V8工作原理

[YIngChenIt]

V8 执行代码

V8 依据 JavaScript 代码通过词法分析、语法分析生成 AST 和执行上下文，再基于 AST 生成字节码，然后通过解释器执行字节码，通过编译器来优化编译字节码。

词法分析

词法分析是将一行行的源码拆解成一个个 token。所谓token指的是语法上不可能再分的、最小的单个字符或字符串。

如var name = 'chenying' 会被拆分成 var 、name 、= 、chenying.

语法分析

语法分析是将上一步生成的 token 数据，根据语法规则转为 AST。如果源码符合语法规则，这一步就会顺利完成。但如果源码存在语法错误，这一步就会终止，并抛出一个“语法错误”。

有了AST, 就可以生成执行上下文了。

字节码

字节码就是介于 AST 和机器码之间的一种代码。但是与特定类型的机器码无关，字节码需要通过解释器将其转换为机器码后才能执行。

那为什么要使用字节码呢？因为机器码所占用的空间远远超过了字节码，所以使用字节码可以减少系统的内存使用。

解释器

解释器会根据AST生成字节码，并解释执行字节码。

编译器

如果有一段第一次执行的字节码，解释器 Ignition 会逐条解释执行。在执行字节码的过程中，如果发现有热点代码（HotSpot），比如一段代码被重复执行多次，这种就称为热点代码，那么后台的编译器 TurboFan 就会把该段热点的字节码编译为高效的机器码，然后当再次执行这段被优化的代码时，只需要执行编译后的机器码就可以了，这样就大大提升了代码的执行效率。

数据在内存中的存放

在 JavaScript 的执行过程中， 主要有三种类型内存空间，分别是代码空间、栈空间和堆空间。栈空间就是调用栈，是用来存储执行上下文的，堆空间用来存储对象的。

不过需要注意的是，闭包存在堆空间里面。

那为什么一定要分“堆”和“栈”两个存储空间呢？

因为 JavaScript 引擎需要用栈来维护程序执行期间上下文的状态，如果栈空间大了话，所有的数据都存放在栈空间里面，那么会影响到上下文切换的效率，进而又影响到整个程序的执行效率。

JavaScript 处理垃圾回收

栈中的数据是如何回收的

JavaScript 引擎会通过向下移动 ESP(记录当前执行状态的指针) 来销毁该函数保存在栈中的执行上下文。

堆中的数据是如何回收的

首先，V8 中会把堆分为新生代和老生代两个区域，新生代中存放的是生存时间短的对象，老生代中存放的生存时间久的对象。

对于这两块区域，V8 分别使用两个不同的垃圾回收器，以便更高效地实施垃圾回收。

副垃圾回收器，主要负责新生代的垃圾回收。

主垃圾回收器，主要负责老生代的垃圾回收。

副垃圾回收器

副垃圾回收器主要使用Scavenge 算法

• 把新生代空间对半划分为两个区域，一半是对象区域，一半是空闲区域。

• 新加入的对象都会存放到对象区域，当对象区域快被写满时，就需要执行一次垃圾清理操作。

• 在垃圾回收过程中，首先要对对象区域中的垃圾做标记；标记完成之后，就进入垃圾清理阶段，副垃圾回收器会把这些存活的对象复制到空闲区域中，同时它还会把这些对象有序地排列起来，所以这个复制过程，也就相当于完成了内存整理操作，复制后空闲区域就没有内存碎片了。

• 完成复制后，对象区域与空闲区域进行角色翻转，也就是原来的对象区域变成空闲区域，原来的空闲区域变成了对象区域。这样就完成了垃圾对象的回收操作，同时这种角色翻转的操作还能让新生代中的这两块区域无限重复使用下去。

这里还需要补充一点

对象晋升策略:经过两次垃圾回收依然还存活的对象，会被移动到老生区中。

主垃圾回收器

主垃圾回收器主要使用 标记 - 清除 和 标记 - 整理 来回收.

标记 - 清除

首先是标记过程阶段。标记阶段就是从一组根元素开始，递归遍历这组根元素，在这个遍历过程中，能到达的元素称为活动对象，没有到达的元素就可以判断为垃圾数据。

标记 - 整理

过程仍然与标记 - 清除算法里的是一样的，但后续步骤不是直接对可回收对象进行清理，而是让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存

不论什么类型的垃圾回收器，它们都有一套共同的执行流程。

• 第一步是标记空间中活动对象和非活动对象。所谓活动对象就是还在使用的对象，非活动对象就是可以进行垃圾回收的对象
• 第二步是回收非活动对象所占据的内存。其实就是在所有的标记完成之后，统一清理内存中所有被标记为可回收的对象。
• 第三步是做内存整理。一般来说，频繁回收对象后，内存中就会存在大量不连续空间，我们把这些不连续的内存空间称为内存碎片。当内存中出现了大量的内存碎片之后，如果需要分配较大连续内存的时候，就有可能出现内存不足的情况。所以最后一步需要整理这些内存碎片，但这步其实是可选的，因为有的垃圾回收器不会产生内存碎片，比如接下来我们要介绍的副垃圾回收器。

全停顿

• V8 是使用副垃圾回收器和主垃圾回收器处理垃圾回收的，不过由于 JavaScript 是运行在主线程之上的，一旦执行垃圾回收算法，都需要将正在执行的 JavaScript 脚本暂停下来，待垃圾回收完毕后再恢复脚本执行。我们把这种行为叫做全停顿
• 为了降低老生代的垃圾回收而造成的卡顿，V8 将标记过程分为一个个的子标记过程，同时让垃圾回收标记和 JavaScript 应用逻辑交替进行，直到标记阶段完成，我们把这个算法称为增量标记（Incremental Marking）算法。