V8引擎优化机制之隐藏类和内联缓存

我们知道Javascript作为一种动态语言,性能方面与c#,Java之类的静态语言相比存在着一定的差距。而随着Web技术的发展,对Javascript的执行效率提出越来越高的要求。为了追求更好的性能,V8引擎借鉴了大量的静态语言编译技术来优化引擎的执行效率。比如V8引擎放弃生成中间字节码,而是直接从AST(抽象语法树)生成机器语言。与静态语言不同, javascript的程序在执行期间需要反复检查数据类型。因此,V8引擎中存在两种机制来优化这个过程。

hidden class 隐藏类

对于动态类型语言来说,由于类型的不确定性,在方法调用过程中,语言引擎每次都需要进行动态查询,这就造成大量的性能消耗,从而降低程序运行的速度。大多数的Javascript 引擎会采用哈希表的方式来存取属性和寻找方法。而为了加快对象属性和方法在内存中的查找速度,V8引擎引入了隐藏类(Hidden Class)的机制,起到给对象分组的作用。在初始化对象的时候,V8引擎会创建一个隐藏类,随后在程序运行过程中每次增减属性,就会创建一个新的隐藏类或者查找之前已经创建好的隐藏类。每个隐藏类都会记录对应属性在内存中的偏移量,从而在后续再次调用的时候能更快地定位到其位置。

function Person(name, age) {
    this.name = name;
    this.age = age;
}

var xiaoming = new Person("xiaoming", 32);
var lisi = new Person("lisi", 20);

xiaoming.email = "xiaoming@qq.com";
xiaoming.job = "teacher";

lisi.job = "chef";
lisi.email = "lisi@qq.com";

观察以上代码,当初始化Person对象的时候, 最开始会创建一个C0的隐藏类,该类不带有任何属性。随后在调用构造器函数的时候,随着属性的增加,引擎会生成C1,C2的过渡隐藏类,隐藏类内部会记录属性的偏移量(offset)。之所以存在过渡隐藏类是为了在多个对象间能够共享隐藏类。

这里,注意到xiaominglisi两个对象使用的是同一个构造函数,所以它们会共享同一个隐藏类C2。随后虽然xiaominglisi两个对象都添加了jobemail两个属性,但由于初始化顺序不同,会生成不同的隐藏类。

hiddenClass.png

不同初始化顺序的对象,所生成的隐藏类是不一样的。因此,在实际开发过程中,应该尽量保证属性初始化的顺序一致,这样生成的隐藏类可以得到共享。同时,尽量在构造函数里就初始化所有对象成员,减少隐藏类的产生。

inline caching 内联缓存

仅拥有隐藏类似乎还不够,毕竟引擎在执行过程中还需要查找隐藏类。为了取得更好的性能,V8引擎加入了内联缓存(Inline Caching)技术来优化运行时查找对象及其属性的过程。这项技术其实很古老了,最初是应用在Smalltalk虚拟机上。核心原理就是在运行过程中,收集类型信息,从而可以让引擎在后续运行过程中利用这些类型信息作出预判。

对于动态查询优化来说,最简单的方式是利用缓存来保留最常使用的查询结果。每次调用对象上的方法或属性的时候先查询缓存,如果命中则直接使用缓存结果。如果未命中,就查询隐藏类来获取结果。内联缓存也是基于这个思想。但是如果想要进一步优化查询效率,应该怎么做呢? 考虑到在程序中类型很少发生改变,内联缓存技术会直接将查询结果写入调用方法中,来避免查询缓存。但是万一类型在程序执行中途发生变化了怎么办?对于这种情况,内联缓存会在直接调用之前验证类型,这些验证类型的代码叫做"前导代码"。

var arr = [1, 2, 3, 4];
arr.forEach((item) => console.log(item.toString());

像上面这段代码,数字1在第一次toString()方法时会发起一次动态查询,并记录查询结果。当后续再调用toString方法时,引擎就能根据上次的记录直接获知调用点,不再进行动态查询操作。

再来考虑下面这个情况:

var arr = [1, '2', 3, '4'];
arr.forEach((item) => console.log(item.toString());

可以看到,调用toString方法的对象类型经常发生改变,这就会导致缓存失效。为了防止这种情况发生,V8引擎采用了 polymorphic inline cache (PIC) 技术, 该技术不仅仅只缓存最后一次查询结果,还会缓存多次的查询结果(取决于记录上限)。

参考资料

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-does-javascript-actually-work-part-1-b0bacc073cf

https://github.com/sq/JSIL/wiki/Optimizing-dynamic-JavaScript-with-inline-caches

https://richardartoul.github.io/jekyll/update/2015/04/26/hidden-classes.html

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 159,458评论 4 363
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 67,454评论 1 294
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 109,171评论 0 243
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 44,062评论 0 207
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 52,440评论 3 287
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 40,661评论 1 219
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 31,906评论 2 313
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 30,609评论 0 200
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 34,379评论 1 246
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 30,600评论 2 246
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 32,085评论 1 261
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 28,409评论 2 254
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 33,072评论 3 237
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 26,088评论 0 8
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 26,860评论 0 195
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 35,704评论 2 276
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 35,608评论 2 270

推荐阅读更多精彩内容

  • JavaScript绝对是最火的编程语言之一,一直具有很大的用户群,随着在服务端的使用(NodeJs),更是爆发了...
    不去解释阅读 2,347评论 1 16
  • V8的前世今生 V8是JavaScript渲染引擎,第一个版本随着Chrome的发布而发布(具体时间为2008年9...
    燕京博士阅读 2,413评论 1 3
  • Swift1> Swift和OC的区别1.1> Swift没有地址/指针的概念1.2> 泛型1.3> 类型严谨 对...
    cosWriter阅读 11,036评论 1 32
  • 关于前端性能优化问题详解 出处:http://segmentfault.com/blogs 前端性能优化指南 AJ...
    bennnnn阅读 1,526评论 2 4
  • 沿着羊肠小道,穿过一口碧绿的池塘和路边的两排整齐的柳树,一直走到尽头。 映入眼帘的是几栋规格不一的小洋房,砖红色的...
    草莓酱的烤鸡腿阅读 234评论 0 0