JavaScript JIT编译原理

JavaScript引擎通过JIT技术边运行边优化，先解析代码为AST，再生成字节码由解释器执行，同时收集类型反馈；当函数被频繁调用成为热点代码时，触发Baseline编译器进行低级优化，随后TurboFan根据类型推测进行深度优化，如内联和冗余消除；若类型假设失败则触发去优化回退到解释执行；内联缓存通过记录对象隐藏类和属性偏移加速属性访问；多级编译架构平衡启动速度与执行效率，使JavaScript在动态弱类型特性下仍能接近原生性能。

JavaScript 是一种动态弱类型语言，通常以解释执行的方式运行。但现代 JavaScript 引擎（如 V8、SpiderMonkey、JavaScriptCore）为了提升性能，普遍采用了 JIT（Just-In-Time，即时编译）技术。JIT 编译不是在代码运行前（AOT，提前编译），也不是完全逐行解释执行，而是在运行过程中根据执行情况动态地将热点代码（频繁执行的代码段）编译为高效的机器码。

JavaScript 执行流程与 JIT 的介入时机

JIT 编译的核心思想是“边运行边优化”。JavaScript 代码的执行一般经历以下阶段：

• 解析（Parsing）：源代码被解析成语法树（AST）。
• 字节码生成（Bytecode Generation）：AST 被转换为轻量级的中间表示——字节码，由解释器快速执行。
• 监控与分析（Profiling）：引擎在解释执行过程中收集运行时信息，比如函数调用次数、变量类型变化等。
• JIT 编译触发：当某个函数或代码块被执行多次（成为“热点”），JIT 编译器将其编译为高度优化的机器码。

这种分层策略使得启动速度快（先解释执行），同时对关键路径进行深度优化，获得接近原生代码的性能。

多级编译架构（如 V8 的 Ignition + TurboFan）

现代 JS 引擎常采用多级编译策略来平衡启动速度和执行效率：

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• Ignition（解释器）：V8 使用 Ignition 解释执行字节码，同时收集类型反馈（type feedback），例如某个变量是否始终为整数，某个函数参数是否总是对象等。
• Baseline 编译器（低级优化）：某些引擎会在首次热点检测时使用一个快速但优化程度较低的编译器，生成中等性能的机器码。
• TurboFan（高级优化编译器）：对于长期高频执行的代码，V8 使用 TurboFan 进行深度优化，包括内联、消除冗余计算、基于类型假设的优化等。

这种分层设计避免了对所有代码都进行昂贵的优化，只对真正值得优化的部分投入资源。

类型推测与去优化（Deoptimization）

JavaScript 是动态类型语言，变量类型可能随时变化。JIT 利用运行时收集的类型信息进行“推测性优化”：

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• 如果一个函数反复接收整数参数，编译器会假设它以后也接收整数，并生成针对整数运算的机器码。
• 一旦实际运行中传入字符串，类型假设失败，引擎会触发“去优化”（deoptimization）——丢弃已编译的机器码，回退到解释器执行，并重新收集数据。

虽然去优化有开销，但整体上通过优化热点路径仍能大幅提升性能。这也是为什么编写“类型稳定”的 JavaScript 代码（如避免随意更改对象结构）有助于性能的原因。

内联缓存（Inline Caching）

这是 JIT 中用于加速属性访问的关键技术。例如表达式 obj.name，在动态语言中查找属性需要遍历原型链，非常慢。

内联缓存的工作方式：

• 首次执行时记录 obj 的隐藏类（Hidden Class，V8 中称为 Map）和属性偏移。
• 后续执行若遇到相同类型的对象，直接按偏移访问内存，跳过查找过程。
• 若类型不匹配，则降级为慢速查找，并更新缓存。

这项技术极大提升了对象属性访问速度，是 JIT 提升性能的重要手段之一。

总结：JIT 如何让 JS 变快

JIT 不是简单地把 JS 编译成机器码，而是一套智能的、自适应的优化系统：

• 通过解释器快速启动。
• 利用运行时信息进行类型推测和优化。
• 对热点代码生成高效机器码。
• 在假设失效时安全回退。

基本上就这些。JIT 让 JavaScript 在保持灵活性的同时，也能在关键场景下接近本地代码的执行效率。理解其原理有助于写出更利于优化的代码，比如保持类型一致、避免频繁修改对象结构等。

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