當我們談論JavaScript引擎的時候，通常是指它的編譯器，一個把人類可讀的源代碼（本文中指JavaScript代碼）翻譯成機器可讀的指令的程序。如果你還沒考慮過你的代碼在運行時會發(fā)生什么，那么這聽起來可能相當神奇，但編譯本質(zhì)上只是一個翻譯練習，讓代碼運行的快才是神奇的。

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簡單編譯器是怎么工作的

JavaScript被認為是高級語言，這意味著它是人類可讀的并且具有高度的靈活性。編譯器的工作是把高級語言轉(zhuǎn)換成計算機本地指令。

一個簡單的編譯程序有四個處理過程：詞法分析器、解析器、翻譯器、解釋器。

• 1. 詞法分析器（或者說是掃描器，分詞器），掃描源碼并把它轉(zhuǎn)換為原子單位，稱為記號。最常見的實現(xiàn)是使用正則表達式進行模式匹配。
• 2.  被標記化之后的代碼被傳入解析器，解析器對代碼結構和作用范圍進行識別和編碼，生成語法樹。
• 3. 這種類似圖的結構之后被傳入翻譯器翻譯成字節(jié)碼。其中最簡單的實現(xiàn)是把一個龐大的switch語句標記映射成等價的字節(jié)碼。
• 4. 然后字節(jié)碼被傳入字節(jié)碼解釋器，被轉(zhuǎn)換為本機代碼。

這是經(jīng)典的編譯器設計，已經(jīng)存在了很多年。但是桌面程序和瀏覽器的要求有很大不同。這種經(jīng)典的結構在多個方面都有缺陷。解決這些問題的創(chuàng)新方式，是瀏覽器的速度競賽故事。

快速、輕量、正確

JavaScript語言是非常靈活和具有兼容性的程序結構。那么你怎么寫這種后期綁定、弱類型、動態(tài)語言的編譯器呢？在你使它變快之前，必須先使它變精確，或者像Brendan Eich說的，

“快速、輕量、正確。任意選擇兩個，只要（結果）是正確的”

一種創(chuàng)新的測試編譯器正確性的方式是“模糊測試”。Mozilla的Jesse Ruderman創(chuàng)建的jsfunfuzz正是這個目的。Brendan稱它為“JavaScript 嘲弄產(chǎn)生器”，因為它的目的是創(chuàng)造怪異但是語法有效的結構，然后看編譯器能否處理。這種工具在驗證編譯錯誤和邊界問題上非常有幫助。

JIT 編譯器

經(jīng)典結構的原則性問題是運行時的字節(jié)碼翻譯非常慢。在編譯過程中，將字節(jié)碼翻譯成機器代碼時增加一個步驟可以帶來性能提升。不幸的是停留幾分鐘在網(wǎng)頁上等待它完全編譯是不會讓你的瀏覽器流行的。

解決方案是由JIT提出的“懶編譯”，或者叫實時編譯。顧名思義，它只將你用到的這部分代碼實時編譯成機器代碼。JIT編譯器有多種多樣，各自有各自的優(yōu)化策略。比如正則表達式編譯器致力于優(yōu)化單個任務，而其它的編譯器可能優(yōu)化像循環(huán)或函數(shù)這些常見操作?，F(xiàn)代化的JavaScript引擎會用到多種編譯器，分工合作，從而你代碼的性能得到提升。

JavaScript JIT 編譯器

***個JavaScript JIT編譯器是Mozilla的TraceMonkey。這是一個“跟蹤JIT”，因為它的跟蹤路徑是從你的代碼中尋找常見的可執(zhí)行代碼段。然后這些“常見代碼段”被編譯成機器代碼。和以前的引擎相比，Mozilla的這種優(yōu)化可以帶來20%-40%的性能提升。

在TraceMonkey推出后不久，谷歌就發(fā)布了擁有全新V8引擎的Chrome瀏覽器。V8引擎是為速度而生。一個關鍵的設計是它完全跳過了字節(jié)碼生成，取而代之的是由翻譯器產(chǎn)生本地機器代碼。V8團隊在一年之內(nèi)已經(jīng)實現(xiàn)了寄存器分配、改善高速緩存、重寫正則引擎，使其比原來快了10倍。他們 JavaScript整體執(zhí)行速度被提高了150％。速度競賽才剛剛開始。

最近瀏覽器廠商都紛紛推出了含有一個附加步驟的優(yōu)化編譯器。在定向流圖（DFG）或語法樹生成之后，編譯器可以使用這方面知識，在機器代碼產(chǎn)生之前進一步優(yōu)化性能。Mozilla的IonMonkey和Google的Crankshaft就是DFG編譯器的例子。

所有這些別具匠心的設計，其宏偉的目標就是使Javascript代碼運行的和本地C代碼一樣快。這個目標在幾年前聽起來好像是在搞笑，現(xiàn)在已經(jīng)越來越近。在第三部分，我們將看到編譯器的設計者使用多種策略，開發(fā)速度更快的Javascript編譯器。

英文原文：John Dalziel

譯文鏈接：http://blog.jobbole.com/41184/

本文名稱：速度與激情2:JavaScript編譯器如何工作
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