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解读 JavaScript 之引擎、运行时和堆栈调用

 6 years ago
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解读 JavaScript 之引擎、运行时和堆栈调用

随着 JavaScript 变得越来越流行,很多团队在他们的堆栈中实现诸多层级的支持 - 前端、后端、混合应用程序、嵌入式设备等等。

本文是该系列文章的第一篇,旨在深入研究 JavaScript 及其实际工作原理:我们认为通过了解 JavaScript 的构建块以及它们如何一起协作的,你将能够编写更好的代码和应用。

如 GitHut 统计中所示,JavaScript 在 GitHub 中的活动存储库和总推送量方面位居前列。但它在其他分类中也未落后太多。

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(查看 GitHub 语言统计最新版)

如果项目越来越依赖于 JavaScript ,这意味着开发人员必须利用语言和生态系统所提供的所有内容,深入了解其内部,从而构建出令人惊叹的软件。

事实证明,很多开发人员每天都在使用 JavaScript ,但他们并不知道底层会发生什么。

翻译于 2017/12/13 12:29

几乎每个人都已经听说过 V8 引擎这个概念,大多数人都知道 JavaScript 是单线程的,或者它正在使用回调队列。

在这篇文章中,我们将详细介绍所有这些概念,并解释 JavaScript 是如何运行的。通过了解这些细节,你将能够编写更好的、非阻塞的应用程序,正确使用所提供的 API 。

如果你对 JavaScript 比较生疏,本博客文章将帮助你理解为什么 JavaScript 相比与其他语言更“怪异”。

如果你是一位经验丰富的 JavaScript 开发人员,希望能够为你提供一些关于你每天使用的 JavaScript 运行时的实际工作情况的全新见解。

翻译于 2017/12/13 11:57

JavaScript 引擎

Google V8 引擎是一个比较流行的 JavaScript 引擎示例。V8 引擎是在诸如 Chrome 和 Node.js 等内部使用的。下面是对其机制的一个简化视图:

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该引擎包括两个主要组件:

* Memory Heap 内存堆 ——  这是内存分配发生的地方

* Call Stack 调用堆栈 ——  这是在你代码执行时栈帧存放的位置

翻译于 2017/12/13 12:01

Runtime 运行时

几乎所有的 JavaScript 开发者都使用过浏览器中的 API(例如“setTimeout”)。 但是,这些 API 不是由引擎提供的。

那么,它们从哪里来呢?

事实证明,实际情况有点复杂。

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所以,我们有引擎,但实际上还有更多。我们有那些由浏览器所提供的称为 Web API 的东西,比如 DOM、AJAX、setTimeout 等等。

然后,我们还有非常流行的事件循环和回调队列

翻译于 2017/12/13 12:17

Call Stack 调用堆栈

JavaScript 是一种单线程编程语言,这意味着它只有一个 Call Stack 。因此,它一次仅能做一件事。

Call Stack 是一个数据结构,它基本上记录了我们在程序中的所处的位置。如果我们进入一个函数,我们把它放在堆栈的顶部。如果我们从一个函数中返回,我们弹出堆栈的顶部。这是所有的堆栈可以做的东西。

我们来看一个例子。看看下面的代码:

function multiply(x, y) {
    return x * y;
}
function printSquare(x) {
    var s = multiply(x, x);
    console.log(s);
}
printSquare(5);

当引擎开始执行这个代码时,Call Stack 将会变成空的。之后,执行的步骤如下:

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Call Stack 的每个入口被称为 Stack Frame(栈帧)。

这正是在抛出异常时如何构建 stack trace 的方法 - 这基本上是在异常发生时的 Call Stack 的状态。看看下面的代码:

function foo() {
    throw new Error('SessionStack will help you resolve crashes :)');
}
function bar() {
    foo();
}
function start() {
    bar();
}
start();

如果这是在 Chrome 中执行的(假设这个代码在一个名为 foo.js 的文件中),那么会产生下面的 stack trace:

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翻译于 2017/12/13 12:23

“Blowing the stack”—当达到最大调用堆栈大小时,会发生这种情况。这可能会很容易发生,特别是如果你使用递归,而不是非常广泛地测试你的代码。看看这个示例代码:

function foo() {
    foo();
}
foo();

当引擎开始执行这个代码时,它首先调用函数“foo”。然而,这个函数是递归的,并且开始调用自己而没有任何终止条件。所以在执行的每个步骤中,同一个函数会一次又一次地添加到调用堆栈中。它看起来像这样:

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然而,在某些情况下,调用堆栈中函数调用的数量超出了调用堆栈的实际大小,浏览器通过抛出一个错误(如下所示)来决定采取行动:
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在单线程上运行代码可能非常容易,因为你不必处理多线程环境中出现的复杂场景,例如死锁。

但是在单线程上运行也是非常有限的。由于JavaScript只有一个调用堆栈,所以当事情很慢时会发生什么?

翻译于 2017/12/15 08:48

并发&事件循环

如果在调用堆栈中执行的函数调用需要花费大量时间才能进行处理,会发生什么? 例如,假设你想在浏览器中使用 JavaScript 进行一些复杂的图像转换。

你可能会问 - 为什么这会是一个问题?问题是,虽然调用堆栈有要执行的函数,浏览器实际上不能做任何事情 - 它被阻塞了。这意味着浏览器无法渲染,它不能运行任何其他代码,它就是被卡住了。如果你想在你的应用程序中使用流畅的 UI ,这就会产生问题。

而且这并不是唯一的问题。一旦你的浏览器开始在 Call Stack 中处理过多的任务,它可能会停止响应相当长的时间。大多数浏览器会通过触发错误来采取行动,询问你是否要终止网页。

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所以,这并不是最好的用户体验,对吗?

翻译于 2017/12/13 12:34

那么,我们如何执行大量代码而不阻塞 UI 使得浏览器无法响应? 解决方案就是异步回调。

这将在“ JavaScript 工作原理”教程的第2部分中更详细地解释:“V8 引擎内部+关于如何编写优化代码的5个技巧”。

同时,如果你在 JavaScript 应用程序中难以复现和理解问题,请查看 SessionStack 。 SessionStack 会记录你的 Web 应用中的所有东西:所有的 DOM 更改、用户交互、JavaScript 异常、堆栈跟踪、网络请求失败、调试消息等。

通过 SessionStack ,你可以以视频的方式重现问题,并查看发生在用户身上的所有事情。

这有一个免费的方案,所以你可以试试看

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翻译于 2017/12/13 14:47

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