JavaScript运行原理剖析

理解JavaScript运行原理，我们需要理解以下两方面内容。

  • JavaScript引擎。
  • JavaScript运行时环境。

JavaScript引擎

什么是JavaScript引擎

JavaScript引擎是一个计算机程序，它的主要作用是JavaScript运行时将源码编译为机器码。

每个主流Web浏览器都有自己的JavaScript引擎，它通常由web浏览器供应商开发。

主流web浏览器

  • Google Chrome V8。
  • Mozilla Firefox Spider Monkey。
  • Safari Javascript Core Webkit。
  • Edge (Internet Explorer)

以前的JavaScript引擎主要在web浏览器使用，不过随着nodejs的出现就打破了这种局限。

V8引擎

V8包含了解析器（parser），解释器（Ignition），优化编译器（TurboFan ）。

解析器（parser）：用于生成抽象语法树。

JavaScript代码的句法结构的树形表示形式

解释器（Ignition）：将源码转换为字节码。

解释器

优化编译器（TurboFan ）：进行一些优化编译优化处理，比如内联缓存。

下面是V8引擎的大体工作流程。

  1. 首先解析器先生成一个抽象语法树。
  2. 然后解释器根据语法树生成V8格式的字节码。
  3. 优化编译器再将字节码编译成机器码。

源码转化为机器码流程

运行时环境

浏览器运行环境中，浏览器提供了Web API，如：HTTP请求，计时器，事件等。

服务器运行环境中，nodejs提供了API。

下面是JavaScript在浏览器中运行时的架构，它包含一个内存堆、一个内存栈、一个事件循环、一个回调队列。

JavaScript运行时架构

  • 内存栈（stack），一个连续的内存区域，为每个执行的函数分配本地上下文。
  • 内存堆（ heap）， 一个更大的内存区域，存储动态分配的所有内容。
  • 调用栈（call stack）， 一种数据结构，记录了我们在程序中的位置。
  • 回调队列（callback queue），存储异步任务的回调函数。
  • 事件循环（event loop），持续检查调用栈是否为空，如果为空，将回调队列中头部回调函数移动到调用栈执行。

运行时的调用栈

下面代码展示了JavaScript执行的调用栈变化。

JavaScript调用栈

function add(x, y) {
    return x + y;
}

function print(x, y) {
    console.log('x+y=',add(x, y))
}

print(1, 3)

异步任务

JavaScript先执行了print函数，然后调用Web API setTimeout()，Web API存储了setTimeout() 的回调函数，3秒后将回调函数添加到回调队列，事件循环发现调用栈为空，于是将队列里的回调函数移至调用栈执行。

异步任务

function add(x, y) {
    return x + y;
}

function print(x, y) {
    setTimeout(function (){
        console.log('x+y=',add(x, y))
    }, 3000)
}

print(1, 3)

小结

JavaScript运行主要依靠JavaScript引擎和运行环境，引擎将js源码翻译成计算机所理解的机器码，运行环境提供了一些与计算机底层通讯的API和运行实现。

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