Node.js 中的 V8 引擎详解

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我们将学习 V8 引擎、Node.js 以及 V8 和 Node.js 之间的联系。

V8 JavaScript 引擎概述

V8 是 Google 开发的一个高性能 JavaScript 引擎，用于 Google 的开源浏览器 Google Chrome。它旨在通过将 JavaScript 编译成原生机器码而不是解释它来提高 Web 应用程序的性能，从而使其速度更快。

V8 是一个基于C++ 的开源 JavaScript 引擎。它运行在各种平台上，例如 Linux、Windows 和 macOS。它具有即时 (JIT) 编译、垃圾收集以及对现代 JavaScript 功能（例如类、Promise 和箭头函数）的支持等特性，使其特别适合 Web 浏览器。它还支持 WebAssembly，这是一种用于在 Web 上执行代码的低级二进制格式，其设计速度比 JavaScript 更快。

现代 Web 应用程序很大程度上依赖 JavaScript 来实现其功能。因此，V8 需要能够快速有效地执行 JavaScript 代码。为了实现此功能，V8 使用各种技术（例如隐藏类优化和内联缓存）来尽可能快地执行 JavaScript 代码。Rhino、SpiderMonkey、JerryScript 等是一些流行的 JavaScript 引擎。

V8 Javascript 引擎的一些重要组件

这些是 V8 JavaScript 引擎的一些重要组件，使其成为 node.js 应用程序的高性能引擎。

• 垃圾回收

• JS 解释器

• WebAssembly

垃圾收集器

V8 JavaScript 包含一个垃圾收集器。它释放不再需要的对象使用的内存。当应用程序创建对象但在不再需要时未能正确释放它们时，就会发生内存泄漏。垃圾收集器有助于防止这种内存泄漏。

JS 解释器

在 V8 中，Ignition 首先解释 JavaScript 代码，它是一个字节码解释器。Ignition 读取代码并对其进行评估，执行代码指定的动作。这完成得很快，但是 Ignition 生成的字节码不如机器码高效；此字节码将传递给 Turbofan，它是 V8 的优化编译器。

Turbofan 分析字节码并为代码的关键性能部分生成机器码。此机器码比字节码更快，但编译过程可能需要更长时间。编译后的机器码会被缓存，以便如果再次执行相同的脚本，则可以重用它，从而避免重新编译代码。

使用 Ignition 和 Turbofan，V8 可以使用字节码解释器快速评估代码，然后使用优化编译器优化关键性能部分。这使得 V8 能够实现高性能和高效执行 JavaScript 代码。

WebAssembly

WebAssembly（通常缩写为 wasm）是一种面向堆栈的虚拟机的二进制指令格式。在 V8 JavaScript 引擎中，WebAssembly 代码由 Liftoff 组件执行。它是一个 WebAssembly 专用编译器，旨在快速、轻量级，并与 V8 无缝集成。它负责将二进制 wasm 代码转换为机器码并执行它。

使用 Liftoff，V8 提供了一种快速有效的方法来运行与 JavaScript 并行的 WebAssembly 代码，允许开发人员使用多种语言编写代码并在 Web 上高效地运行它。

Node.js 和 V8 之间的联系

Node.js 是一个构建在 V8 JavaScript 引擎之上的 JavaScript 运行时。它允许开发人员在服务器上运行 JavaScript 来构建网络应用程序，使用 JavaScript 作为前端和后端的编程语言。Node.js 使用 V8 在服务器端执行 JavaScript 代码。当开发人员为 Node.js 应用程序编写 JavaScript 代码时，该代码将传递给 V8 以执行。然后 V8 编译并执行代码，允许应用程序执行诸如读取和写入文件、发出网络请求以及与数据库交互之类的操作。

Node.js 和 V8 之间的联系在于 Node.js 使用 V8 作为其 JavaScript 运行时。Node.js 在 V8 之上提供额外的功能层，例如库和模块，以支持 JavaScript 中的服务器端编程。

其他一些事实

Node.js 最初使用 V8 作为 JavaScript 引擎实现。Joyent 的初始开发人员选择嵌入 V8 是因为它具有高性能并且能够处理他们认为构建 Web 服务器所需的并发性。

虽然 Node.js 从技术上讲可以在没有 V8 的情况下工作，但这需要大量的开发工作。开发人员需要选择另一个 JavaScript 引擎并修改 Node.js 代码库以使用它。此外，如果没有 V8，Node.js 的性能将大大降低，并且需要对新引擎进行大量的优化。因此，选择另一个 JavaScript 引擎可能并不合适。因此，Node.js 很不可能在没有 V8 的情况下工作，因为 V8 是 Node.js 代码库不可或缺的一部分，并提供了大多数 Node.js 使用案例所需的性能。

内存相关问题

目前，默认情况下，V8 在 32 位系统上的内存限制为 512 MB，在 64 位系统上的内存限制为 1GB。如果您的 Node.js 进程需要的内存超过堆中可用的内存，则此限制可能会导致问题。例如，假设您尝试将大型数据集加载到内存中或执行复杂的计算。在这种情况下，您可能会耗尽内存并收到“FATAL ERROR: JavaScript heap out of memory”错误。

一些解决内存相关问题的技巧

寻找减少代码使用的内存量的方法。这可能包括减小数据结构的大小、缓存常用数据或避免创建不必要的对象。

要增加可用的内存堆，请在运行 Node.js 应用程序时使用 --max-old-space-size 命令行标志。

另一种解决方案是，如果您的数据集太大而无法由单个节点处理，您可以考虑拆分数据并并行运行脚本的多个实例。

请注意，性能影响在不同的操作系统和环境中可能会有所不同。