JavaScript的工作原理：引擎、运行时和调用堆栈

亦凉 2021-09-20 05:52 318阅读 0赞

随着JavaScript变得越来越流行，越来越多的团队正在利用他们为技术栈中做多个级别的支持：前端、后端、混合应用、嵌入式设备等等。

本文旨在深入挖掘JavaScript及其实际的工作方式：我们认为通过了解JavaScript的构建块以及它们如何发挥作用，你将能够编写更好的代码和应用。 我们还将分享自己在构建SessionStack\[[https://www.sessionstack.com/][https_www.sessionstack.com]\]时使用的一些经验和规范，这是一个轻量级JavaScript应用，必须具有强大功能和高性能才能保持竞争力。

正如GitHut stats\[[http://githut.info/][http_githut.info]\]所示，JavaScript在GitHub中的Active Repositories和Total Pushes方面处于领先地位。 它也不会落后于其他语言。

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（查看最新的GitHub语言统计信息[https://madnight.github.io/githut/][https_madnight.github.io_githut]）

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其生态系统提供的所有内容，更深入的了解其内部，以便构建出色的软件。

事实证明，有很多开发人员每天都在使用JavaScript，却不了解背后究竟发生了些什么。

## **概述** ##

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，或者它使用的是回调队列。

在本文中，我们将详细介绍这些概念，并解释JavaScript实际运行的方式。 通过了解这些详细信息，你将能够正确地利用其所提供的API编写更好的、非阻塞的应用，这些应用正确地利用了所提供的API。

如果你对JavaScript比较陌生，那么本文将帮助你理解为什么JavaScript与其他语言相比是如此的“奇怪”。

如果你是一位经验丰富的JavaScript开发者，尽管你每天使用它，但仍然希望它能够为你提供一些关于JavaScript运行时工作方式方面的新见解。

## **JavaScript引擎** ##

一个很流行的JavaScript引擎是Google的V8引擎。 V8引擎被用于Chrome和Node.js。 这是一个非常简化的示意图：

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引擎包含两个主要组件：

*  内存堆 - 这是进行内存分配的地方
 *  调用栈 - 这是你的代码执行时堆栈帧的位置

## **运行时** ##

这是几乎所有JavaScript开发人员在浏览器中都使用过的API（例如“setTimeout”）。 但是引擎并不提供这些API。

那么，他们究竟来自哪里？

实际上这有点复杂。

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所以尽管有了引擎，但是还需要很多东西。有一些叫做Web API的东西，它们是由浏览器提供的，比如DOM，AJAX，setTimeout等等。

此外还有非常受欢迎的事件循环和回调队列。

## **调用栈** ##

JavaScript是一种单线程编程语言，这意味着它只有一个调用栈。 所以它一次只能做一件事。

调用栈是一种数据结构，它记录了当前程序中执行到的基本位置。 如果我们进入一个函数，会它放在栈的顶部。 如果我们从函数返回，就会将它从堆栈的顶部弹出。 这就是所有栈结构都可以做到的。

下面我们来看一个例子吧：

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当引擎开始执行上面的代码时，调用堆栈将为空。 接下来的步骤如下：

![v2-fd870206f1b99c18a43d8e796c95406d_hd.jpg][]

调用栈中的每个条目被称为**栈帧**。

这是在抛出异常时堆栈跟踪的构造方式 —— 当异常发生时调用堆栈的大致状态。 接下来看下面这段代码：

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如果在Chrome中执行这个操作（假设此代码位于名为foo.js的文件中），则将生成以下堆栈跟踪：

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当达到最大调用堆栈大小时会发生“**Blowing the stack**”这种情况。 这种情况是很容易发生的，尤其是在你使用递归而没有充分地测试你的代码时。 看一下这段代码：

![v2-bca2bce74cc7c68cdc2b563a84dc7a4d_hd.jpg][]

当引擎开始执行此代码时，它首先调用函数“foo”。 但是这个函数是递归的，并且在没有任何终止条件的情况下开始调用自身。 因此在执行的每个步骤中，相同的函数一次又一次地被添加到调用堆栈中。 它看起来像是这样：

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在某些时候，如果调用栈中的函数调用数量超过了它的实际大小，浏览器就会抛出错误，该错误看起来像这样：

![v2-7c7f394cab7b9783e193173fcfae0c3d_hd.jpg][]

在单个线程上运行代码非常简单，因为你不必处理多线程环境中出现的复杂场景，例如死锁。

但是跑在单个线程上也是非常受限的。 由于JavaScript只有一个调用，**当处理变慢时会发生什么？**

## **并发和事件循环** ##

如果在调用堆栈中有需要花费大量时间才能处理的函数调用，会发生什么？ 比如假设你想在浏览器中用JavaScript进行一些复杂的图像转换。

你可能会问：这也算是一个问题？ 实际上虽然调用栈具有执行功能，但浏览器实并没有办法执行其他的操作，因为它会被阻止。 这意味着浏览器将无法进行渲染，也无法运行任何其他代码，它只是被卡住了。 如果你想在自己的应用中产生流畅的UI，在这里将会出现问题。

这并不是唯一的问题。 一旦你的浏览器开始在调用栈中处理如此之多的任务，它可能会在相当长的时间内停止响应。 大多数浏览器将会通过引发错误来解决这个问题，询问你是否要终止网页的运行。

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所以这并不是最佳的用户体验，对吗？

那么怎样才能在不阻止UI，并使浏览器在无响应的情况下执行繁重的代码呢？ 解决方案是异步回调。

这一点在“如何运行JavaScript”教程的第2部分中有更详细的解释：“在V8引擎是怎么工作的：有关如何编写优化代码的5个技巧\[[https://blog.sessionstack.com/how-javascript-works-inside-the-v8-engine-5-tips-on-how-to-write-optimized-code-ac089e62b12e][https_blog.sessionstack.com_how-javascript-works-inside-the-v8-engine-5-tips-on-how-to-write-optimized-code-ac089e62b12e]\]”。

与此同时，如果你在JavaScript应用程序中遇到难以复制和理解的问题，可以试试SessionStack\[[https://www.sessionstack.com/?utm\_source=medium&utm\_medium=blog&utm\_content=Post-1-overview-outro][https_www.sessionstack.com_utm_source_medium_utm_medium_blog_utm_content_Post-1-overview-outro]\]。 SessionStack会记录Web应用中所有的内容：所有的DOM修改、用户交互、JavaScript异常、堆栈跟踪、网络请求失败和调试消息。

通过SessionStack，你可以将网络应用中的问题重现，并查看发生的所有事情。

有一个免费的工具，不需要支付任何费用。 现在就可以试试\[[https://www.sessionstack.com/solutions/developers/?utm\_source=medium&utm\_medium=blog&utm\_content=Post-1-overview-getStarted][https_www.sessionstack.com_solutions_developers_utm_source_medium_utm_medium_blog_utm_content_Post-1-overview-getStarted]\]。

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[https_www.sessionstack.com]: https://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.sessionstack.com/
[http_githut.info]: https://link.zhihu.com/?target=http%3A//githut.info/
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