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文章目录
  1. Motivation
  2. V8 概述
  3. V8 In NodeJS
    1. NodeJS源码小览
    2. 查看V8版本号
  4. NodeJS与V8的缠绵
  5. 总结

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:

  1. 编译优化
  2. 内存管理
  3. 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:

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├── ...
├── 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。

v8 in nodejs.png

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:

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$ 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:

  1. 我的写作动机,理解NodeJS底层,给写出高质量JavaScript代码提供指导。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。