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JavaScript 开发者所需要知道的 V8(一):V8 In NodeJS

Lemon_95 / 477人阅读

摘要:欢迎来我的博客阅读开发者所需要知道的一是一款拥有自动垃圾回收功能的编程语言。它随着的第一版发布而发布以及开源。年月,基金宣布和合并,合并版本在未来发布。年月日,官方公布又一个新的名为的优化编译器,主要提供的新语法,以及提高性能。

欢迎来我的博客阅读:「JavaScript 开发者所需要知道的 V8(一):V8 In NodeJS」

Motivation

JavaScript 是一款拥有「自动垃圾回收」功能的编程语言。
市面上具有这样功能的语言,一般都是拥有相对应的虚拟机的,像 Java的JVM ,C#的CLR ,PHP的Zend。
虚拟机一般实现了代码解析,内存的管理、布局、垃圾回收等功能。
不像C/C++这种没有虚拟机的语言,它们需要手动管理内存。
C/C++语言编译后的文件,是可以直接运行的。

我认为学习一门开发语言,除了知道一些语法上的使用,各种API的调用以外。学习相应的虚拟机也是很有必要的。而 JavaScript 由于其特殊的历史原因,并不是只有 V8 一个引擎。但是目前 V8 它是业界最优秀的 JavaScript 引擎,也就成为了一个学习样本。

如今的 JavaScript 不仅仅是用在浏览器端了,也因为 NodeJS 的关系得以在服务器端运行。和浏览器端不同的地方在于服务器端对资源的敏感性是很高的。当业务规模大了,并发量上来了,一些很细小的问题会放大。这时候一些小小的内存泄漏,都会酿造灾难。

所以作为一个 JavaScript 开发者,搞清楚从敲入 console.log("hello world"),直到后面交由CPU执行的中间过程是很重要的。
这也对如何用 JavaScript 这门松散的语言编写出高质量的代码是具有指导作用的。

想真正做到 JavaScript 全栈,路漫漫其修远兮。

V8 概述

V8 作为一个 JavaScript 引擎,最初是服役于 Google Chrome 浏览器的。它随着 Chrome 的第一版发布而发布以及开源。现在它除了 Chrome 浏览器,已经有很多其他的使用者了。诸如 NodeJS、MongoDB、CouchDB 等。

JavaScript 作为 Prototype-Based Language , 基于它使用 Prototype 继承的特征,V8 使用了直译的方式,即把 JavaScript 代码直接编译成机器码( Machine Code, 有些地方也叫 Native Code ),然后直接交由硬件执行。
与传统的「编译-解析-执行」的流程不同,V8 处理 JavaScript,并没有二进制码或其他的中间码。

简单来说,V8主要工作就是:「把 JavaScript 直译成机器码,然后运行」
但这中间,往往是一个复杂的过程,它需要处理很多的难题,诸如:

编译优化

内存管理

垃圾回收

我写的这一系列文章,也是从这三个大点来出发,解读V8针对这些内容的处理。

V8 In NodeJS NodeJS源码小览

NodeJS,是怎么引入V8的?
我们关注Node的源码目录:

.
├── ...
├── deps
│   ├── ...
│   ├── v8
│   ├── ...
├── ...
├── lib
│   ├── ...
│   ├── buffer.js
│   ├── child_process.js
│   ├── console.js
│   ├── ...
├── node -> out/Release/node
├── ...
├── out
│   ├── ...
│   ├── Release
|         ├── node
|         ├── node.d
|         ├── obj
|             └── gen
|                 ├── ...
|                 ├── node_natives.h
|                 ├── ...
│   ├── ...
├── src
│   ├── ...
│   ├── debug-agent.cc
│   ├── debug-agent.h
│   ├── env-inl.h
│   ├── env.cc
│   ├── ...
├── 
...

需要关注的几个目录和文件:

/deps/v8:这里是V8源码所在文件夹,你会发现里面的目录结构跟V8源码十分相似。NodeJS除了移植V8源码,还在增添了一些内容。

/src:由C/C++编写的核心模块所在文件夹,由C/C++编写的这部分模块被称为「Builtin Module」

/lib:由JavaScript编写的核心模块所在文件夹,这部分被称为「Native Code」,在编译Node源码的时候,会采用V8附带的js2c.py工具,把所有内置的JavaScript代码转换成C++里面的数组,生成out/Release/obj/gen/node_natives.h文件。有些 Native Module 需要借助于 Builtin Module 实现背后的功能。

/out:该目录是Node源码编译(命令行运行make)后生成的目录,里面包含了Node的可执行文件。当在命令行中键入node xxx.js,实际就是运行了out/Release/node文件。

来张图说明一下V8在Node运行时的整体过程。

Node在启动的时候,就已经把 Native Module,Builtin Module 加载到内存里面了。后来的 JavaScript 代码,就需要通过 V8 进行动态编译解析运行。

查看V8版本号

NodeJS的进步与V8息息相关,关注每个NodeJS版本所对应的V8版本,可以加强该版本新功能的理解和由来。

在NodeJS中,通过process.versions可以查看NodeJS依赖模块的版本号,V8就包含其中。

例如,我运行的 v7.0.0的NodeJS:

$ node
> process.versions
{ http_parser: "2.7.0",
  node: "8.0.0-pre",
  v8: "5.4.500.36",
  uv: "1.10.0",
  zlib: "1.2.8",
  ares: "1.10.1-DEV",
  modules: "51",
  openssl: "1.0.2j",
  icu: "58.1",
  unicode: "9.0",
  cldr: "30.0.2",
  tz: "2016g" }
NodeJS与V8的缠绵

2008年9月,V8 的第一个版本随着 Chrome 的第一版本发布。

2009年5月,NodeJS 的第一个版本由 Ryan Dahl 在 GitHub 上发布。

2010年12月,官方公布 V8 的名为 Crankshaft 的优化编译器,与原来的 Full Compiler 一起工作,声称较2008年版本提高50%性能。

2014年12月, io.js 从久久不更新的 NodeJS 分出来支,并且引入最新的 V8 ,这时候 NodeJS 处于0.12.17版本。

2015年2月,NodeJS基金宣布NodeJS(v0.12)和io.js(v3.3)合并,合并版本在未来发布。

2015年7月7日,官方公布又一个新的名为TurBoFan的优化编译器,主要提供ES6的新语法,以及提高性能。并表明该编译器最终目标是全部替代Crankshaft编译器

2015年7月17日,官方发布集成TurboFan的V8版本(v4.5)

2015年9月08日,NodeJS紧跟着发布了与io.js的合并版本(V4.0),引入最新的V8,给开发者们带来了最新的ES6语法,以及性能上的提高。

2015年8月28日,V8发布v4.6版本

2015年10月29日,NodeJS发布V5.0.0版本

2016年3月15日,V8发布v5.0版本

2016年4月26日,NodeJS发布V6.0.0版本

2016年7月18日,V8发布v5.3版本,新增名为Ignition的解析器(Interpreter),跟原有的优化编译器(Crankshaft and TurboFan)进行串联工作,提供了更加优化的内存使用方案,主要针对于低内存的Android设备,并称在未来会普及到全平台。

2016年10月25日,NodeJS发布v7.0.0版本

截止到今天(2016年11月),NodeJS版本v7.0.0,搭配了v5.4的v8,而官方发布的最新v8版本是v5.5

回顾整个历程,由于NodeJS是搭建在V8之上的,所以NodeJS很多「新增语言特性」和「提高性能」等更新都需要依赖V8的发布日程。

就像NodeJS和io.js宣布合并,和真正发布V4.0版本的中间,还隔了V8的生命历程一个重大的更新(发布 TurboFan 编译器,该编译器引入了大量的ES6语法支持。)。这个更新直接提供了相当一部分的ES6语法,以及性能上的提高。

总结

本篇主要描述了下面几点:

我的写作动机,理解NodeJS底层,给写出高质量JavaScript代码提供指导。

简单描述V8的角色,以及主要职责:编译优化、内存管理、垃圾回收。

通过NodeJS源码目录,以及NodeJS代码加载过程,来认识V8在这之中的位置。

罗列NodeJS与V8的历代迭代版本以及联系,强调V8在NodeJS中的地位。

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