深入JavaScript运行原理

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浏览器的工作原理

  • 大家有没有深入思考过:JavaScript代码,在浏览器中是如何被执行的?

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认识浏览器的内核

  • 我们经常会说:不同的浏览器有不同的内核组成
  1. Gecko:早期被Netscape和Mozilla Firefox浏览器浏览器使用;
  2. Trident:微软开发,被IE4~IE11浏览器使用,但是Edge浏览器已经转向Blink;
  3. Webkit:苹果基于KHTML开发、开源的,用于Safari,Google Chrome之前也在使用;
  4. pBlink:是Webkit的一个分支,Google开发,目前应用于Google Chrome、Edge、Opera等;
  5. 等等...
  • 事实上,我们经常说的浏览器内核指的是浏览器的排版引擎:
  1. 排版引擎(layout engine),也称为浏览器引擎(browser engine)、页面渲染引擎(renderingengine)或样版引擎

浏览器渲染过程

  • 但是在这个执行过程中,HTML解析的时候遇到了JavaScript标签,应该怎么办呢?
  1. 会停止解析HTML,而去加载和执行JavaScript代码;

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  • 那么,JavaScript代码由谁来执行呢?
  1. JavaScript引擎

认识JavaScript引擎

  • 为什么需要JavaScript引擎呢?
  1. 高级的编程语言都是需要转成最终的机器指令来执行的;
  2. 事实上我们编写的JavaScript无论你交给浏览器或者Node执行,最后都是需要被CPU执行的;
  3. 但是CPU只认识自己的指令集,实际上是机器语言,才能被CPU所执行;
  4. 所以我们需要JavaScript引擎帮助我们将JavaScript代码翻译成CPU指令来执行;
  • 比较常见的JavaScript引擎有哪些呢?
  1. SpiderMonkey:第一款JavaScript引擎,由Brendan Eich开发(也就是JavaScript作者);
  2. Chakra:微软开发,用于IT浏览器;
  3. JavaScriptCore:WebKit中的JavaScript引擎,Apple公司开发;
  4. V8:Google开发的强大JavaScript引擎,也帮助Chrome从众多浏览器中脱颖而出;
  5. 等等...

V8引擎的原理

  • 官方对V8引擎的定义:
  1. V8是用C ++编写的Google开源高性能JavaScript和WebAssembly引擎,它用于Chrome和Node.js等。
  2. 它实现ECMAScript和WebAssembly,并在Windows 7或更高版本,macOS 10.12+和使用x64,IA-32, ARM或MIPS处理器的Linux系统上运行。
  3. V8可以独立运行,也可以嵌入到任何C ++应用程序中。

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V8引擎的解析图(官方)

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V8执行的细节

-那么我们的JavaScript源码是如何被解析(Parse过程)的呢?

  1. Blink将源码交给V8引擎,Stream获取到源码并且进行编码转换;
  2. Scanner会进行词法分析(lexical analysis),词法分析会将代码转换成tokens;
  3. 接下来tokens会被转换成AST树,经过Parser和PreParser:
  • Parser就是直接将tokens转成AST树架构;
  • PreParser称之为预解析,为什么需要预解析呢?

1.这是因为并不是所有的JavaScript代码,在一开始时就会被执行。那么对所有的JavaScript代码进行解析,必然会影响网页的运行效率; 2.所以V8引擎就实现了Lazy Parsing(延迟解析)的方案,它的作用是将不必要的函数进行预解析,也就是只解析暂时需要的内容,而对函数的全量解析是在函数被调用时才会进行 3. 比如我们在一个函数outer内部定义了另外一个函数inner,那么inner函数就会进行预解析;

  • 生成AST树后,会被Ignition转成字节码(bytecode),之后的过程就是代码的执行过程(后续会详细分析)。

JavaScript的执行过程

var age = 18

function foo() {
  var age = 19
  console.log(age)
}

var num1 = 20
var num2 = 30
var result = num1 + num2

console.log(result)

foo()

初始化全局对象

  1. js引擎会在执行代码之前,会在堆内存中创建一个全局对象:Global Object(GO)
  • 该对象 所有的作用域(scope)都可以访问;
  • 里面会包含Date、Array、String、Number、setTimeout、setInterval等等;
  • 其中还有一个window属性指向自己

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执行上下文栈(调用栈)

  1. js引擎内部有一个执行上下文栈(Execution Context Stack,简称ECS),它是用于执行代码的调用栈。
  2. 那么现在它要执行谁呢?执行的是全局的代码块:
  • 全局的代码块为了执行会构建一个 Global Execution Context(GEC);
  • GEC会 被放入到ECS中 执行;
  1. GEC被放入到ECS中里面包含两部分内容:
  • 第一部分:在代码执行前,在parser转成AST的过程中,会将全局定义的变量、函数等加入到GlobalObject中, 但是并不会赋值;

这个过程也称之为变量的作用域提升(hoisting) 4. 第二部分:在代码执行中,对变量赋值,或者执行其他的函数;

遇到函数如何执行?

  1. 在执行的过程中执行到一个函数时,就会根据函数体创建一个函数执行上下文(Functional Execution Context,简称FEC),并且压入到EC Stack中。
  2. FEC中包含三部分内容:
  • 第一部分:在解析函数成为AST树结构时,会创建一个Activation Object(AO): AO中包含形参、arguments、函数定义和指向函数对象、定义的变量;
  1. 第二部分:作用域链:由VO(在函数中就是AO对象)和父级VO组成,查找时会一层层查找;
  2. 第三部分:this绑定的值

作用域提升面试题

var age = 18
function foo() {
  var age = 19
  console.log(age)
}
var num1 = 20
var num2 = 30
var result = num1 + num2
console.log(result)
foo()
function foo() {
  console.log(n)
  var n = 200
  console.log(n)
}
var n = 100
foo()
var n = 100
function foo1() {
  console.log(n)
}
function foo2() {
  var n = 200
  console.log(n)
  foo1()
}
foo2()
console.log(n)
var a = 100
function foo() {
  console.log(a)
  return
  var a = 100
}
foo()

个人觉得弄懂了JavaScript的运行原理 这些问题应该都很简单的