深入JavaScript的运行原理

JavaScript代码的执行

JavaScript代码下载好之后，是如何一步步被执行的呢？

我们知道，浏览器内核是由两部分组成的，以webkit为例：

WebCore：负责HTML解析、布局、渲染等等相关的工作；
JavaScriptCore：解析、执行JavaScript代码；

另外一个强大的JavaScript引擎就是V8引擎。

V8引擎的执行原理

我们来看一下官方对V8引擎的定义：

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。
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。

V8可以独立运行，也可以嵌入到任何C ++应用程序中

V8引擎的架构

V8引擎本身的源码非常复杂，大概有超过100w行C++代码，通过了解它的架构，我们可以知道它是如何对JavaScript执行的：

Parse模块会将JavaScript代码转换成AST（抽象语法树），这是因为解释器并不直接认识JavaScript代码；

如果函数没有被调用，那么是不会被转换成AST的；
Parse的V8官方文档：https://v8.dev/blog/scanner

Ignition是一个解释器，会将AST转换成ByteCode（字节码）

同时会收集TurboFan优化所需要的信息（比如函数参数的类型信息，有了类型才能进行真实的运算）；
如果函数只调用一次，Ignition会解释执行ByteCode；
Ignition的V8官方文档：https://v8.dev/blog/ignition-interpreter

TurboFan是一个编译器，可以将字节码编译为CPU可以直接执行的机器码；

如果一个函数被多次调用，那么就会被标记为热点函数，那么就会经过TurboFan转换成优化的机器码，提高代码的执行性能；
但是，机器码实际上也会被还原为ByteCode，这是因为如果后续执行函数的过程中，类型发生了变化（比如sum函数原来执行的是number类型，后来执行变成了string类型），之前优化的机器码并不能正确的处理运算，就会逆向的转换成字节码；
TurboFan的V8官方文档：`https://v8.dev/blog/turbofan-jit

V8引擎的解析图（官方）

词法分析（英文 lexicalanalysis）

将字符序列转换成token序列的过程。
token是记号化tokenization）的缩写
词法分析器（lexicalanalyzer，简称lexer），也叫扫描器（scanner）

语法分析（英语：syntacticanalysis，也叫 parsing）

语法分析器也可以称之为parser。

V8引擎的解析图

JavaScript代码执行原理 - 版本说明

在ECMA早期的版本中（ECMAScript3），代码的执行流程的术语和ECMAScript5以及之后的术语会有所区别：

目前网上大多数流行的说法都是基于ECMAScript3版本的解析，并且在面试时问到的大多数都是ECMAScript3的版本内容。
但是ECMAScript3终将过去， ECMAScript5必然会成为主流，所以最好也理解ECMAScript5甚至包括ECMAScript6以及更好版本的内容；
事实上在TC39（ ECMAScript5 ）的最新描述中，和ECMAScript5之后的版本又出现了一定的差异；

那么我们可以按照如下顺序学习：

通过ECMAScript3中的概念学习JavaScript执行原理、作用域、作用域链、闭包等概念；
通过ECMAScript5中的概念学习块级作用域、let、const等概念；

事实上，它们只是在对某些概念上的描述不太一样，在整体思路上都是一致的。

JavaScript的执行过程

假如我们有下面一段代码，它在JavaScript中是如何被执行的呢？

初始化全局对象

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；

执行上下文（ Execution Contexts ）

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。

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；

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）
第二部分：在代码执行中，对变量赋值，或者执行其他的函数；

认识VO对象（Variable Object）

每一个执行上下文会关联一个VO（Variable Object，变量对象），变量和函数声明会被添加到这个VO对象中。

当全局代码被执行的时候，VO就是GO对象了

全局代码执行过程（执行前）

全局代码执行过程（执行后）

函数如何被执行呢？

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。

因为每个执行上下文都会关联一个VO，那么函数执行上下文关联的VO是什么呢？

当进入一个函数执行上下文时，会创建一个AO对象（Activation Object）；
这个AO对象会使用arguments作为初始化，并且初始值是传入的参数；
这个AO对象会作为执行上下文的VO来存放变量的初始化；

函数的执行过程（执行前）

函数的执行过程（执行后）

作用域和作用域链（Scope Chain）

当进入到一个执行上下文时，执行上下文也会关联一个作用域链（Scope Chain）

作用域链是一个对象列表，用于变量标识符的求值；
当进入一个执行上下文时，这个作用域链被创建，并且根据代码类型，添加一系列的对象；

作用域提升面试题

面试题一

      var n = 100;
      function foo() {
        n = 200;
      }

      foo();

      console.log(n); // 200

面试题二

	  var n2 = 100;

      function foo() {
        console.log(n2); // undefined
        var n2 = 200;
        console.log(n2); // 200
      }

      foo();

面试题三

      var n3 = 100;

      function foo1() {

        console.log(n3); // 100

      }

      function foo2() {

        var n3 = 200;

        console.log(n3); //200

        foo1();

      }

      foo2();

面试题四

      var a = 100;
      function foo() {
      console.log(n); // 存在自己的n,但是值是 undefined, return是在执行是才返回的,n已经提前创建的
        return;
        var n = 200;
      }

      foo();

面试题五

	  function foo() {
        var a = (b = 100);
      }

      foo();
      console.log(a); // Uncaught ReferenceError: a is not defined
      console.log(b); // 100

Q.E.D.

Hi,Friend