Node.js での V8 エンジンの説明

V8 エンジン、Node.js、および V8 と Node.js 間の接続について見ていきます。

V8 JavaScript エンジンの概要

V8 は、Google によって開発され、オープンソース ブラウザである Google Chrome で使用される高性能 JavaScript エンジンです。これは、JavaScript を解釈するのではなくネイティブ マシン コードにコンパイルすることで Web アプリケーションのパフォーマンスを向上させ、高速化するように設計されています。

V8 は、C に基づくオープンソースの JavaScript エンジンです。 Linux、Windows、macOS などのさまざまなプラットフォームで実行されます。ジャストインタイム (JIT) コンパイル、ガベージ コレクションを備え、クラス、Promise、アロー関数などの最新の JavaScript 機能をサポートしているため、特に Web ブラウザーに適しています。また、WebAssembly もサポートしています。WebAssembly は、JavaScript より高速になるように設計された、Web 上でコードを実行するための低レベルのバイナリ形式です。

最新の Web アプリケーションは、機能的に JavaScript に大きく依存しています。したがって、V8 は JavaScript コードを迅速かつ効率的に実行できる必要があります。この機能を実現するために、V8 では、隠しクラスの最適化やインライン キャッシュなどのさまざまな技術を使用して、JavaScript コードの実行をできるだけ高速にします。 Rhino、SpiderMonkey、Jerry スクリプトなどは、人気のある JavaScript エンジン実装です。

V8 JavaScript エンジンのいくつかの重要なコンポーネント

これらは、V8 JavaScript エンジンを Node.js アプリケーションの高性能エンジンにする重要なコンポーネントの一部です。

• ガベージ コレクション

• JS インタプリタ

• ネットワークアセンブリ

ガベージコレクター

V8 JavaScript にはガベージ コレクターが含まれています。不要になったオブジェクトによって使用されていたメモリを解放します。メモリ リークは、アプリケーションがオブジェクトを作成し、不要になったときにオブジェクトを解放できない場合に発生します。ガベージ コレクターは、このメモリ リークを防ぐのに役立ちます。

JSインタープリター

V8 では、Ignition は最初に JavaScript コードを解釈します。これはバイトコード インタープリターです。 Ignition はコードを読み取って評価し、コードで指定されたアクションを実行します。これは迅速に行われますが、Ignition によって生成されたバイトコードはマシン コードほど効率的ではなく、このバイトコードは V8 の最適化コンパイラである Turbofan に渡されます。

ターボファンはバイトコードを分析し、コードのパフォーマンスが重要な部分のマシンコードを生成します。このマシンコードはバイトコードよりも高速ですが、コンパイルプロセスに時間がかかる場合があります。コンパイルされたマシン コードはキャッシュされるため、同じスクリプトを再度実行するときに再利用できるため、コードを再コンパイルする必要がなくなります。

Ignition と Turbofan を使用すると、V8 はバイトコード インタープリターを通じてコードを迅速に評価し、最適化コンパイラーを通じて主要なパフォーマンス セクションを最適化できます。これにより、V8 は JavaScript コードの高いパフォーマンスと効率的な実行を実現できます。

ネットワークアセンブリ

WebAssembly (wasm と略されることが多い) は、スタックベースの仮想マシン用のバイナリ命令形式です。 V8 JavaScript エンジンでは、WebAssembly コードは Liftoff コンポーネントによって実行されます。これは、高速かつ軽量で、V8 とのスムーズな統合を実現するように設計された WebAssembly 固有のコンパイラーです。バイナリ wasm コードをマシン コードに変換して実行する役割を果たします。

Liftoff を使用すると、V8 は JavaScript と一緒に WebAssembly コードを実行するための高速かつ効率的な方法を提供し、開発者が複数の言語でコードを記述し、Web 上で効率的に実行できるようにします。

Node.js と V8 間の接続

Node.js は、V8 JavaScript エンジン上に構築された JavaScript ランタイムです。これにより、開発者はフロントエンドとバックエンドの両方で JavaScript をプログラミング言語として使用し、サーバー上で JavaScript を実行することで Web アプリケーションを構築できます。 Node.js は V8 を使用してサーバー側で JavaScript コードを実行します。開発者が Node.js アプリケーションの JavaScript コードを作成すると、そのコードは実行のために V8 に渡されます。次に、V8 はコードをコンパイルして実行し、アプリケーションがファイルの読み取りと書き込み、ネットワーク要求の実行、データベースとの対話などの操作を実行できるようにします。

Node.js と V8 の関係は、Node.js が JavaScript ランタイムとして V8 を使用することです。 Node.js は、JavaScript でのサーバーサイド プログラミングをサポートするために、V8 の上にライブラリやモジュールなどの追加の機能層を提供します。

その他の事実

Node.js は元々、JavaScript エンジンとして V8 を使用して実装されました。 Joyent の元の開発者は、Web サーバーの構築に必要なパフォーマンスと高い同時実行性を処理できる V8 の組み込みを選択しました。

Node.js は技術的には V8 がなくても動作しますが、多くの開発作業が必要になります。開発者は別の JavaScript エンジンを選択し、それを使用するように Node.js コード ベースを変更する必要があります。また、V8 がないと Node.js のパフォーマンスが大幅に低下するため、新しいエンジンには多くの最適化が必要になります。したがって、別の JavaScript エンジンを選択するのは適切ではない可能性があります。したがって、V8 は Node.js コードベースの不可欠な部分であり、ほとんどの Node.js ユースケースで必要な高いパフォーマンスを提供するため、Node.js が V8 なしで動作する可能性はほとんどありません。

メモリ関連の問題

現在、V8 のメモリ制限はデフォルトで 32 ビット システムでは 512 MB、64 ビット システムでは 1 GB です。 Node.js プロセスがヒープで利用可能なメモリよりも多くのメモリを必要とする場合、この制限により問題が発生する可能性があります。たとえば、大規模なデータ セットをメモリにロードしたり、複雑な計算を実行しようとしているとします。この場合、メモリが不足し、「致命的エラー: JavaScript ヒープのメモリ不足」エラーが発生する可能性があります。

メモリ関連の問題を解決するためのヒント

コードで使用されるメモリの量を削減する方法を探してください。これには、データ構造のサイズの削減、頻繁に使用されるデータのキャッシュ、または不要なオブジェクトの作成の回避などが含まれる場合があります。

利用可能なメモリ ヒープを増やすには、Node.js アプリケーションの実行時に --max-old-space-size コマンド ライン フラグを使用します。

別の解決策として、データ セットが大きすぎて単一ノードで処理できない場合は、データを分割してスクリプトの複数のインスタンスを並行して実行することを検討できます。

パフォーマンスへの影響は、オペレーティング システムや環境によって異なる場合があることに注意してください。

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