揭开JavaScript引擎的面纱
前言
最初，JavaScript 只能在 Web 浏览器中运行，但是随着 Node 的出现，现在 JavaScript 也可以在服务端运行。虽然我们可能知道应该在何时何地去使用它， 但是我们真的了解这些脚本执行的背后发生了什么吗？
如果您觉得自己对 JavaScript 引擎有了一些了解的话，可以先给自己鼓个掌，但不要急着关掉本文，我相信阅读完成后您仍然可以从中学到一些东西。
JavaScript 是一门高级语言，但是最终计算机能理解只有1和0。 那么我们编写的代码是如何被计算机理解的呢？ 掌握所学编程语言的基础知识将让您能编写出更好的代码。 在本文中，我们仅探讨一个问题：JavaScript 是如何工作的？
下面让我们进入正题~
JavaScript 引擎
这是本文将要探索的主要内容，它负责使计算机理解我们编写的 JS 代码。JavaScript 引擎是一种用于将我们的代码转换为机器可读语言的引擎。如果没有 JavaScript 引擎，您编写的代码对计算机来说简直是一堆“胡言乱语”。不仅仅是 JavaScript ，其他所有编程语言都需要一个类似的引擎，来将这些“胡言乱语”转换成对计算机有意义的语言。
目前有多种 JavaScript 引擎在可供使用。您可以在 Wikipedia 上查阅所有可用的 JavaScript 引擎。它们也被称为 ECMAScript 引擎，这样叫的具体原因会在下文中提及。 下面是一些我们日常可能会用到的 JavaScript 引擎：
- Chakra, Microsoft IE/Edge
- SpiderMonkey, FireFox
- V8, Chrome
除此之外的其它引擎，可以自行搜索了解。接下来，我们将深入研究这些引擎，以了解它们是如何翻译 JavaScript 文件的。
JavaScript 引擎的内里
我们已经知道了引擎是必须的，由此可能不禁会想：
是谁发明了 JavaScript 引擎？
答案是，任何人都可以。它只是分析我们的代码并将其翻译的另一种语言的工具。V8 是最受欢迎的 JavaScript 引擎之一，也是 Chrome 和 NodeJS 使用的引擎。它是用 C++（一种底层语言）编写的。但是如果每个人都创造一个引擎，那场面就不是可控范围内的了。
因此，为了给这些引擎确立一个规范，ECMA 的标准诞生了，该标准主要提供如何编写引擎和 JavaScript 所有功能的规范。这就是新功能能在 ECMAScript 6、7、8 上实现的原因。同时，引擎也进行了更新以支持这些新功能。 于是，我们便可以在开发过程中检查了浏览器中 JS 高级功能的可用性。
下面我们对 V8 引擎进行进一步的探索，因为基本概念在所有引擎中是一致的。
JavaScript V8 Engine
上图就是 JS Engine 内部的工作流程。我们输入的代码将通过以下阶段，
- Parser
- AST
- Interpreter 生成 ByteCode
- Profiler
- Compiler 生成优化后的代码
别被上面的流程给唬住了，在几分钟后您将了解它们是协同运作的。
在进一步深入这些阶段之前，您需要先了解 Interpreter 和 Compiler 的区别。
Interpreter VS Compiler
通常，将代码转换成机器可读语言的方法有两种。 我们将要讨论的概念不仅适用于 JavaScript ，而且适用于大多数编程语言，例如 Python，Java 等。
- Interpreter 逐行读取代码并立即执行。
- Compiler 读取您的整个代码，进行一些优化，然后生成优化后的代码。
让我们来看下面这个例子。
- function add(a, b) {
- return a+b
- }
- for(let i = 0; i < 1000; i++) {
- add(1 + 1)
- }
上面的示例循环调用了 add 函数1000次，该函数将两个数字相加并返回总和。
- Interpreter 接收上面的代码后，它将逐行读取并立即执行代码，直到循环结束。 它的工作仅仅是实时地将代码转换为我们的计算机可以理解的内容。
- 如果这段代码接受者是 Compiler，它会先完整地读取整个程序，对我们要执行的代码进行分析，并生成电脑可以读懂的机器语言。过程如同获取 X（我们的JS文件）并生成 Y（机器语言）一样。如果我们使用 Interpreter 执行 Y，则会获得与执行 X 相同的结果。
从上图中可以看出，ByteCode 只是中间码，计算机仍需要对其进行翻译才能执行。 但是 Interpreter 和 Compiler 都将源代码转换为机器语言，它们唯一的区别在于转换的过程不尽相同。
- Interpreter 逐行将源代码转换为等效的机器代码。
- Compiler 在一开始就将所有源代码转换为机器代码。
当您阅读完上面的推荐文章后，您可能已经了解到 Babel 实际上是一个 JS Compiler ，它可以接收您编写的新版本 JS 代码并向下编译为与浏览器兼容的 JS 代码（旧版本的 JS 代码）。
Interpreter 和 Compiler 的优缺点
- Interpreter 的优点是无需等待编译即可立即执行代码。这对在浏览器中运行 JS 提供了极大的便利，因为所有用户都不想浪费时间在等待代码编译这件事上。但是，当有大量的 JS 代码需要执行时会运行地比较慢。还记得上面例子中的那一小段代码吗？代码中执行了1000次函数调用。函数 add 被调用了1000次，但他的输出保持不变。但是 Interpreter 还是逐行执行，会显得比较慢。
- 在同样的情况下，Compiler 可以通过用2代替循环（因为 add 函数每次都是执行1 + 1）来进行一些优化。Compiler 最终给出的优化代码可以在更短的时间内执行完成。
综上所述，Interpreter 可以立即开始执行代码，但不会进行优化。 Compiler 虽然需要花费一些时间来编译代码，但是会生成对执行时更优的代码。
好的，Interpreter 和 Compiler 必要知识我们已经了解了。现在让我们回到主题——JS 引擎。
因此，考虑到编译器和解释器的优缺点，如果我们同时利用两者的优点，该怎么办？ 这就是 JIT(Just In Time) Compiler 的用武之地。它是 Interpreter 和 Compiler 的结合，现在大多数浏览器都在更快，更高效地实现此功能。同时 V8 引擎也使用此功能。
在这个过程中，
- Parser 是一种通过各种 JavaScript 关键字来识别，分析和分类程序各个部分的解析器。它可以区分代码是一个方法还是一个变量。
- 然后，AST(抽象语法树) 基于 Parser 的分类构造树状结构。您可以使用 AST Explorer 查看该树的结构。
- 随后将 AST 提供给 Interpreter 生成 ByteCode。如上文所述，ByteCode 不是最底层的代码，但可以被执行。在此阶段，浏览器借助 V8 引擎执行 ByteCode 进行工作，因此用户无需等待。
- 同时，Profiler 将查找可以被优化的代码，然后将它们传递给 Compiler。Compiler 生成优化代码的同时，浏览器暂时用 ByteCode 执行操作。并且，一旦 Compiler 生成了优化代码，优化代码则将完全替换掉临时的 ByteCode。
5. 通过这种方式，我们可以充分利用 Interpreter 和 Compiler 的优点。Interpreter 执行代码的同时，Profiler 寻找可以被优化的代码，Compiler 则创建优化的代码。然后，将 ByteCode 码替换为优化后的较为底层的代码，例如机器代码。
这仅意味着性能将在逐渐提高，同时不会有阻塞执行的时间。
关于 ByteCode
作为机器代码，ByteCode 不能被所有计算机理解及执行。它仍然需要像虚拟机或像 Javascript V8 引擎这样的中间件才能将其转换为机器可读的语言。 这就是为什么我们的浏览器可以在上述5个阶段中借助 JavaScript 引擎在 Interpreter 中执行 ByteCode 的原因。
所以您可以会有另一个问题,
JavaScript 是一门解释型语言吗?