概述

V8引擎编译相关类：

V8引擎运行相关类：

上面的图片摘自《WebKit 技术内部》

V8 引擎作为JS引擎中的佼佼者，主要有如下的方面改进：

1. 延迟编译

V8 有一个重要的特点就是延迟（deferred）思想，使得很多 JavaScript 代码的编译直到运行的时候才会进行，这样可以减少很多时间开销。比如很多回调（callback）都是依赖异步框架和事件循环的，它们都是等到时机成熟了之后才会被执行。

2. 函数优化和优化回滚

V8 有两个编译器：

一个非常简单并且非常快的编译器用于将 js 编译成简单但是很慢的机械码，叫做 full-codegen。
另一个是非常复杂的实时优化编译器，编译高性能的可执行代码，叫做 Crankshaft。

最开始执行你的代码的时候，V8 开始使用 full-codegen，full-codegen 直接将 JS 代码解释成机械码，没有做任何转化。这可以让 V8 快速执行机械码。注意，V8 并不使用中间字节码，因此也就不再需要转译处理。当你的代码被执行的时候，profiler 线程有足够的数据来找出哪些方法需要被优化。

编译器通常会做比较乐观和大胆的预测，那就是认为这些代码比较稳定，比如函数的入参的类型是不会改变的，所以生成高效的本地代码。但是如果某次调用该函数的时候，入参的类型改变了，那么就会把本地代码回滚到原代码，这就是优化回滚。

3. 数据表示

V8把JS代码里的每一个定义的变量分为三部分，第一部分是变量名；第二部分是数据的句柄，变量名指向的是数据的句柄，句柄的大小是固定的；第三部分是数据的实际内容。这样做是因为，JS是动态类型的，由句柄存储数据的实际类型，并指向实际内容的地址，也利于V8进行垃圾回收。

句柄的后两位用来表示数据是整数（00）或其它（01）。如果句柄是指向对象的，在V8中对象内部包含3个成员。第一个是指向隐藏类的指针，第二个是指向属性值表的指针，第三个是指向元素表的指针。

4. 隐藏类和内嵌缓存

大多数 JavaScript 解释器使用类似字典的结构 (基于散列函数) 去存储对象属性值在内存中的位置，查找对象属性的位置效率很低。

V8使用类和偏移位置思想，将本来需要通过字符串匹配来查找属性值的算法改进为使用类似C++编译器的偏移位置的机制来实现，这就是隐藏类（Hidden Class）。

隐藏类将对象划分成不同的组，它存储着同组内的对象的属性名和对应的偏移位置，对于同组（该组内的对象拥有相同的属性名和属性值的类型）内的所有对象共享这些信息。

就算通过隐藏类已经可以提高访问属性值的效率，但是还可以做得更好，就是把查找过的结果信息缓存起来，如果当前对象和之前的对象是同一个隐藏类，那么就可以省去在隐藏类里查找信息的功夫。这就是内嵌缓存。

V8维护一个对象类型的缓存；这些对象在最近的方法调用中被当做传参，然后V8根据这个缓存信息来推断将来什么样类型的对象会再次被当成传参。如果V8能够准确推断出接下来被传入的对象类型，那么它就能绕开获取对象属性的计算步骤，而只是使用先前查找该对象的隐藏类时所存储的信息。

5. 内存管理

1. Zone对象

Zone对象首先自己申请一块内存，然后管理和分配一些小内存。当一块小内存被分配之后，不能够被Zone回收，只能一次性回收Zone分配的所有小块内存。

2. 堆

V8使用堆来管理JS使用的数据，以及生成的代码、哈希表等。

为了实现垃圾回收，V8将堆分为三个部分，第一个是年轻分代，第二个是年老分代，第三个是大对象空间。

对于年轻分代，主要是为新创建的对象分配内存空间，因为年轻分代总的对象比较轻易被要求回收，为了方便垃圾回收，可以使用复制方式，将年轻分代分为两半，一半用来分配，另外一半在回收的时候负责将之前还需要保留的对象复制过来。

对于年轻分代，经常需要进行垃圾回收。
对于年老分代，主要是根据需要将年老的对象、指针、代码等数据使用的内存较少地做垃圾回收。
对于大对象空间，主要是用来为那些需要使用较多内存的大对象分配内存。

3. 垃圾回收算法

V8使用的是“标记-清除”垃圾回收算法，该算法比“引用计数”垃圾回收算法更好，可以避免循环引用导致无法回收垃圾的情况。

“标记-清除”算法假定设置一个叫做根（root）的对象（在Javascript里，根是全局对象）。垃圾回收器将定期从根开始，找所有从根开始引用的对象，然后找这些对象引用的对象……从根开始，垃圾回收器将找到所有可以获得的对象和收集所有不能获得的对象。

标记阶段会阻止 JavaScript 的运行。为了控制垃圾回收的成本，并且使 JavaScript 的执行更加稳定，V8 使用增量标记：与遍历全部堆去标记每一个可能的对象的不同，取而代之的是它只遍历部分堆，然后就恢复正常执行。下一次垃圾回收就会从上一次遍历停下来的地方开始，这就使得每一次正常执行之间的停顿都非常短。就像前面说的，清理的操作是由独立的线程的进行的。

6. 快照机制

快照机制是将内置的对象和函数加载之后的内存保存并序列化。序列化之后的结果很容易被反序列化，经过快照机制的启动时间，可以大幅缩减。

7. 题外话：JavaScriptCore

JavaScriptCore和V8最大差别在于，把源代码转变成抽象语法树（AST）之后，JavaScriptCore会将AST转化为字节码，该字节码是运行在解释器上面的，并由JIT不断的改进优化。而V8则通过全代码生成器（full code generator）把抽象语法树直接生成本地代码，为了性能考虑，还会通过数据分析器（Profiler）来采集一些信息，来帮助决策哪些本地代码需要优化，以生成效率更高的本地代码，这是一个逐步改进的过程。

参考

书籍

《WebKit 技术内幕》

链接

V8基础学习一：从编译流程学习V8优化机制
[译] JavaScript 如何工作：在 V8 引擎里 5 个优化代码的技巧
Google V8 引擎工作原理（翻译）