JavaScript コンパイルの仕組み

JavaScript は、主に Web 開発での役割により、最も広く使用されているプログラミング言語の 1 つです。これは当初インタープリタ言語であり、ブラウザが JavaScript コードを 1 行ずつ読み取って実行することを意味します。しかし、最新の JavaScript エンジンの進化に伴い、プロセスはコンパイルと最適化へと移行しました。この記事では、コンパイル プロセスの背後にある概念に焦点を当てて、JavaScript コンパイラーがどのように動作するかを探っていきます。

インタープリター言語とコンパイル言語
JavaScript のコンパイルの詳細に入る前に、インタープリタ言語とコンパイル言語の違いを理解することが重要です。

インタープリタ言語: コードは、事前にマシンコードに変換されることなく、インタープリタによって 1 行ずつ実行されます。これにより動的な動作が可能になりますが、多くの場合、実行速度が遅くなります。
コンパイルされた言語: コードは実行前にマシンコードに変換されます。これにより、CPU がマシンコードを直接理解できるため、一般的に実行が高速化されます。

JavaScript はその中間に位置します。歴史的には、ブラウザによって解釈されていましたが、Google の V8 (Chrome や Node.js で使用) などの最新のエンジンでは、パフォーマンスを向上させるために Just-In-Time (JIT) コンパイルが導入されています。

JavaScript エンジン: コンパイルのコア
JavaScript コンパイラは、いわゆる JavaScript エンジンの一部です。各ブラウザには独自の JavaScript エンジンがあります:

V8: Google Chrome と Node.js
SpiderMonkey: Mozilla Firefox
チャクラ: Microsoft Edge (Chromium に移行する前)
JavaScriptコア: Safari

これらのエンジンはすべて、JavaScript の動作方法を定義する ECMAScript 標準を実装しています。典型的な JavaScript エンジンがコードを実行する手順を見てみましょう。

JavaScript コンパイルの仕組み
ソース コードの解析 コンパイル プロセスの最初のステップは解析です。エンジンは 2 つのフェーズを通じて JavaScript コードを抽象構文ツリー (AST) に分解します

字句解析 (トークン化): JavaScript コードは、トークンと呼ばれる小さなチャンクに分割されます。各トークンは、キーワード、変数名、演算子などの基本要素を表します。
構文分析: トークンは、抽象構文ツリー (AST) と呼ばれるツリー状の構造に編成されます。このツリーはプログラムの階層構造を表します。

x = 10 とします;

上記のコードは、let、x、=、10 などのトークンに分割され、変数 x に値 10 がどのように割り当てられるかを理解するために AST に配置されます。

1. 中間表現 (IR) AST を構築した後、エンジンはそれを中間表現 (IR) に変換します。これは、エンジンが最適化しやすい抽象的なマシンレベルのコードです。 IR はソース コードとマシン コードの間のブリッジとして機能し、最終的な実行前にさまざまな最適化を適用するのに役立ちます。

3.ジャストインタイム (JIT) コンパイル 最新の JavaScript エンジンは、ジャストインタイム (JIT) コンパイルと呼ばれる手法を使用してパフォーマンスを最適化します。 JIT コンパイラーはコードの一部を取得し、必要になる直前にそれらをマシンコードにコンパイルします。これにより、インタープリタ言語とコンパイル言語の両方の利点が得られます。

ベースライン コンパイラー: ベースライン JIT コンパイラーは、最初に、激しい最適化を行わずに、JavaScript コードをマシンコードに迅速にコンパイルします。これにより高速な実行が可能になりますが、最も効率的ではない可能性があります。
最適化と非最適化: エンジンは実行時にコードのパフォーマンスを監視します。頻繁に実行されるコード (「ホット」コードとも呼ばれる) を検出すると、関数のインライン化や冗長な操作の削減などの高度な技術を適用して、その部分をさらに最適化します。
非最適化: 最適化中に行われた仮定が間違っていることが判明した場合 (たとえば、変数は常に数値であると仮定されていたが、後で文字列になった場合)、エンジンはコードを非最適化して、最適化度の低いバージョンに戻すことができます。

1. ガベージ コレクション JavaScript エンジンは、ガベージ コレクションとして知られるプロセスを通じてメモリを自動的に管理します。このプロセスにより、使用されなくなったオブジェクトが特定され、メモリが解放されます。最新のエンジンは、マーク アンド スイープや世代別ガベージ コレクションなどの戦略を使用してメモリを効率的に管理し、アプリケーションがメモリ リークなくスムーズに実行されるようにします。

例: V8 エンジン
Google の V8 エンジンがこのプロセスをどのように実装するかを見てみましょう。

Ignition: V8 は、Ignition と呼ばれるコンポーネントを使用して JavaScript からバイトコードを生成します。バイトコードはソース コードの下位レベルの表現であり、まだ抽象的ではありますが、生の JavaScript よりも実行が簡単です。
Turbofan: バイトコードの一部が頻繁に実行される場合、V8 エンジンは最適化コンパイラーである Turbofan を使用して、このバイトコードを高度に最適化されたマシン コードにさらにコンパイルします。
インライン キャッシュ: V8 が使用するもう 1 つの技術はインライン キャッシュです。これは、オブジェクトのタイプと、頻繁に実行される関数の操作を記憶します。これにより、コードの動作に関する仮定が減り、実行が高速化されるため、コードの最適化に役立ちます。

JavaScript コンパイルにおける主要な最適化

インライン化: オーバーヘッドを削減するために、関数呼び出しを関数の本体に置き換えます。
型の特殊化: 変数の型を仮定して、より効率的なコードを生成します。
デッドコードの削除: 決して実行されないコードを削除します。
遅延コンパイル: 実際に使用されるコード部分のみをコンパイルします。

結論
JavaScript は、純粋に解釈される言語から JIT コンパイルに大きく依存する言語に移行したことで、パフォーマンスが大幅に向上しました。 V8 などの最新の JavaScript エンジンは、複数の手法を組み合わせてコードを効率的に解析、最適化、実行するため、JavaScript がブラウザやサーバー環境で複雑なアプリケーションを実行できるようになります。これらのエンジンがどのように動作するかを理解することで、開発者はエンジンの機能を最大限に活用した、より効率的で最適化されたコードを作成するための洞察が得られます。

以上がJavaScript コンパイルの仕組みの詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。