图文看懂JavaScritpt引擎V8与JS执行过程

本篇文章通过图文为你介绍了V8引擎大概的执行过程，你可以了解到代码是从扫描器Scaner变成tokens，从解析器Parser变成AST，从解释器变成字节码等等。以及JavaScript代码在执行的过程中，它在内存的情况是如何变化的，让你从更加底层的角度去理解你的js代码是如何运行的。了解这些后你就能从更加底层的角度去理解var的变量提升，闭包的形成等了。

浏览器原理

浏览器内核与js引擎

浏览器内核又称“排版引擎”，“渲染引擎”，“浏览器引擎”，叫法很多，简单来说干的活就是将代码（HTML,XML,CSS,图片等）解析排版布局后输出到显示器让你看到。

JavaScript引擎是一个专门处理JavaScript脚本的虚拟机，一般会附带在网页浏览器之中。

主流浏览器内核与js引擎：

浏览器渲染过程概述

输入网址，服务器返回html，浏览器内核开始解析html，遇到link 等之类则会暂停，去下载对应的css或者js。

1. 首先hmtl会被解析为dom树；
2. 然后css会被解析为cssom规则树；
3. 根据dom树和cssom规则树构建渲染树。
4. 浏览器根据渲染数据进行布局（回流），此阶段浏览器计算各节点在页面中确切位置和大小，也称自动重排。
5. 布局后进行绘制，将内容显示在屏幕上。

渲染引擎不会等所有html解析完成后再去，构建render tree，而是解析完一部分就显示一部分。以提高用户体验。

V8引擎的执行

V8引擎解析过程概述

BLinK内核遇到js代码后，会以流的形式传递给v8，然其开始工作：

• 首先接收到流后，会有扫描器Scanner对其进行词法分析将代码转化为tokens；
• 然后解析器parser将其转换为AST抽象语法树。
• 再由解释器ignition（图中闪电部分）生成字节码再进行执行。

Parser再探：

Parser解析的时并不会进行全量解析（全部解析1.耗时间；2.解析后的字节码需放入内存耗内存），而是有延迟解析的策略，也就是一种按需解析给方案，( 理解：首先会Perpaser会解析出所需的最少限度的内容，比如内部有未调用的函数，则解析出函数声明，当调用时则paser对该函数进行完整的解析 )。

Ignition再探：

Ignition关注的是减少 V8 的内存开销，会进行执行前的优化工作。它会将AST进行分析将多次调用的函数标记为热点函数 交由TurboFan进行编译生成优化后的机器码（优化，方便快速调用）执行。而单次调用的函数则会被生成字节码再做执行。所以它也会有编译过程的，所以也有人对JS是否是解释型语言有争议。而正如最新的MDN上的文档说的JavaScript是一种具有函数优先的轻量级，解释型或即时编译型的编程语言，应该是最准确的吧。

V8内存模型

V8的内存主要分为堆和栈两部分，用以执行代码，和JVM有点类似?。
堆： 这是最大的内存块，也是垃圾回收（GC）发生的地方。
栈： 每个V8进程有一个堆内存。这是存储静态数据的地方，包括方法/函数框架、原始值和指向对象的指针。

当然这只是简化版，实际的情况也会比这复杂得多（如下）：

GC垃圾回收

• 引用计数：对象有引用指向它，引用就+1，引用为0就进行回收。但其会产生循环引用。
• 标记清除：早期V8中堆内存采用的一种清除算法，此会有一个根对象，如V8中全局对象。垃圾回收器会定时从根开始去找引用的对象，没有引用的对象就会回收。可以很好解决循环引用的问题。

JavaScript在内存中的执行过程

执行前准备：

-> 首先，js引擎在执行代码之前会在在堆内存中创建一个全局对象GO（Global Object）：

1. 该对象在所有作用域可访问
2. 会有 Date,Math,SetTimeOut,SetInterval,String,Array,Number等
3. 内置window属性指向它本身

-> 然后，JavaScript引擎会在内部创建执行上下文栈ECS（Execution Context Stack），用于执行代码调用。

开始执行：

-> 首先会创建一个全局执行环境GEC（Global Execution Context），它包含：在paser转成AST的过程中，将全局定义的变量，函数加入到GO中，初始为undefined。（变量作用域提升：全局定义的变量，函数会先入GO再执行）。

并将其入栈到ECS中。然后逐行执行，进行变量赋值，函数执行操作。

-> 在执行到一个函数时会创建函数执行上下文FEC（Fuction Execution Context），并压入执行上下文栈ECS，它包含三部分：

1. 在解析函数成为AST树结构时，会创建AO（Activation Object）包含：形参，arguments，函数定义(函数代码)，函数指向对象，定义边量；
2. 作用域链：VO(在函数中就是AO对象) + 父级作用域
3. this绑定的值。

准备执行【创建GO 创建ECS 解析全局变量，函数（若变量初始为undefined，若函数则创建函数对象进行存储）】-> 执行代码【遇到函数调用 -> 创建其函数的AO对象 -> 创建其函数执行上下文 -> 执行函数内部代码】

注：在最新的ECMA标准中，变量对象VO，该为了变量环境VE，其可以不为对象，只要其能存储环境记录，其包含的内容也有些差异。

结合代码示例进行分析

案例一

var name = "shinna_mashiro";
foo(666);
function foo(num){
    console.log(m);
    var m = 10;
    var n = 20;
    function bar(){
        console.log(name)
    }
    bar()
}

这是通过var声明的变量，而通过let，const声明的变量ECMA262对它们是这么描述的：The variables（let 或 const）are created when their containing Lexical Environment is instantiate but may not be accessed in any way until the variable's LexicalBinding is evaluated. 这些变量会被创建在包含他们的词法环境（VE -> VO）被实例化时，但是是不可以访问的，直到词法绑定被执行。也就是在FEC创建的时候，VE被实例化时就会创建它，但是不能被访问，所以提升不了。（暂时性死区）

案例二闭包

function makeAdder(count){
    return function(num){
        retrun count + num;
    }
}
var add10 = makeAdder(10);
console.log(add10(5));

可以看到在代码执行完后，闭包结构中，会一直还有引用在GO中，所以此时不会对其内存进行回收。

部分参考及补充：
1.Visualizing memory management in V8 Engine (JavaScript, NodeJS, Deno, WebAssembly)：https://deepu.tech/memory-management-in-v8/
2.全面分析总结JS内存模型：https://segmentfault.com/a/1190000021996331
3.V8引擎详解：https://juejin.cn/post/6844904146798116871
4.JavaScript到底是解释型语言还是编译型语言?：https://segmentfault.com/a/1190000013126460
5.Blazingly fast parsing, part 2: lazy parsing: https://v8.dev/blog/preparser