V8是如何执行JavaScript代码的？

前言

一般来讲，电脑是不能直接运行我们的javascript代码的，它需要一个翻译程序将人类能够理解的编程语言 JavaScript，翻译成机器能够理解的机器语言。目前市面上有很多种 JavaScript 引擎，诸如 SpiderMonkey、V8、JavaScriptCore 等。而由谷歌开发的开源项目 V8 是当下使用最广泛的 JavaScript 虚拟机，全球有超过 25 亿台安卓设备，而这些设备中都使用了 Chrome 浏览器，所以我们写的 JavaScript 应用，大都跑在 V8 上。

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什么是V8

在 V8 出现之前，所有的 JavaScript 虚拟机所采用的都是解释执行的方式，这是 JavaScript 执行速度过慢的一个主要原因。而 V8 率先引入了即时编译（JIT）的双轮驱动的设计，这是一种权衡策略，混合编译执行和解释执行这两种手段，给 JavaScript 的执行速度带来了极大的提升。通俗点理解就是：V8是一个高性能的JavaScript解析执行引擎

V8是如何执行JavaScript代码的？

对与很多开发者来说，V8就像是一个黑盒，我们将一段代码丢给这个黑盒，它便会返回结果，我们只知道V8 的主要职责是用来编译执行 JavaScript 代码的，并没有深入了解过它的工作原理。

下面我们就来深入了解一下V8到底是如何执行JavaScript代码的。

为什么需要编译这一过程？

我们先从 CPU 是怎么执行机器代码讲起，你可以把 CPU 看成是一个非常小的运算机器，我们可以通过二进制的指令和 CPU 进行沟通，比如我们给 CPU 发出“1000100111011000”的二进制指令，这条指令的意思是将一个寄存器中的数据移动到另外一个寄存器中，当处理器执行到这条指令的时候，便会按照指令的意思去实现相关的操作。为了能够完成复杂的任务，工程师们为 CPU 提供了一大堆指令，来实现各种功能，我们就把这一大堆指令称为指令集（Instructions），也就是机器语言。

CPU 能直接识别汇编语言吗？

显然是不行的，如果你使用汇编编写了一段程序，你还需要一个汇编编译器，其作用是将汇编代码编程成机器代码

计算机执行高级语言的基本方式

一般来讲，计算机执行高级语言的方式有以下两种：

解释执行

改方式需要先将输入的源代码通过解析器编译成中间代码，之后直接使用解释器解释执行中间代码，然后直接输出结果。

V8是如何执行JavaScript代码的？

编译执行

采用这种方式时，也需要先将源代码转换为中间代码，然后我们的编译器再将中间代码编译成机器代码。通常编译成的机器代码是以二进制文件形式存储的，需要执行这段程序的时候直接执行二进制文件就可以了。还可以使用虚拟机将编译后的机器代码保存在内存中，然后直接执行内存中的二进制代码。

V8是如何执行JavaScript代码的？

即便是JavaScript一门语言，也有好几种流行的虚拟机，它们之间的实现方式也存在着部分差异，比如Chrome使用的是V8虚拟机，Safari使用的是JavaScript Core虚拟机，而Firefox则使用的是TraceMonkey虚拟机。

作为JavaScript的主流虚拟机，V8是如何编译执行JavaScript代码的呢？它采用的是我们上面介绍的解释执行、编译执行中的哪一种呢？

解释执行的启动速度快，但是执行速度比较慢，而编译执行的启动速度慢，但是执行速度比较快，所以为了权衡两种方法各自的优缺点，V8采用的是两种方法结合的方式进行编译执行JavaScript代码。

V8执行JavaScript代码流程图

V8是如何执行JavaScript代码的？

从这张图的左侧部分我们可以看出，V8在启动执行JavaScript代码之前，它需要初始化好执行环境，这些环境包括：堆空间、栈空间、全局执行上下文、全局作用域、循环系统♻️、内置函数等，这些内容都是在JavaScript执行过程中需要使用到的。

在初始化完执行环境后，就可以向V8提交需要执行的JavaScript代码了。

V8在接收到JavaScript代码后，并不会立即执行，因为V8并不能直接理解JavaScript代码的含义，这对于它来说只不过就是一段字符串而已。它需要将代码结构化生成抽象语法树（AST），在生成抽象语法树的同时，V8还会生成相应的作用域。
有了AST和作用域后，就可以生成字节码了，字节码是介于AST和机器代码之间的中间代码。
生成字节码后，解释器就会按照顺序解释执行字节码，并输出执行结果。
解释器在执行字节码的过程中，如果发现某段代码被多次重复执行，那么这段代码就会被标记成热点代码。
当某段代码被标记成热点代码后，V8就会将这段代码交给优化编辑器，优化编辑器会在后台将字节码编译为二进制代码，然后再对编译后的二进制代码进行优化操作，优化后的二进制机器代码的执行效率就会大幅提升。