各位朋友，大家好！我是你们今天的JS字节码讲师，咱们今天不搞虚的，直接上干货，聊聊JS引擎里那些你可能“视而不见”但又至关重要的部分：字节码。
开场白：JS，你这磨人的小妖精
JavaScript，这玩意儿，你爱也罢，恨也罢，它就在那里，默默运行在你的浏览器里，或者Node.js的服务器上。你写出看似简单的JS代码，但浏览器可不会直接读懂“啊！这就是个加法！”。它需要一个翻译官，把你的代码翻译成机器能理解的指令。这个翻译官，就是JS引擎，而翻译出来的“机器指令”，很大程度上就是我们今天要讲的——字节码。
第一部分：JS代码的“变形记”——生成字节码
咱们先来缕缕JS代码到字节码的“变形”过程。这可不是个一蹴而就的过程，JS引擎里有很多“工序”。
-
Parsing (解析)：
- 你的JS代码首先会被解析器（Parser）“吃”进去，解析器会检查你的代码有没有语法错误，比如少了分号，括号不匹配之类的。如果解析没通过，浏览器会毫不留情地给你抛出SyntaxError。
- 解析器还会把你的代码转换成一个抽象语法树（Abstract Syntax Tree，AST）。AST，你可以把它想象成一个树状结构，它清晰地表示了你代码的结构。
举个例子，下面这段简单的JS代码：
function add(a, b) { return a + b; } let result = add(1, 2); console.log(result);会被解析成一个AST（简化版）：
Program | +-- FunctionDeclaration (add) | | | +-- Identifier (add) | +-- Params [Identifier (a), Identifier (b)] | +-- BlockStatement | | | +-- ReturnStatement | | | +-- BinaryExpression (+) | | | +-- Identifier (a) | +-- Identifier (b) | +-- VariableDeclaration (result) | | | +-- VariableDeclarator (result) | | | +-- CallExpression (add) | | | +-- Identifier (add) | +-- Arguments [Literal (1), Literal (2)] | +-- ExpressionStatement | +-- CallExpression (console.log) | +-- MemberExpression (console.log) | | | +-- Identifier (console) | +-- Identifier (log) +-- Arguments [Identifier (result)]你可以用一些在线工具（比如AST Explorer）来可视化JS代码的AST。
-
Compilation (编译)：
- 有了AST，JS引擎就可以开始编译了。编译器的任务是将AST转换成字节码。不同的JS引擎（比如V8、SpiderMonkey、JavaScriptCore）有不同的字节码格式和指令集。
- 字节码是一种更低级的、更接近机器码的指令集，但它仍然是平台无关的（platform-independent）。这意味着，同一份字节码可以在不同的操作系统和硬件架构上运行，只要有对应的JS引擎。
- 编译器在生成字节码的同时，还会进行一些初步的优化，比如常量折叠（constant folding），将一些常量表达式在编译时就计算出来。
上面的JS代码，经过V8引擎的编译，可能会生成类似下面的字节码（简化版，实际情况会复杂得多）：
// function add(a, b) 00 LdaZero ; 加载0到累加器 01 Star r0 ; 将累加器的值存储到寄存器r0 02 Ldar a ; 加载参数a到累加器 03 Add r0, a ; 将寄存器r0的值与累加器的值相加，结果存储到累加器 04 Star r0 ; 将累加器的值存储到寄存器r0 05 Ldar b ; 加载参数b到累加器 06 Add r0, b ; 将寄存器r0的值与累加器的值相加，结果存储到累加器 07 Return ; 返回累加器的值 // let result = add(1, 2); 08 Ldi 1 ; 加载常量1到累加器 09 PushContext ; 推送上下文 10 Call add, 2 ; 调用函数add，参数数量为2 11 PopContext ; 弹出上下文 12 Star result ; 将累加器的值存储到变量result // console.log(result); 13 Ldar console ; 加载console对象到累加器 14 LdaSmi [0] ; 加载常量0到累加器 15 GetProperty a1, [0], [0] ; 获取console对象的log属性 16 Ldar result ; 加载变量result到累加器 17 PushContext ; 推送上下文 18 Call a1, 1 ; 调用函数console.log，参数数量为1 19 PopContext ; 弹出上下文 20 LdaUndefined ; 加载undefined到累加器 21 Return ; 返回累加器的值这些字节码指令，比如
LdaZero（Load Accumulator with Zero），Star（Store Accumulator to Register），Add（Add），都是JS引擎定义的，用于执行特定的操作。 -
Optimization (优化)：
- JS引擎通常会包含多个优化阶段。最初生成的字节码可能并不是最优的，引擎会分析代码的执行情况，进行各种优化，比如内联缓存（Inline Caching）、逃逸分析（Escape Analysis）、去优化（Deoptimization）等等。这些优化旨在提高代码的执行效率。
- 例如，如果引擎发现某个函数经常被调用，它可能会尝试将这个函数内联（inline），也就是把函数体直接插入到调用它的地方，减少函数调用的开销。
第二部分：字节码的“进化”——优化之路
字节码的优化是个大学问，不同的JS引擎有不同的策略。这里我们简单介绍几种常见的优化方式：
| 优化方式 | 描述 | 例子 |
|---|---|---|
| 内联缓存 (Inline Caching) | 利用程序运行时类型通常不变的特性，缓存属性查找的结果，避免每次都进行完整的属性查找。 | javascript function getProperty(obj) { return obj.x; } let obj1 = { x: 1 }; let obj2 = { x: 2 }; getProperty(obj1); // 第一次调用，缓存obj1.x的查找结果 getProperty(obj2); // 第二次调用，如果obj2.x的类型与缓存的类型一致，则直接使用缓存的结果，否则更新缓存 |
| 逃逸分析 (Escape Analysis) | 分析对象的生命周期，判断对象是否逃逸出当前函数或线程。如果对象没有逃逸，就可以在栈上分配内存，或者进行锁消除等优化。 | javascript function createPoint() { let point = { x: 0, y: 0 }; // point对象没有逃逸出createPoint函数 return point; } createPoint(); // point对象可以在栈上分配内存 |
| 常量折叠 (Constant Folding) | 在编译时计算常量表达式的值，避免在运行时重复计算。 | javascript const PI = 3.14159; const radius = 5; const area = PI * radius * radius; // 编译时计算出area的值 console.log(area); |
| 死代码消除 (Dead Code Elimination) | 移除永远不会被执行的代码。 | javascript function foo() { if (false) { // 这段代码永远不会被执行 console.log("This will never be printed"); } return 1; } foo(); |
| 类型推断 (Type Inference) | 尝试推断变量的类型，以便进行更有效的代码生成。 | javascript function add(a, b) { // 如果引擎推断出a和b都是数字类型，就可以生成更高效的加法指令 return a + b; } add(1, 2); |
| 去优化 (Deoptimization) | 当引擎的优化假设被打破时，需要回到未优化的状态，重新执行代码。这通常发生在类型发生变化或者有其他意外情况发生时。 | javascript function add(a, b) { return a + b; } add(1, 2); // 引擎假设a和b都是数字类型，进行优化 add(1, "2"); // a和b的类型发生了变化，引擎需要去优化，回到未优化的状态 |
第三部分：字节码的“表演”——执行流程
字节码生成并优化之后，就轮到JS引擎的执行器（Executor）登场了。执行器的任务是逐条执行字节码指令，完成代码的逻辑。
-
解释执行 (Interpretation)：
- 最初，字节码通常是由解释器逐条解释执行的。解释器会读取一条字节码指令，然后执行相应的操作。
- 解释执行的优点是启动速度快，但执行效率相对较低，因为每次都需要解释指令。
-
即时编译 (Just-In-Time Compilation，JIT)：
- 为了提高执行效率，JS引擎通常会采用JIT编译技术。JIT编译器会分析代码的执行情况，将热点代码（经常被执行的代码）编译成本地机器码，直接在CPU上执行。
- JIT编译可以显著提高代码的执行效率，但会增加编译的开销。
-
分层编译 (Tiered Compilation)：
-
为了平衡启动速度和执行效率，一些JS引擎（比如V8）采用了分层编译策略。
-
分层编译通常包含多个层级，比如：
- Base Tier (基础层)：快速生成字节码，进行解释执行。
- Optimization Tier (优化层)：对热点代码进行JIT编译，生成优化后的机器码。
-
引擎会根据代码的执行情况，在不同的层级之间切换。如果代码的执行情况发生变化，引擎可能会进行去优化（deoptimization），回到较低的层级重新执行。
-
第四部分：字节码的“秘密”——窥探引擎内部
虽然我们通常不需要直接操作字节码，但了解字节码的生成、优化和执行流程，可以帮助我们更好地理解JS引擎的工作原理，编写更高效的代码。
-
V8引擎的
--print-bytecode标志：- V8引擎提供了一个
--print-bytecode标志，可以用来查看JS代码生成的字节码。 - 例如，你可以通过以下命令来查看
test.js文件的字节码：
node --print-bytecode test.js输出的字节码会比较冗长，但它可以让你了解V8引擎是如何将你的JS代码转换成机器指令的。
- V8引擎提供了一个
-
Chrome DevTools的Performance面板：
- Chrome DevTools的Performance面板可以用来分析JS代码的性能。
- 通过Performance面板，你可以看到代码的执行时间、内存占用、垃圾回收情况等等。
- 虽然Performance面板不能直接显示字节码，但它可以帮助你找到性能瓶颈，从而优化你的代码。
第五部分：优化JS代码的“锦囊妙计”
了解了JS字节码的生成、优化和执行流程，我们就可以有针对性地优化我们的JS代码，提高程序的性能。
-
避免全局变量：
- 全局变量会增加属性查找的开销，影响性能。尽量使用局部变量。
-
优化循环：
- 避免在循环内部进行不必要的操作，比如重复计算、DOM操作等等。
-
使用合适的算法和数据结构：
- 选择合适的算法和数据结构，可以显著提高程序的性能。
-
减少内存占用：
- 及时释放不再使用的对象，避免内存泄漏。
-
利用JS引擎的优化特性：
- 编写符合JS引擎优化规则的代码，比如避免类型变化、使用内联函数等等。
总结：JS，不止你看到的那么简单
JS的世界，远不止你看到的那么简单。从你写下的每一行代码，到最终在浏览器里呈现的页面，背后都经历了无数次的“变形”和优化。字节码，就是其中一个重要的环节。
希望今天的讲座能让你对JS引擎的工作原理有更深入的了解。记住，了解底层原理，才能写出更高效的代码！
好了，今天的讲座就到这里，感谢大家的聆听！