关于JavaScript的解释执行 与 编译执行的对比

前言

最近看的很多知识都在谈论编译和运行这个事情,对于前端JavaScript和Java C 语言编译和运行会涵盖的那些分别,我试着总结一下.

编译型

「编译」(compile)是软件系统的一个非常非常重要的概念;很可惜,在 python / ruby / javascript 等解释型语言大行其道的当下,很多人已经不知道编译为何物。当然,即便你使用 c / go / java 等编译型语言,有多少人又真正清楚「编译」究竟是个什么过程呢?
在 wikipedia,compile / compiler 的解释如下:

A compiler is a computer program (or a set of programs) that transforms source code written in a programming language (the source language) into another computer language (the target language), with the latter often having a binary form known as object code.[1] The most common reason for converting source code is to create an executable program.

Compiler 的概念是 计算机程序把 某个在编码语言上的源代码转换成机器语言 (目标语言), 这种转换是为了生成机器码(如 c / go),或者 byte code(java / c#),方便机器执行(byte code 会进一步以 JIT 的方式 compile 成机器码)。

编译流程

比如像高级C语言和Java这类语言的编译过程,一般可编译的语言分为四个部分执行编译到运行,会经过 预处理, 编译, 汇编, 链接, 四个部分得出 可执行的目标程序.

源代码====>中间表示形式(中间语言)====>基本操作序列(汇编语言)====>生成最终动作(机器码)===>运行

前面四个部分都是编译部分.

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解释型

An interpreted language is a programming language for which most of its implementations execute instructions directly, without previously compiling a program into machine-language instructions. The interpreter executes the program directly, translating each statement into a sequence of one or more subroutines already compiled into machine code.

Interpreted 的概念是 大部分它的工具可以直接执行指令的,没有预先编译程序成机械语言模块.解释型直接执行程序,转换每个声明成一个或者多个已经编译成机器在码的顺序子程序.

引用知乎作者:pansz 一段话

对 C 语言或者其他编译型语言来说,编译生成了目标文件,而这个目标文件是针对特定的 CPU 体系的,为 ARM 生成的目标文件,不能被用于 MIPS 的 CPU。这段代码在编译过程中就已经被翻译成了目标 CPU 指令,所以,如果这个程序需要在另外一种 CPU 上面运行,这个代码就必须重新编译。对于各种非编译型语言(例如python/java)来说,同样也可能存在某种编译过程,但他们编译生成的通常是一种『平台无关』的中间代码,这种代码一般不是针对特定的 CPU 平台,他们是在运行过程中才被翻译成目标 CPU 指令的,因而,在 ARM CPU 上能执行,换到 MIPS 也能执行,换到 X86 也能执行,不需要重新对源代码进行编译。

至于为什么会有虚拟机的存在?这个答案也很简单了,因为那些非编译型语言生成的并不是目标平台的代码,而是某种中间代码。而能够运行这种中间代码的机器并不广泛存在,所以我们在每个不同的平台中用软件模拟出这个假想平台的虚拟机,这个虚拟机执行这种中间代码,而虚拟机负责把代码转换成最终的目标平台上的指令。

JavaScript的解释

“JavaScript is a high-level, dynamic, untyped interpreted programming language”
JavaScript 是一种高级动态, 弱类型的轻量级解释型程序语言,或是JIT编译型的程序设计语言,它不同于java或C#等编译性语言,它不需要进行编译成中间语言,而是由浏览器或者服务器进行动态地解析与执行。

JavaScript 分成两部分动态解释执行环境.

运行在客户端

客户端的 JavaScript 通过提供控制浏览器及其文档对象模型(DOM)的对象来扩展语言核心。例如:客户端版本直接支持应用将元素放在HTML表单中并且支持响应用户事件比如鼠标点击、表单提交和页面导航。
JavaScript 会运行在客户端的浏览器上面,最出名的运行引擎就 Google Chrome 是V8.

运行在服务器

服务端的 JavaScript 则通过提供有关在服务器上运行 JavaScript 的对象来可扩展语言核心。例如:服务端版本直接支持应用和数据库通信,提供应用不同调用间的信息连续性,或者在服务器上执行文件操作。

解释流程

JavaScript解释型语言会经过以下几个步骤:

源代码===>预解释(声明->定义)===>执行===>结束

看着像简单了很多但是解释运行效率会降低了不少.就像知乎上某大神说的.

它们就像煮菜,编译是煮好一整餐桌,一起吃,而解释就像打火锅,烫一块吃一口.

而且预解释里面涵盖了大量步骤,如果展开预解释的步骤如下:

源代码===>预解释(读入代码块->语法分析->声明预处理->定义赋值)===>执行(继续运行下一个代码块)===>结束

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在预解释步骤会有很多的考点和知识点影响到你JavaScript的运行与编译,特别在面试的时候也会出现,如果大家如果想更深入了解JavaScript的预解释时候内存处方可以看我的另一篇文章.
JavaScript 的存储方式

JavaScript引擎是严格按着作用域机制(scope)来执行的。JavaScript语法采用的是词法作用域 (lexcical scope),也就是说JavaScript的变量和函数作用域是在定义时决定的,而不是执行时决定的,由于词法作用域取决于源代码结构,所以 JavaScript解释器只需要通过静态分析就能确定每个变量、函数的作用域,这种作用域也称为静态作用域(static scope)。

JavaScript引擎通过作用域链(scope chain)把多个嵌套的作用域串连在一起,并借助这个链条帮助JavaScript解释器检索变量的值。这个作用域链相当于一个索引表,并通过编号来存 储它们的嵌套关系。当JavaScript解释器检索变量的值,会按着这个索引编号进行快速查找,直到找到全局对象(global object)为止,如果没有找到值,则传递一个特殊的undefined值。

如果函数引用了外部变量的值,则JavaScript引擎会为该函数创建一个闭包体(closure),闭包体是一个完全封闭和独立的作用域,它不会在函数调用完毕后就被JavaScript引擎当做垃圾进行回收。闭包体可以长期存在,因此开发人员常把闭包体当做内存中的蓄水池,专门用来长期保存变量的值。只有当闭包体的外部引用被全部设置为null值时,该闭包才会被回收。当然,也容易引发垃圾泛滥,甚至出现内存外溢的现象。

编译型和解释型的区别

1, 编译型语言在编译过程中生成目标平台的指令,解释型语言在运行过程中才生成目标平台的指令.

2, 虚拟机的任务是在运行过程中将中间代码翻译成目标平台的指令.

3, 编译型编译的时候编译器会把源文件处理一遍,生成一个目标文件.

4, 解释型就是边处理源文件边执行.

编译型和解释型语言的不同指出只是在于,这些过程发生的时机不一样。编译型语言的代表是C,源代码被编译之后生成中间文件(.o和.obj),然后用连接器和汇编器生成机器码,也就是一系列基本操作的序列,机器码最后被执行生成最终动作。解释型的语言以Ruby为例,也经历了这些步骤,不同的是,C语言会把那些从源代码“变”来的基本操作序列(保存)起来,而Ruby直接将这些生成的基本操作序列(Ruby虚拟机)指令丢给Ruby虚拟机执行然后产生动作了。所以我们看到的现象是,编译型语言要先编译再运行,而解释性语言直接“运行”源代码。

即时编译器JIT

为了摆脱解释器的重复翻译的低效行为,浏览器开始将编译器混入其中。
不同的浏览器有着不同的实现,但是基本思想都是一样的。他们会给 They added a new part to the JavaScript 引擎添加一个新的部分叫做监视器(也称之为分析器)。监视器会观察这些代码的运行,然后记录这些代码运行的次数以及他们使用的类型。如果其中一行代码运行了几次,这段代码称之为温和的,如果它运行了很多次,那么它被称之为激烈的。
当一个函数开始变得温和起来,JIT 会将它发送至编译器,然后将编译结果储存下来。以加快JavaScript的运行速度。

JIT 总结来说,它是通过监测运行的代码并将运行频率高的的代码拿去优化来加快 JavaScript 的运行速度。这使得大多数 JavaScrip 的应用程序的性能成倍地提高。就算有了这些提升,JavaScript 的性能也是难以预计的。

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延伸文章

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