V8是如何执行JavaScript代码的？

编程语言是如何运行的

众所周知，我们通过编程语言完成的程序是通过处理器运行的。但是处理器不能直接理解我们通过高级语言（如C++、Go、JavaScript等）编写的代码，只能理解机器码，所以在执行程序之前，需要经过一系列的步骤，将我们编写的代码翻译成机器语言。这个过程一般是由编译器（Interpreter） 或者解释器（Compiler） 来完成。

那么编译器和解释器的工作流程是怎样的呢？

从上图可以看出它们的大概的工作流程。那么既然编译器和解释器都可以完成代码翻译的工作，为何还同时存在呢？

这是因为编程语言有两个类别：静态类型和动态类型。静态类型的语言，比如C++、Go等，都需要提前编译 （AOT） 成机器码然后执行，这个过程主要使用编译器来完成；而动态语言，比如JavaScript、Python等，只在运行时进行编译执行 （JIT） ，这个过程通过解释器完成。

通过上面的描述，我们已经知道了JavaScript是通过解释器来进行翻译执行的，那么JavaScript引擎V8执行Js代码的详细过程是怎么样的呢？接下来我们详细分析一下。

V8执行Js代码的过程

V8执行Js代码的整体流程如下图所示：

在这个过程中，V8同时使用了Parser（解析器）、Ignition（解释器） 和TurboFan（编译器） 来执行Js代码。

1.Parser生成抽象语法树

在Chrome中开始下载Javascript文件后，Parser就会开始并行在单独的线程上解析代码。这意味着解析可以在下载完成后仅几毫秒内完成，并生成AST。

上图是一段Js代码转成AST后的结构图，从图中可以看出AST是把代码结构化成树状结构表示，这样做是为了更好的让编译器或者解释器理解。此外，AST还广泛应用于各类项目中，比如Babel、ESLint，那么AST的生成过程是怎么样的呢？

1. 词法分析（lexical analysis）：主要是将字符流（char stream） 转换成标记流（token stream），字符流就是我们一行一行的代码，token是指语法上不能再分的、最小的单个字符或者字符串。

var name = "ivweb"
//转成token后为

[
    {
        "type": "Keyword",
        "value": "var"
    },
    {
        "type": "Identifier",
        "value": "name"
    },
    {
        "type": "Punctuator",
        "value": "="
    },
    {
        "type": "String",
        "value": "\"ivweb\""
    },
    {
        "type": "Punctuator",
        "value": ";"
    }
]

从上面可以看出，var name = "ivweb"; 这样一段代码，会有关键字"var"、标识符"name"、赋值运算符"="、字符串"ivweb"、分隔符";"，共5个token。

2. 语法分析：将前面生成的token流根据语法规则，形成一个有元素层级嵌套的语法规则树，这个树就是AST。在此过程中，如果源代码不符合语法规则，则会终止，并抛出“语法错误”。

2.Ignition生成字节码

字节码是机器码的抽象，可以看作是小型的构建块，这些构建块组合到一起构成任何JavaScript功能。字节码比机器码占用更小的内存，这也是为什么V8使用字节码的一个很重要的原因。字节码不能够直接在处理器上运行，需要通过解释器将其转换为机器码后才能执行。

通过上图可以看出，Ignition把前一步得到的AST通过字节码生成器经过一些列的优化生成字节码。

在这个过程中：

• Register Optimizer： 主要是避免寄存器不必要的加载和存储；
• Peephole Optimizer： 寻找直接码中可以复用的部分，并进行合并；
• Dead-code Elimination： 删除无用的代码，减少字节码的大小

通过上面三个过程的优化进一步减小字节码的大小并提高性能，最后Ignition执行优化后的字节码。

3.执行代码及优化

Ignition执行上一步生成的字节码，并记录代码运行的次数等信息，如果同一段代码执行了很多次，就会被标记为 “HotSpot”（热点代码），然后把这段代码发送给 编译器TurboFan，然后TurboFan把它编译为更高效的机器码储存起来，等到下次再执行到这段代码时，就会用现在的机器码替换原来的字节码进行执行，这样大大提升了代码的执行效率。

另外，当TurboFan判断一段代码不再为热点代码的时候，会执行去优化的过程，把优化的机器码丢掉，然后执行过程回到Ignition。