JavaScript代码是如何被V8编译的

V8是一个高性能、开源的JavaScript和WebAssembly引擎，被Google Chrome和Node.js使用。在本文中，我们将深入了解V8架构背后发生了什么。

代码处理过程中涉及基本上三个步骤：

解析代码
编译代码
执行代码

现在让我们深入了解每个阶段。

1. 解析阶段： 在解析阶段，将代码分解成各个标记。

示例：

const sum = 5 + 7

在这里，const是一个标记，sum是一个标记，5是一个标记，’+’是一个标记，7是一个标记。在代码被分解为标记之后，它被传递给语法解析器，将代码转换为抽象语法树（AST）。

下面是上述示例生成的AST：

JavaScript代码是如何被V8编译的

2. 编译阶段： 编译是将可读的人类代码转换成机器代码的过程。有两种编译代码的方式：

使用解释器： 解释器逐行扫描代码并将其转换为字节码。例如：Python
使用编译器： 编译器扫描整个文档并将其编译成高度优化的字节码。例如：Java

与其他语言不同，V8引擎同时使用编译器和解释器，并遵循即时编译（JIT）编译以提高性能。

即时编译（JIT）： V8引擎首先使用解释器解释代码。在后续执行中，V8引擎找到频繁执行的函数、频繁使用的变量等模式，并将其编译以提高性能。如果性能下降或传递给函数的参数改变其类型，则V8简单地对编译代码进行反编译，并回退到解释器。

示例： 如果编译器编译一个函数时假设从API调用中获取的数据是字符串类型，而实际接收到的数据是对象类型，那么代码将失败。在这种情况下，编译器对代码进行反编译，回退到解释器，并更新反馈。V8引擎使用 Ignition 解释器，以抽象语法树作为输入，并将字节码作为输出，进而进入执行阶段。在解释代码时，编译器尝试与解释器进行通信以优化代码。V8引擎使用 Turbofan 编译器，以解释器的字节码和反馈（来自解释器）作为输入，并生成优化的机器码作为输出。

3. 执行阶段： 使用V8引擎的运行时环境的 内存堆和调用栈 执行字节码。 内存堆 是分配所有变量和函数内存的地方。 调用栈 是将每个单独的函数在调用时推送到栈上并在执行后弹出的地方。当解释器解释代码时，使用对象结构，其中键是字节码，值是处理相应字节码的函数。V8引擎将值按照列表的形式在内存中保存，并将其保存在Map中，从而节省了大量内存。

示例：

let Person = {name: "GeeksforGeeks"}
Person.age = 20;

在上面的示例中，一个映射（map）包含有属性名字的人（Person）对象。第二行创建了一个具有属性年龄，并将其链接回 Person 对象的新对象。上述方法的问题在于，通过链表进行搜索需要线性时间。为了解决这个问题，V8 提供了内联缓存（Inline Cache）。

内联缓存： 内联缓存是一种用于跟踪对象属性地址的数据结构，从而减少查找时间。它通过维护 反馈向量（Feedback Vector） 来跟踪函数中的所有 LOAD、STORE 和 CALL 事件。反馈向量是一个简单的数组，用于跟踪特定函数的所有内联缓存。

示例：

const sum = (a, b) => {
    return a+b;
}

对于上面的示例，IC是：

[{ slot: 0, icType: LOAD, value: UNINIT}]

在这里，函数有一个类型为LOAD、值为UNINIT的IC，这意味着函数尚未初始化。

调用函数时：

sum(5, 10)
sum(5, "GeeksForGeeks")

在第一次通话中，IC发生了变化：

[{ slot: 0, icType: LOAD, value: MONO(I) }]

在这段代码中，参数传递的只能是整数类型。也就是说，这个函数只能用于整数值。

在第二次调用时，IC发生了变化：

[{ slot: 0, icType: LOAD, value: POLY[I,S] }]

在这里，代码的解释方式可以是整数类型或字符串类型的参数。即函数既适用于整数也适用于字符串。因此，如果接收到的参数类型不被修改，函数的运行时间将更快。内联缓存会跟踪它们的使用频率，并向Turbofan编译器提供必要的反馈。编译器接收来自解释器的字节码和类型反馈，尝试优化代码并生成新的字节码。假设编译器编译一个函数，假设从API调用中获取的数据是字符串类型，当接收到的数据是对象类型时，代码将失败。在这种情况下，编译器会反编译代码，回退到解释器，并更新反馈。

Javascript代码的编译和执行是相辅相成的。

以下是Javascript代码编译的示意图：

JavaScript代码是如何被V8编译的

V8引擎尝试释放内存堆，清除未使用的函数、清除超时、清除间隔等。

现在，让我们了解垃圾收集的过程。

垃圾收集： 它是编程的重要方面，垃圾收集器使用的技术改进了延迟、页面加载、暂停时间等。V8引擎通过使用内部的奥里诺科垃圾收集算法从内存堆中释放空间。

奥里诺科垃圾收集器使用三种方式来收集垃圾：

并行： 在并行收集中，主JavaScript线程使用几个辅助线程同时清除垃圾，因此主执行仅暂停片刻。
渐进： 在渐进收集中，主JavaScript线程轮流收集垃圾，即逐步收集。这种收集方式用于进一步减少主线程的延迟。例如：JavaScript线程首先收集一段时间的垃圾，然后切换到主执行一段时间，然后再切换回垃圾收集。此过程一直进行，直到收集完整的垃圾。
并发： 在并发收集中，主JavaScript线程不受干扰，所有垃圾都由辅助线程在后台收集。