幾周前，我們開始寫旨在深入挖掘JavaScript及其工作機(jī)制的一系列文章：我們認(rèn)為，通過了解JavaScript的構(gòu)造單元以及這些構(gòu)造單元如何組織在一起，您就能夠編寫更好的代碼和應(yīng)用程序。
該系列的第一篇文章重點(diǎn)是提供一個(gè)對(duì)引擎、運(yùn)行時(shí)和調(diào)用棧的概述。這第二篇文章將會(huì)深入Google V8 JavaScript引擎的內(nèi)部。我們還將提供如何編寫更佳 JavaScript 代碼的一些小技巧 - 這也是我們 SessionStack 開發(fā)團(tuán)隊(duì)在構(gòu)建產(chǎn)品時(shí)遵循的最佳實(shí)踐。
概述
JavaScript引擎是一個(gè)執(zhí)行JavaScript代碼的程序或解釋器。JavaScript引擎可以被實(shí)現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)解釋器，或者實(shí)現(xiàn)為以某種形式將JavaScript編譯為字節(jié)碼的即時(shí)編譯器。
下面是實(shí)現(xiàn)了JavaScript引擎的一個(gè)熱門項(xiàng)目列表：
V8 —?開源，由Google開發(fā)，用C++編寫的
Rhino —?由Mozilla基金所管理，開源，完全用Java開發(fā)
SpiderMonkey —第一個(gè)JavaScript引擎，最早用在Netscape Navigator上，現(xiàn)在用在Firefox上。
JavaScriptCore —?開源，以Nitro銷售，由蘋果公司為Safari開發(fā)
KJS —KDE的引擎最初由Harri Porten開發(fā)，用于KDE項(xiàng)目的Konqueror瀏覽器
Chakra (JScript9) —?Internet Explorer
Chakra (JavaScript) —?Microsoft Edge
Nashorn— 開源為OpenJDK的一部分，由Oracle的Java語言和工具組開發(fā)
JerryScript —? 是用于物聯(lián)網(wǎng)的輕量級(jí)引擎
創(chuàng)建V8引擎的由來
Google構(gòu)建的V8引擎是開源的，用C++編寫的。該引擎被用在Google Chrome中。不過，與其他引擎不同的是，V8還被用作很受歡迎的Node.js的運(yùn)行時(shí)。
V8最初是設(shè)計(jì)用來提升Web瀏覽器中JavaScript執(zhí)行的性能。為了獲得速度，V8將JavaScript代碼轉(zhuǎn)換為更高效的機(jī)器碼，而不是使用解釋器。它通過實(shí)現(xiàn)像很多現(xiàn)代JavaScript引擎（比如SpiderMonkey或Rhino）所用的JIT（即時(shí)）編譯器，從而將JavaScript代碼編譯成機(jī)器碼。這里主要區(qū)別在于V8不會(huì)產(chǎn)生字節(jié)碼或任何中間代碼。
V8曾經(jīng)有兩個(gè)編譯器
在V8 的5.9版（今年早些時(shí)候發(fā)布）出現(xiàn)之前，V8引擎用了兩個(gè)編譯器：
full-codegen - 一個(gè)簡(jiǎn)單而超快的編譯器，可以生成簡(jiǎn)單而相對(duì)較慢的機(jī)器碼。
Crankshaft - 一個(gè)更復(fù)雜（即時(shí)）的優(yōu)化的編譯器，可以生成高度優(yōu)化的代碼。
V8引擎還在內(nèi)部使用多個(gè)線程：
主線程執(zhí)行我們想讓它干的活：獲取代碼，編譯然后執(zhí)行它
還有一個(gè)單獨(dú)的線程用于編譯，這樣在主線程繼續(xù)執(zhí)行的同時(shí)，單獨(dú)的線程能同時(shí)在優(yōu)化代碼
一個(gè)Profiler線程，用于讓運(yùn)行時(shí)知道哪些方法花了大量時(shí)間，這樣Crankshaft就可以對(duì)它們進(jìn)行優(yōu)化
幾個(gè)線程用于處理垃圾收集器清掃
第一次執(zhí)行JavaScript代碼時(shí)，V8會(huì)利用full-codegen直接將解析的JavaScript翻譯為機(jī)器碼，而無需任何轉(zhuǎn)換。這就讓它能非?？斓亻_始執(zhí)行機(jī)器碼。請(qǐng)注意，由于V8不會(huì)使用中間字節(jié)碼表示，這樣就無需解釋器。
代碼運(yùn)行了一段時(shí)間后，Profiler線程已經(jīng)收集了足夠的數(shù)據(jù)來判斷應(yīng)該優(yōu)化哪個(gè)方法。
接下來，Crankshaft優(yōu)化從另一個(gè)線程中開始。它將JavaScript抽象語法樹翻譯為稱為Hydrogen的高級(jí)靜態(tài)單賦值（SSA）表示，并嘗試優(yōu)化Hydrogen圖。大多數(shù)優(yōu)化都是在這一級(jí)完成的。
內(nèi)聯(lián)
第一個(gè)優(yōu)化是提前內(nèi)聯(lián)盡可能多的代碼。內(nèi)聯(lián)是用被調(diào)用的函數(shù)的函數(shù)體替換調(diào)用位置（調(diào)用函數(shù)所在的代碼行）的過程。這個(gè)簡(jiǎn)單的步驟讓以下優(yōu)化變得更有意義。
隱藏類
JavaScript是一種基于原型的語言：它沒有類，對(duì)象是用一種克隆過程創(chuàng)建的。JavaScript也是一種動(dòng)態(tài)編程語言，就是說在對(duì)象實(shí)例化之后，可以隨意給對(duì)象添加或刪除屬性。
大多數(shù)JavaScript解釋器都使用類似字典的結(jié)構(gòu)（基于哈希函數(shù)），將對(duì)象屬性值的位置存儲(chǔ)在內(nèi)存中。這種結(jié)構(gòu)使得在JavaScript中獲取屬性的值比在Java或C#這樣的非動(dòng)態(tài)編程語言中更昂貴。在Java中，所有對(duì)象屬性都是由編譯前的固定對(duì)象布局確定的，并且不能在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)添加或刪除（C#有動(dòng)態(tài)類型，這是另一個(gè)話題了）。因此，屬性的值（或指向這些屬性的指針）可以在內(nèi)存中存為連續(xù)緩沖區(qū)，每個(gè)緩沖區(qū)之間有固定偏移量。偏移量的長度可以很容易根據(jù)屬性類型來確定。而在JavaScript中，這是不可能的，因?yàn)閷傩灶愋涂赡軙?huì)在運(yùn)行期間發(fā)生變化。
由于用字典來查找內(nèi)存中對(duì)象屬性的位置是非常低效的，所以V8使用了不同的方法來替代：隱藏類。隱藏類的工作機(jī)制類似于像Java這樣的語言中使用的固定對(duì)象布局（類），只不過隱藏類是在運(yùn)行時(shí)創(chuàng)建的。下面，我們來看看它們到底是什么樣子：
function Point(x, y) {
? ? this.x = x;
? ? this.y = y;
}
var p1 = new Point(1, 2);一旦new Point(1, 2)調(diào)用發(fā)生了，V8就會(huì)創(chuàng)建一個(gè)稱為C0的隱藏類。
因?yàn)檫€沒有給Point定義屬性，所以C0為空。
一旦執(zhí)行了第一條語句this.x = x（在Point函數(shù)中），V8就會(huì)創(chuàng)建一個(gè)基于C0的第二個(gè)隱藏類C1。C1描述了內(nèi)存中的位置（相對(duì)于對(duì)象指針），屬性x在這個(gè)位置可以找到。此時(shí)，x存儲(chǔ)在偏移地址0處，就是說，當(dāng)將內(nèi)存中的point對(duì)象作為連續(xù)緩沖器來查看時(shí)，第一個(gè)偏移地址就對(duì)應(yīng)于屬性x。V8也會(huì)用“類轉(zhuǎn)換”來更新C0，指出如果將一個(gè)屬性x添加到點(diǎn)對(duì)象，那么隱藏類應(yīng)該從C0切換到C1。下面的point對(duì)象的隱藏類現(xiàn)在是C1。
每當(dāng)向?qū)ο筇砑右粋€(gè)新屬性時(shí)，舊的隱藏類就被用一個(gè)轉(zhuǎn)換路徑更新為新的隱藏類。隱藏類轉(zhuǎn)換很重要，因?yàn)樗鼈兛梢宰岆[藏類在以相同方式創(chuàng)建的對(duì)象之間共享。如果兩個(gè)對(duì)象共享一個(gè)隱藏類，并且將相同的屬性添加到這兩個(gè)對(duì)象中，那么轉(zhuǎn)換會(huì)確保兩個(gè)對(duì)象都接收到相同的新隱藏類和它附帶的所有優(yōu)化過的代碼。
當(dāng)執(zhí)行語句this.y = y（同樣是在Point函數(shù)內(nèi)部，this.x = x語句之后）時(shí)，會(huì)重復(fù)此過程。
這時(shí)，又創(chuàng)建一個(gè)名為C2的新隱藏類，類轉(zhuǎn)換被添加到C1，表示如果將屬性y添加到Point對(duì)象（已包含屬性x），那么隱藏類應(yīng)更改為C2，同時(shí)point對(duì)象的隱藏類被更新為C2。
隱藏類轉(zhuǎn)換取決于將屬性添加到對(duì)象的順序?？聪旅娴拇a片段：
function Point(x, y) {
? ? this.x = x;
? ? this.y = y;
}
var p1 = new Point(1, 2);
p1.a = 5;
p1.b = 6;
var p2 = new Point(3, 4);
p2.b = 7;
p2.a = 8;現(xiàn)在，你可能會(huì)認(rèn)為p1和p2會(huì)使用相同的隱藏類和轉(zhuǎn)換。嗯，這是錯(cuò)的。對(duì)于p1，首先是添加屬性a，然后是屬性b。不過，對(duì)于p2，先是給b賦值，然后才是a。因此，由于轉(zhuǎn)換路徑不同，p1和p2最終會(huì)有不同的隱藏類。在這種情況下，以相同的順序初始化動(dòng)態(tài)屬性要更好，這樣隱藏類才可以被重用。
內(nèi)聯(lián)緩存
V8利用另一種稱為內(nèi)聯(lián)緩存（inline caching）的技術(shù)來優(yōu)化動(dòng)態(tài)類型語言。內(nèi)聯(lián)緩存來自于觀察的結(jié)果：對(duì)同一方法的重復(fù)調(diào)用往往發(fā)生在同一類型的對(duì)象上。關(guān)于內(nèi)聯(lián)緩存的深入解釋可以在這里找到。
下面我們打算談?wù)剝?nèi)聯(lián)緩存的一般概念（如果您沒有時(shí)間閱讀上面的深入解釋的話）。
那么它是如何工作的呢？V8維護(hù)在最近的方法調(diào)用中作為參數(shù)傳遞的對(duì)象類型的緩存，并使用該信息對(duì)將來作為參數(shù)傳遞的對(duì)象類型做出假設(shè)。如果V8能夠?qū)鬟f給方法的對(duì)象類型做出一個(gè)很好的假設(shè)，那么它可以繞過算出如何訪問對(duì)象的屬性的過程，轉(zhuǎn)而使用先前查找對(duì)象的隱藏類時(shí)所存儲(chǔ)的信息。
那么隱藏類和內(nèi)聯(lián)緩存的概念是如何關(guān)聯(lián)的呢？無論何時(shí)在特定對(duì)象上調(diào)用方法，V8引擎必須對(duì)該對(duì)象的隱藏類執(zhí)行查找，以確定訪問特定屬性的偏移地址。在對(duì)同一個(gè)隱藏類的同一方法進(jìn)行了兩次成功的調(diào)用之后，V8就省掉了隱藏類查找，只將屬性的偏移地址添加到對(duì)象指針本身上。對(duì)于所有將來對(duì)該方法的調(diào)用，V8引擎都會(huì)假定隱藏類沒有改變，并使用先前查找中存儲(chǔ)的偏移地址直接跳轉(zhuǎn)到特定屬性的內(nèi)存地址。這會(huì)大大提高執(zhí)行速度。
內(nèi)聯(lián)緩存也是為什么同一類型的對(duì)象共享隱藏類非常重要的原因。如果您創(chuàng)建相同類型的兩個(gè)對(duì)象，但是用的是不同的隱藏類（如前面的示例），那么V8將無法使用內(nèi)聯(lián)緩存，因?yàn)榧词箖蓚€(gè)對(duì)象的類型相同，但是它們的對(duì)應(yīng)隱藏類也會(huì)為其屬性分配不同的偏移地址。
兩個(gè)對(duì)象基本相同，但是“a”和“b”屬性是按照不同的順序創(chuàng)建的。
編譯到機(jī)器碼
一旦Hydrogen圖被優(yōu)化，Crankshaft將其降低到一個(gè)稱為Lithium的較低級(jí)別表示。大多數(shù)Lithium實(shí)現(xiàn)都是針對(duì)架構(gòu)的。寄存器分配發(fā)生在這一級(jí)。
最后，Lithium被編譯成機(jī)器碼。然后其他事情，也就是OSR（當(dāng)前棧替換，on-stack replacement），發(fā)生了。在我們開始編譯和優(yōu)化一個(gè)明顯要長期運(yùn)行的方法之前，我們可能會(huì)運(yùn)行它。V8不會(huì)蠢到忘記它剛剛慢慢執(zhí)行的代碼，所以它不會(huì)再用優(yōu)化版本又執(zhí)行一遍，而是將轉(zhuǎn)換所有已有的上下文（棧、寄存器），以便我們可以在執(zhí)行過程中間就切換到優(yōu)化版本。這是一個(gè)非常復(fù)雜的任務(wù)，請(qǐng)記住，除了其他優(yōu)化之外，V8最開始時(shí)已經(jīng)內(nèi)聯(lián)了代碼。V8并非唯一能夠做到這一點(diǎn)的引擎。
有一種稱為去優(yōu)化的保護(hù)措施，會(huì)作出相反的轉(zhuǎn)換，并恢復(fù)為非優(yōu)化代碼，以防引擎的假設(shè)不再成立。
垃圾回收
對(duì)于垃圾回收來說，V8采用的是標(biāo)記、清掃這種傳統(tǒng)分代方式來清除舊一代。標(biāo)記階段應(yīng)該停止執(zhí)行JavaScript。為了控制GC成本，并使執(zhí)行更加穩(wěn)定，V8使用增量式標(biāo)記：不是遍歷整個(gè)堆，嘗試標(biāo)記每一個(gè)可能的對(duì)象，而是只遍歷一部分堆，然后恢復(fù)正常執(zhí)行。下一個(gè)GC停止會(huì)從之前的堆遍歷停止的地方繼續(xù)。這就允許在正常執(zhí)行期間有非常短的暫停。如前所述，清掃階段是由單獨(dú)的線程處理。
Ignition 和 TurboFan
隨著2017年早些時(shí)候版本5.9的發(fā)布，V8引入了一個(gè)新的執(zhí)行管道。這個(gè)新的管道在真實(shí)的JavaScript應(yīng)用程序中實(shí)現(xiàn)了更大的性能提升和顯著的內(nèi)存節(jié)省。
這個(gè)新的執(zhí)行管道建立在V8的解釋器Ignition 和V8的最新優(yōu)化編譯器TurboFan之上。
您可以在這里查看V8團(tuán)隊(duì)關(guān)于這個(gè)主題的博文。
自從5.9版本發(fā)布以來，V8不再用full-codeget 和 Crankshaft（自2010年以來V8所用的技術(shù)）執(zhí)行JavaScript，因?yàn)閂8團(tuán)隊(duì)一直在努力跟上新的JavaScript語言特性，而這些特性需要優(yōu)化。
這意味著V8整體下一步會(huì)有更簡(jiǎn)單和更易維護(hù)的架構(gòu)。
在Web和Node.js基準(zhǔn)測(cè)試上的提升
這些提升僅僅是開始。新的Ignition和TurboFan管道為進(jìn)一步優(yōu)化鋪平了道路，這將在未來幾年內(nèi)促進(jìn)JavaScript性能提升，并縮小V8在Chrome和Node.js中所占比重。
最后，這里有一些關(guān)于如何編寫良好優(yōu)化、更佳的JavaScript的訣竅。當(dāng)然，從上面的內(nèi)容不難得到這些訣竅，不過，為了方便起見，這里還是給出一個(gè)摘要：
如何編寫優(yōu)化的JavaScript
對(duì)象屬性的順序：始終以相同的順序?qū)嵗瘜?duì)象屬性，以便可以共享隱藏類和隨后優(yōu)化的代碼。
動(dòng)態(tài)屬性：在實(shí)例化后向?qū)ο筇砑訉傩詴?huì)強(qiáng)制修改隱藏類，減慢為之前的隱藏類優(yōu)化了的方法。所以應(yīng)該在構(gòu)造函數(shù)中指定對(duì)象的所有屬性。
方法：重復(fù)執(zhí)行相同方法的代碼將比只執(zhí)行一次的代碼（由于內(nèi)聯(lián)緩存）運(yùn)行得快。
數(shù)組：避免鍵不是增量數(shù)字的稀疏數(shù)組。元素不全的稀疏數(shù)組是一個(gè)哈希表，而訪問這種數(shù)組中的元素更昂貴。另外，盡量避免預(yù)分配大數(shù)組。最好隨著發(fā)展而增長。最后，不要?jiǎng)h除數(shù)組中的元素。它會(huì)讓鍵變得稀疏。
標(biāo)記值：V8用32位表示對(duì)象和數(shù)字。它用一位來判斷是對(duì)象（flag = 1）還是整數(shù)（flag=0）（這個(gè)整數(shù)稱為SMI（SMall Integer，小整數(shù)），因?yàn)樗?1位）。然后，如果一個(gè)數(shù)值大于31位，V8將會(huì)對(duì)數(shù)字裝箱，將其轉(zhuǎn)化為 double，并創(chuàng)建一個(gè)新對(duì)象將該數(shù)字放在里面。所以要盡可能使用31位有符號(hào)數(shù)字，從而避免昂貴的轉(zhuǎn)換為JS對(duì)象的裝箱操作。
我們?cè)赟essionStack中試圖在編寫高度優(yōu)化的JavaScript代碼中遵循這些最佳實(shí)踐。原因是一旦將SessionStack集成到產(chǎn)品web應(yīng)用程序中，它就開始記錄所有內(nèi)容：所有DOM更改、用戶交互、JavaScript異常、棧跟蹤、失敗的網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求和調(diào)試消息。用SessionStack，您可以將Web應(yīng)用中的問題重放為視頻，并查看用戶發(fā)生的一切。而所有這些都是在對(duì)您的web應(yīng)用程序的性能不會(huì)產(chǎn)生影響的情況下發(fā)生的。
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1、具有一定工作經(jīng)驗(yàn)的，面對(duì)目前流行的技術(shù)不知從何下手，需要突破技術(shù)瓶頸的可以加，有些應(yīng)屆生和實(shí)習(xí)生也可以加。
2、在公司待久了，過得很安逸，但跳槽時(shí)面試碰壁。需要在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)修、跳槽拿高薪的可以加。
3、如果沒有工作經(jīng)驗(yàn)，但基礎(chǔ)非常扎實(shí)，對(duì)java工作機(jī)制，常用設(shè)計(jì)思想，常用java開發(fā)框架掌握熟練的，可以加。
4、覺得自己很牛B，一般需求都能搞定。但是所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)沒有系統(tǒng)化，很難在技術(shù)領(lǐng)域繼續(xù)突破的可以加。
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PS：現(xiàn)在主要講解的內(nèi)容是（反射原理、枚舉原理與應(yīng)用、注解原理、常用設(shè)計(jì)模式、正規(guī)表達(dá)式高級(jí)應(yīng)用、JAVA操作Office原理詳解、JAVA圖像處理技術(shù)，等多個(gè)知識(shí)點(diǎn)的詳解和實(shí)戰(zhàn)）
6.小號(hào)或者小白之類加群一律不給過，謝謝。
最后，每一位讀到這里的網(wǎng)友，感謝你們能耐心地看完。覺得對(duì)你有幫助可以給個(gè)喜歡！希望在成為一名更優(yōu)秀的Java程序員的道路上，我們可以一起學(xué)習(xí)、一起進(jìn)步
資源
https://docs.google.com/document/u/1/d/1hOaE7vbwdLLXWj3C8hTnnkpE0qSa2P--dtDvwXXEeD0/pub
https://github.com/thlorenz/v8-perf
http://code.google.com/p/v8/wiki/UsingGit
http://mrale.ph/v8/resources.html
