浏览器工作原理和 V8 引擎
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一、浏览器的工作原理
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比如在浏览器中输入网址,然后 dns 进行解析,解析出的就是服务器的一个 ip 地址。服务器返回一个 html 文件,浏览器内核在解析 html 文件的过程中,遇到 link 标签和 script 标签引用的 css 文件和 JavaScript 文件就会去下载下来。
二、浏览器内核
1. 我们经常会说:不同的浏览器有不同的内核组成:
Gecko:早期被 Netscape 和 Mozilla Firefox 浏览器浏览器使用;
Trident:微软开发,被 IE4~IE11 浏览器使用,但是 Edge 浏览器已经转向 Blink;
Webkit:苹果基于 KHTML 开发、开源的,用于 Safari,Google Chrome 之前也在使用;
Blink:是 Webkit 的一个分支,Google 开发,目前应用于 Google Chrome、Edge、Opera 等;
等等...
2. 事实上,我们经常说的浏览器内核指的是浏览器的排版引擎:
排版引擎(layout engine),也称为浏览器引擎(browser engine)、页面渲染引擎(rendering engine) 或样版引擎。
三、浏览器渲染过程
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浏览器内核的 HTML Parse 将 HTML 转化为 DOM 树(DOM Tree),DOM 的 JavaScript 代码可以对 DOM 树(DOM Tree)进行操作(JavaScript 代码是由 JavaScript 引擎执行的)。CSS Parse 将 css 转化为 CSS 规则(Style Rules)。然后 DOM 树(DOM Tree)和 CSS 规则(Style Rules)通过附加(Attachment)生成渲染树(Render Tree),在 布局引擎(Layout)具体操作下,进行绘制(Painting),浏览器就可以进行展示(Dispaly)。之所以需要布局引擎(Layout),是因为浏览器在不同状态下布局有所不同。
四、认识 JavaScript 引擎
1. 为什么需要 JavaScript 引擎呢?
我们前面说过,高级的编程语言都是需要转成最终的机器指令来执行的;
事实上我们编写的 JavaScript 无论你交给浏览器或者 Node 执行,最后都是需要被 CPU 执行的;
但是 CPU 只认识自己的指令集,实际上是机器语言,才能被 CPU 所执行;
所以我们需要 JavaScript 引擎帮助我们将 JavaScript 代码翻译成 CPU 指令来执行;
2. 比较常见的 JavaScript 引擎有哪些呢?
SpiderMonkey:第一款 JavaScript 引擎,由 Brendan Eich 开发(也就是 JavaScript 作者);
Chakra:微软开发,用于 IT 浏览器;
JavaScriptCore:WebKit 中的 JavaScript 引擎,Apple 公司开发;
V8:Google 开发的强大 JavaScript 引擎,也帮助 Chrome 从众多浏览器中脱颖而出;
等等…
3. JavaScript 是一门高级编程语言:
机械语言————>汇编语言————>高级语言
五、浏览器内核和 JS 引擎的关系
这里我们先以 WebKit 为例,WebKit 事实上由两部分组成的:
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。
六、V8 引擎原理
1. 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。
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2. V8 引擎架构
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。PreParse(预解析),并不是一开始所有代码都需要执行,所以 V8 引擎就实现了 Lazy Parsing(延迟解析)的方案,它的作用是将不必要的函数进行预解析,也就是只解析暂 时需要的内容,而对函数的全量解析是在函数被调用时才会进行;
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 会执行解释执行 ByteCode;
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。
七、执行上下文
1. 全局代码执行前的解析(红色框内)
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2. 全局代码执行和 foo 函数执行体执行前的解析(红色框内)
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3. foo 函数执行体执行(红色框内)
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4. bar 函数执行体执行前的解析
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5. bar 函数执行体执行
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因为 bar 函数内无 name 属性,所以向上到父级作用域中找 (看函数定义时的位置,其所在的上一层作用域为父级作用域,不时看调用位置)。如果在 GO 或之前找到,则输出 name 值,否则报出 undefined。
bar 函数执行体执行完后,则函数执行上下文(FEC)退出 ECS 执行上下文栈;foo 函数执行体执行完后;函数执行上下文(FEC)一样退出 ECS 执行上下文栈。
基于早期 ECMA 的版本规范:每一个执行上下文会被关联到一个变量对象(variable object,VO),在源代码中的变量和函数声明会被作为属性添加到 VO 中。对与函数来说,参数也会被添加到 VO 中。
在最新的 ECMA 的版本规范中,对于一些词汇进行了修改:每一个执行上下文会被关联到一个变量环境(VariableEnvironment),在执行代码中的变量和函数声明会被作为环境记录(Environment Record)添加到变量环境中。对与函数来说,参数也会被环境记录添加到变量环境中。
八、作用域提升面试题
建议:要是像我一样这种基础薄弱的人来说,做题时还是建议画一下执行上下文来理解,这样更加加深印象和理解!!!
最后
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