理解並優化javascript程式碼

身為前端工程師，對於javascript大家都不陌生，這篇文章從更深層的方向－JS引擎去理解javascript到底是怎麼運作的，從而進行最佳化。

JS Engine—— JS 引擎介紹

一、基本介紹

##js引擎是專門運行javascript的解釋器(interpreter)。目前比較主流的js 引擎和介紹，大家可以簡單了解一下：

• V8 —  由Google使用C 開源的V8引擎，也是我們常聽到的一個引擎

• Rhino — 由Mozilla Foundation完全用Java管理的一個開源引擎

• SpiderMonkey — 第一代js引擎，曾經運行在Netscape Navigator 瀏覽器中，現在是Firefox

• JavaScriptCore — Safari的開源js引擎

• KJS — KDE 引擎，由Harri Porten開發

• Chakra (JScript9) — Internet Explorer 引擎

• #Chakra (JavaScript) — Microsoft Edge 引擎

• #JerryScript —輕量級的js引擎，主要用於IOT

二、V8引擎運作流程

現在由於NodeJS和Google瀏覽器的普及，在此就主要介紹V8引擎的運作機制，如果大家對其他引擎有興趣，可以自行查看，基本上就是大同小異的

#我們可以看到，JS引擎的處理過程是先解析轉換為AST語法樹，然後由解釋器主要做兩件事，第一個是轉換成機器語言bytecode，第二個是交給編輯器（optimizting compiler）進行最佳化，中間還有一個資料分析過程(profilling data) ，主要目的是為了進行最佳化JS的運行，優化完畢後的程式碼，再轉換為機器語言。

而V8引起的核心元件就分別是Ignition和TurboFan了

JS Code—— Talk is cheap

#看到這，你一定會想，我知道這有啥用，Talk is cheap，有沒有程式碼可以分析的。那麼大家請看以下範例程式碼，透過分析程式碼後，我再詳細介紹其中的原理

範例程式碼一：

// first case
var a = {}
var b = {}
 
console.time()
for (let k = 0; k < 9999999; k++) {
    a[k] = 0
}
 
for (let i = 0; i < 9999999; i++) {
    b[i] = 0
}
console.timeEnd()
 
// second case
var a = {}
var b = {}
 
console.time()
for (let k = 0; k < 9999999; k++) {
    a[k] = 0
}
 
for (let i = 10000000; i < 19999999; i++) {
    b[i] = 0
}
console.timeEnd()
 
// third case
var a = {}
var b = {}
 
console.time()
for (let k = 0; k < 9999999; k++) {
    a[k] = 0
}
 
for (let i = 9999999; i < 0; i--) {
    b[i] = 0
}
console.timeEnd()

看完以上程式碼，內容很簡單，就是定義object a和b 然後不斷添加屬性，唯一區別的是，first case是a和b重複添加相同的屬性，second case是a和b添加不同的屬性，third case是a和b重複添加相同的屬性，但處理b的時候是相反順序的。

那麼問題來了：三塊程式碼，運行速度有沒有快慢之分，分別又大不大呢？ （不用去確認循環次數，都是一樣滴！）

答案來了：用時時間大概是3 (500ms)

V8 Engine —— Hidden Class

我們知道，js是動態腳本語言，什麼意思呢，就是你可以很簡單的給object添加/刪除屬性，或改變其類型，大部分的js解釋器(interpreter)使用字典結構，在記憶體中儲存變數屬性值的位址，這種方式比起java和C#(非動態語言，當然了C#的dynamic類型另當別論，不在此贅述)要低效率的多，因為js的類型是可以隨時轉換的，本來使用字典結構結合固定的類型進行判斷，可以較容易的找到變數屬性值的位置，而在js中就難以實現了。

所以V8引擎就用了一個高效率的方法叫做Hidden Class。其他的引擎也有類似的方法，有叫Map的, Structures的,Hidden Class的等等，在這裡我們用Shape來定義它，這樣方便大家理解。

當我們定義一個object的時候，它會包含以下內容：

每個屬性的意義可以見上表。

那麼結合Shape，當定義一個object的時候，JS引擎會建立一個Shape (可以理解為連續的快取buffer)，它的位置0和1儲存了x和y值，如下圖：

如果我定義了兩個object，都是包含x和y的，那麼它就會共用一個shape，如下圖：

#所以到這裡我們可以想像的到，我們只要定義相同屬性的object，那麼都會共用一個shape，當我們要呼叫任意一個shape的屬性值的時候，都可以透過同一個shape的offset來獲取到了。

那麼，當我們為object新增屬性的時候呢？ V8引擎會根據類別過渡（class transition）原理創建新的shape來標記位置，如下圖

也就是說，我們創建了3個shape，透過過渡鏈(transition chain)來實作一個object的追溯。

看到這裡，大家肯定在想，每多一個shape肯定就會多佔用一塊內存，那麼我為了優化的話，盡量在初始化的時候把屬性都定義好就能優化了，Bingo~我們可以參考下圖來驗證：

#透過以上的原理解釋，相信大家肯定能夠推算解釋出，我們的範例程式碼的執行速度的區別了。

First Case: 

1. Shape (empty) for a和b

2. Shape 1....9999999 for a

3. Shape 1 ....9999999 for b

a和b都共用了相同的shape，可以重複使用

Second Case:

1. Shape (empty) for a和b

2. Shape 1....9999999 for a

3. Shape 10000000....19999999 for b

#一共定義了1 到199999999的shape，那麼second case肯定##時間要比first case要花多一倍的時間了

Thrid Case:

#1. Shape (empty) for a和b

2. Shape 1... .9999999 for a

3. Shape 9999999 ....1 for b

源碼：https://github.com/likeconan/Alipay_Wechat_Integration

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