JavaScript 最初的工做原理。

編譯器： 編譯器提早運行並建立一個文件，其中包含了輸入文件的機器碼轉換。

有兩種途徑能夠將 JavaScript 代碼轉換爲機器碼。編譯代碼時，機器對代碼開始運行前將要發生的事情有更好的理解，這將加快稍後的執行速度。不過，在這個過程以前須要花費時間。

另外一方面，解釋代碼時，執行是當即的，所以要更快，可是缺少優化致使它在大型應用程序下運行緩慢。

建立 ECMAScript 引擎的人很聰明，他們集兩者之長開發了 JIT(Just-in-time) 編譯器。JavaScript 同時被編譯和解釋，但實際實現和順序取決於引擎。咱們將會看到 V8 團隊採用的是什麼策略。

從 JavaScript 到機器碼

就 JavaScript 而言，有一個引擎將其轉換爲機器碼。和其餘語言相似，引擎能夠用任何語言來開發，所以這樣的引擎不止一個。

• V8 是谷歌針對 Chorme 瀏覽器的引擎實現。
• SpiderMonkey 是第一個引擎，針對網景瀏覽器開發，現用於驅動 FireFox。
• JavaScriptCore 是蘋果針對 Safari 瀏覽器使用的引擎。

還有不少，若是你想知道 Internet Explorer 背後的引擎，查看這個維基百科頁面.

ECMAScript

面對這麼多的引擎，你可能會問：我能夠開發本身的引擎嗎？能夠，只要遵循 ECMAScript 標準。

若是咱們打算作一個翻譯器，那麼就必須知道這兩門語言的有效字。咱們已經知道機器語言中什麼是有效的了，可是對於 JavaScript，這是須要進行標準化的。

JavaScript 的標準化工做是由 Ecma 國際組織負責的，相關規範被稱爲 ECMAScript 或者 ES。所以，當你看到一篇文章/視頻提到「ES7 有什麼新特性？」時，你就知道它表明的是 ECMAScript 標準中新增的 JS 特性。

V8 引擎

部分歷史

谷歌針對瀏覽器開發了谷歌地圖，而這對瀏覽器的處理能力提出了很高的要求。那時的 JavaScript 實現尚不足以快速地運行地圖。谷歌想要吸引更多的用戶使用這項服務，從而進行廣告銷售並牟利。基於這個緣由，這項服務必須快速且穩定。所以谷歌本身用 C++ 開發了 V8 引擎並在 2008 年啓用，它的速度很快，或者就像一些人說的，它的速度是最快的。

解析和構建樹

JavaScript 文件進入引擎後，解析器進行詞法解析，它將代碼分解成 token 以肯定它們的含義。這些 token 組成了AST(抽象語法樹)。

編譯器在語義分析中驗證語言元素和關鍵詞的正確用法，而 ASTs 在這個過程當中扮演着重要的角色。以後，ASTs 被用於生成實際的字節碼或者機器碼。

引擎的核心

• 咱們以前談到，JavaScript 是由 Ignition 這個解釋器解釋的，同時由 TurboFan 這個 JIT 優化編譯器進行編譯。
• 首先，前面步驟生成的 ASTs 傳遞給解釋器，該解釋器迅速生成未通過優化的機器碼，而且其執行是無延遲的。
• Profiler 在代碼運行時進行觀察，找出能夠進行優化的地方。例如，一個‘for’循環跑了 100 次，可是每次迭代產生的結果都是同樣的。
• 使用這個分析器後，任何未優化的代碼都將傳遞給編譯器以進行優化，同時生成機器碼，它最終會替換掉以前由解釋器生成的未優化代碼中的對應部分。
• 隨着分析器和編譯器不斷地更改字節碼，JavaScript 的執行性能逐漸提升。

更多歷史

在V8 的 5.9 版本推出以前，它使用兩個優化編譯器和一個基線編譯器。

• 基線編譯器 full-codegen 迅速生成未優化的機器碼。
• 兩個優化編譯器 Crankshaft 和 TurboFan 用於優化代碼。

JavaScript 增長了新的特性後，架構的複雜度上升，維護相同的管道對 V8 團隊來講變得更加困難了。若是你想閱讀更多相關的舊方法以及轉向新管道的緣由，能夠訪問他們的網站。

放眼將來

隨着更多進一步提高性能的研究的進行，V8 引擎的工做機制在將來還可能發生變化。此外，隨着 Webassembly 逐漸成形，可能會向管道添加額外步驟。

結論

ECMAScript 引擎的實現有不少，其中以谷歌的 V8 最爲出名。但願這篇文章的簡述不只能夠幫助你理解 JavaScript 的工做原理，還能從大致上瞭解一門編程語言的工做原理。若是你想了解 V8 團隊的將來計劃或者引擎的細節，這裏有一篇很不錯的博客。

本文的第二部分將會在不久後發佈，其中將談到內存堆，棧，事件循環以及更多與 JavaScript 代碼執行相關的概念。敬請關注！

若是你不清楚 Node.js 在其中的做用，我這裏碰巧寫了一篇不錯的文章：
What exactly is Node.js?)