V8 引擎与 JIT 编译
1. V8 执行流水线
2. Ignition 解释器
- 将 AST 编译为字节码 (Bytecode)
- 字节码是一种中间表示，比 AST 更紧凑
- 启动速度快，但执行效率不如机器码
为什么先解释执行?
- 快速启动: 无需等待编译优化，JS 代码可以直接运行。
- 收集类型信息 (Feedback Vector):
- Ignition 在执行字节码时，会收集函数的输入类型、对象结构等信息。
- 这些信息存储在 Feedback Vector 中。
- TurboFan 后续会根据这些反馈信息进行"投机性优化" (Speculative Optimization)。
3. TurboFan 优化编译器
触发条件
函数被调用次数超过阈值 (热点检测) → 触发 TurboFan 编译
核心优化技术
内联 (Inlining)
将小函数直接嵌入调用处，消除函数调用开销。
逃逸分析 (Escape Analysis)
分析对象是否逃逸出函数作用域，未逃逸则可栈分配 (无 GC 压力)。
类型特化 (Type Specialization)
基于收集的类型信息，生成针对特定类型的优化代码。
4. 隐藏类 (Hidden Class / Map)
问题
JavaScript 对象是动态的，属性可随时增删。如何快速访问属性?
解决方案: 隐藏类
V8 为每个对象创建隐藏类 (Map)，描述对象的结构 (属性名、偏移量)。
javascript
// 对象 a 和 b 共享同一个隐藏类
const a = { x: 1, y: 2 };
const b = { x: 3, y: 4 };
// 对象 c 属性顺序不同，隐藏类不同!
const c = { y: 5, x: 6 };隐藏类转换链
最佳实践
- 保持属性添加顺序一致: 不同顺序会导致创建不同的隐藏类分支。
- 避免运行时删除属性:
delete操作会导致对象回退到字典模式 (Dictionary Mode)，极慢。 - 避免动态添加属性: 尽量在构造函数中一次性声明所有属性。
深入: 对象属性存储
V8 根据属性数量和动态性选择存储方式：
- In-object Properties: 直接存储在对象头中 (最快，通常限制约 10 个)。
- Fast Properties: 存储在属性数组中 (次快)。
- Dictionary Mode: 哈希表存储 (慢，用于删除了属性或属性极多的对象)。
5. 内联缓存 (Inline Cache, IC)
问题
每次属性访问都查询隐藏类，效率低。
解决方案
缓存上次属性访问的隐藏类和偏移量。
IC 状态变迁
IC 的状态会根据遇到的对象隐藏类数量发生变化：
NOTE
性能差异巨大：单态 IC 比多态 IC 快得多，而超态 IC (Megamorphic) 会回退到查表操作。
最佳实践
保持对象形状一致:
- 避免同一个函数处理不同结构的对象。
- 尤其是数组:
[1, 2](PACKED_SMI) 和[1.1, 2](PACKED_DOUBLE) 是不同 Map。
6. Garbage Collection (Orinoco)
V8 的垃圾回收器名为 Orinoco，基于分代回收 (Generational Collection) 策略。
内存分代
V8 将堆内存分为新生代 (New Space) 和 老生代 (Old Space)。
1. 新生代 (Minor GC - Scavenger)
- 对象特征: 存活时间短 (如临时变量)。
- 算法: Cheney 算法 (复制算法)。
- 过程: 将存活对象从 From-Space 复制到 To-Space，清空 From-Space。
- 速度: 极快，但空间利用率低 (仅使用一半)。
2. 老生代 (Major GC)
- 对象特征: 存活时间长，或内存占用大。
- 算法:
- Mark-Sweep (标记-清除): 标记活动对象，清除垃圾 (产生碎片)。
- Mark-Compact (标记-整理): 整理内存碎片，移动对象。
- 优化:
- Incremental Marking (增量标记): 将标记过程拆解，避免长时间卡顿 (STW)。
- Lazy Sweeping (惰性清除): 垃圾回收不立即清除所有，按需清理。
写屏障 (Write Barrier)
当老生代对象引用新生代对象时，V8 使用写屏障记录这种引用，避免 Minor GC 扫描整个老生代。
7. 优化指南与避坑总结
7.1 避免去优化 (Deoptimization)
当 TurboFan 的类型假设失效时，回退到 Ignition，会导致性能断崖式下降。
❌ 触发场景 (Don'ts)
- 类型不稳定:javascript
let x = 1; x = 'string'; // ❌ 导致分配给 x 的寄存器类型改变 - 隐藏类突变:javascript
delete obj.x; // ❌ 回退到字典模式 - 访问 arguments: 使用
...args代替arguments对象。
7.2 函数优化建议
- 保持函数体小: 小函数更容易被内联 (Inlining)。
- 参数类型固定: 无论单态还是多态，保持稳定都好过不断变化。
- 作用域纯净: 减少闭包对高频变量的捕获，利于逃逸分析。
7.3 数组优化
V8 对数组有细分的元素类型 (Elements KIND):
PACKED_SMI_ELEMENTS: 纯整数 (最快)PACKED_DOUBLE_ELEMENTS: 浮点数HOLEY_ELEMENTS: 稀疏数组 (最慢)
建议:
- 初始化时确定大小 (避免动态扩容)。
- 避免空洞 (Holes):
arr[100] = 1会导致 0-99 都是空洞。 - 避免类型混合:
[1, 1.5, 'a']会降低数组性能等级。