V8 JavaScript引擎

V8是一个由丹麦Google开发的开源JavaScript引擎,用于Google Chrome中。V8在执行之前将JavaScript编译成了机器码的,而非字节码或是直译它,以此提升效能。更进一步,使用了如内联缓存(inline caching)等方法来提高性能。有了这些功能,JavaScript程序与V8引擎的速度媲美二进制编译[1]。

即时编译(Just-in-time compilation, JIT),又称为动态翻译,是一种提高程序运行效率的方法。通常,程序有两种运行方式:静态编译与动态直译。静态编译的程序在执行前全部被翻译为机器码,而直译执行的则是一句一句边运行边翻译。即时编译器则混合了这二者,一句一句编译源代码,但是会将翻译过的代码缓存起来以降低性能损耗。相对于静态编译代码,即时编译的代码可以处理延迟绑定并增强安全性[2]。

即时编译器有两种类型,一是字节码翻译,二是动态编译翻译。

V8 的性能提升主要来自三个关键部分(详细见[3]):

1、快速属性访问

2、动态机器码生成

3、高效的垃圾收集

1、快速属性访问

大部分 JavaScript 引擎都使用一个类似于字典的数据结构来存储对象的属性,这样每次访问对象的属性都需要进行一次动态的字典查找来获取属性在内存中的位置。成员变量在内存中的位置离对象的地址的距离是固定的,这个偏移量由编译器在编译的时候根据对象的类的定义决定下来。因此对成员变量的访问只是一个简单的内存读取或写入的操作,通常只需要一条指令即可。为了减少 JavaScript 中访问属性所花的时间,V8采用了和动态查找完全不同的技术来实现属性的访问:动态地为对象创建隐藏类。这并不是什么新的想法,基于原型的编程语言 Self 就用 map 来实现了类似的功能。在 V8 里,当一个新的属性被添加到对象中时,对象所对应的隐藏类会随之改变。

2、动态机器码生成

V8 在第一次执行 JavaScript 代码的时候会将其直接编译为本地机器码,而不是使用中间字节码的形式,因此也没有解释器的存在。属性访问由内联缓存代码来完成,这些代码通常会在运行时由 V8 修改为合适的机器指令。

在第一次执行到访问某个对象的属性的代码时,V8 会找出对象当前的隐藏类。同时,V8 会假设在相同代码段里的其他所有对象的属性访问都由这个隐藏类进行描述,并修改相应的内联代码让他们直接使用这个隐藏类。当 V8 预测正确的时候,属性值的存取仅需一条指令即可完成。如果预测失败了,V8 会再次修改内联代码并移除刚才加入的内联优化。

3、高效的垃圾收集

V8 会自动回收不再被对象使用的内存,这个过程通常被称为“垃圾收集(Garbage Collection)”。为了保证快速的对象分配和缩短由垃圾收集造成的停顿,并杜绝内存碎片,V8 使用了一个 stop-the-world, generational, accurate 的垃圾收集器,换句话说,V8 的垃圾收集器:

在执行垃圾回收的时候会中断程序的执行。

大部分情况下,每个垃圾收集周期只处理整个对象堆的一部分,这让程序中断造成的影响得以减轻。

总是知道内存中所有的对象和指针所在的位置,这避免了非 accurate 的垃圾收集器中普遍存在的由于错误地把对象当作指针而造成的内存溢出的情况。

在 V8 中,对象堆被分成两部分:用于为新创建的对象分配空间的部分和用于存放在垃圾收集周期中生存下来的那些老的对象的部分。如果一个对象在垃圾收集的过程中被移动了,V8 会更新所有指向这个对象的指针到新的地址。

参考文章:

[1] http://zh.wikipedia.org/wiki/V8_(JavaScript%E5%BC%95%E6%93%8E)

[2] http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8D%B3%E6%99%82%E7%B7%A8%E8%AD%AF

[3] http://blog.pluskid.org/?p=186