V8引擎是如何工作的

JavaScript引擎也是一个应用程序，是JavaScript的执行环境，是浏览器的组成部分，每个浏览器对应的JavaScript引擎不同，chrome是v8，firefox是SpiderMonkey，safari是Nitro

Blink 是谷歌浏览器的渲染引擎，V8 是 Blink 的内置 JavaScript 引擎

Scanner

scanner 是一个扫描器，用于对纯文本的 JavaScript 代码进行词法分析。它会将代码分析为 token

token:是指语法上不能再分割的最小单位，可能是单个字符，也可能是一个字符串

const a = 20

[
  {
    "type": "Keyword",
    "value": "const"
  },
  {
    "type": "Identifier",
    "value": "a"
  },
  {
    "type": "Punctuator",
    "value": "="
  },
  {
    "type": "Numeric",
    "value": "20"
  }
]

代码对应token集合

Parser

parser 模块可以理解为是一个解析器。解析过程是一个语法分析的过程，它会将词法分析结果 tokens 转换为抽象语法树「Abstract Syntax Tree」，同时会验证语法，如果有错误就抛出语法错误。

parser 的解析有两种情况，预解析与全量解析

JavaScript代码转为AST - esprima

{
  "type": "Program",
  "body": [
    {
      "type": "VariableDeclaration",
      "declarations": [
        {
          "type": "VariableDeclarator",
          "id": {
            "type": "Identifier",
            "name": "a"
          },
          "init": {
            "type": "Literal",
            "value": 20,
            "raw": "20"
          }
        }
      ],
      "kind": "const"
    }
  ],
  "sourceType": "script"
}

代码对应抽象语法树

预解析 pre-parsing: Layze

代码中有大量未被使用的部分，若全都进行Full-parsing ，解析过程会浪费许多实际，做无用功

预解析的方案，它在提高代码执行效率上起到了非常关键的作用。它有如下特点

预解析会跳过未被使用的代码
不会生成 AST，会产生不带有变量引用和声明的 scopes 信息
解析速度快
根据规范抛出特定的错误

function foo1() {
  console.log('foo1')
}
function foo2() {
  console.log('foo2')
}

foo2();

只有foo2被执行，foo1就是被预解析，但会生成作用域链 [[scope]]

全量解析 Full-parsing: Eage

检测到代码会被执行或立即执行时，会生成AST，即全量解析

解析被使用的代码
生成 AST
构建具体的 scopes 信息，变量的引用，声明等
抛出所有的语法错误

全量解析后会创建执行上下文（定义变量/方法） 作用域与作用域链的信息是在预解析阶段就已经明确了

// 声明时未调用，因此会被认为是不被执行的代码，进行预解析
function foo() {
  console.log('foo')
}

// 声明时未调用，因此会被认为是不被执行的代码，进行预解析
function fn() {}

// 函数立即执行，只进行一次全量解析
(function bar() {

})()

// 执行 foo，那么需要重新对 foo 函数进行全量解析，此时 foo 函数被解析了两次 
foo();

如果在函数 foo 里面再次声明一个函数，foo 内部的函数也会被跟着解析两次（如果foo内部执行该函数）。嵌套层级太深甚至会导致更多次数的解析。因此，减少不必要的嵌套函数，能提高代码的执行效率。

注意：V8 引擎会对 parser 阶段的解析结果，缓存 3 天，不怎么变动的代码打包在一起，如公共代码，把经常变动的业务代码等打包到另外的 js 文件中，能够有效的提高执行效率。

Ignition

Ignition 是 v8 提供的一个解释器。作用是负责将抽象语法树 AST 转换为字节码「bytecode」。并且同时收集下一个阶段「编译」所需要的信息。这个过程，也可以理解为预编译过程。基于性能的考虑，预编译过程与编译过程有的时候不会区分的那么明显，有的代码在预编译阶段就能直接执行

TurboFan

TurboFan 是 v8 引擎的编译器模块。它会利用 Ignition 收集到的信息，将字节码转换为汇编代码，这也就是代码被最终执行的阶段

优化

提高代码执行效率，不要总是改变对象类型。

function foo(obj) {
  return obj.name
}

obj0 = {
  name: 'Alex'
}

obj1 = {
  name: 'tom',
  age: 1
}

obj2 = {
  name: 'Jake',
  age: 1,
  gender: 1
}

由于JavaScript的动态性，并不能确定obj的类型，对于编译器而言obj1,obj2,obj3是三种不同的类型，TurboFan 无法针对优化，只能 De-optimize 操作。这意味着执行效率的降低

因此，定义函数时，严格要求参数格式保持一致，在实践中是非常重要的优化策略，这也是 typescript 的作用之一。

Orinoco

执行的 JavaScript 代码中，有大量的垃圾内存需要处理。甚至绝大多数内存占用都是垃圾。因此我们必须有一个机制来管理这些垃圾内存，用于回收利用。这就是垃圾回收器 Orinoco。

垃圾回收器会定期的执行以下任务

标记活动对象，和非活动对象「标记阶段」
回收被非活动对象占用的内存空间「清除阶段」
合并或者整理内存「整理阶段」

总结

v8 的 Compiler Pipeline 并非一开始就是使用的 Ignition + TurboFan 组合。也是在不断的迭代过程中演变而来。例如在他们之前，是 Full-codegen + Crankshaft，并且他们也共存过一段时间。

在官方文档中，提供了一个 PPT，我们可以观察不同版本的演变过程。该 PPT 介绍了为何要使用新的编译组合。

减少了内存占用
减少了启动时间
降低了复杂度