Wie funktioniert Javascript?

JavaScript ist eine in Textform geschriebene Skriptsprache, die hauptsächlich dazu dient, das Verhalten von Webseiten in Webbrowsern zu steuern und die Seite dynamisch interaktiv zu machen. In diesem Artikel erfahren wir mehr über die Funktionsweise von JavaScript, indem wir seinen Workflow untersuchen.

Der Workflow von JavaScript besteht hauptsächlich aus drei Teilen: Parsen, Kompilieren und Ausführen. Unter anderem konvertiert die Parsing-Phase JavaScript-Code in einen abstrakten Syntaxbaum (AST); die Kompilierungsphase generiert ausführbaren Bytecode basierend auf dem AST und die Ausführungsphase führt die tatsächliche Codeausführung durch.

1. Parsing

Parsing ist der Prozess der Konvertierung von Textformcode in einen Syntaxbaum. Während des Parsing-Prozesses wird der JavaScript-Code zunächst vom Tokenizer in Token unterteilt. In dieser Phase werden alle Leerzeichen, Tabulatoren und Zeilenumbrüche ignoriert und nehmen nicht an der Token-Generierung teil. Token ist die kleinste Einheit der Syntaxanalyse. Jedes Token repräsentiert eine semantische Einheit des Codes, wie z. B. Variablennamen, Zahlen, Funktionsschlüsselwörter usw.

Während des Parsing-Prozesses erstellt die JavaScript-Engine einen abstrakten Syntaxbaum basierend auf den grammatikalischen Regeln des Codes für die weitere Kompilierung und Ausführung des Codes. Ein abstrakter Syntaxbaum ist eine Baumstruktur, die zur Beschreibung der Programmsemantik verwendet wird und aus einer Reihe von Knoten und Kanten besteht. Jeder Knoten im Baum repräsentiert eine grammatikalische Struktur (z. B. Variablen, Funktionen, Operatoren usw.) in einer Anweisung oder einem Ausdruck.

2. Kompilierung

Die Kompilierungsphase konvertiert hauptsächlich den durch die Analysephase generierten abstrakten Syntaxbaum in Bytecode. Bytecode ist ein Binärcode in einem Zwischenzustand. Im Gegensatz zu Maschinenanweisungen erfordert die Ausführung von Bytecode die Unterstützung eines Interpreters oder einer virtuellen Maschine.

Während des Kompilierungsprozesses führt die JavaScript-Engine zunächst eine Optimierung durch, einschließlich statischer Analyse und Laufzeitoptimierung. Die statische Analyse reduziert redundante Berechnungen und Datenübertragungen zur Laufzeit, indem sie Codestruktur, Referenzbeziehungen, Datenflussübertragung und andere Informationen analysiert. Bei der Laufzeitoptimierung wird die Ausführungsstrategie dynamisch an den Ausführungsstatus des Codes angepasst, z. B. durch Hinzufügen von Caching und Inlining zu Schleifen.

Nach Abschluss der Optimierung wandelt der Compiler den abstrakten Syntaxbaum in Bytecode um und speichert ihn im Speicher, wodurch der Interpretationsprozess bei jedem Lauf reduziert wird. Die Ausführungseffizienz von Bytecode ist höher als die des Interpreters, es gibt jedoch immer noch einen gewissen Leistungsverlust im Vergleich zum durch Kompilieren generierten Maschinencode.

3. Ausführung

In der Ausführungsphase wird der während der Kompilierungsphase generierte Bytecode in Maschinencode umgewandelt und ausgeführt. Der Ausführungsprozess von JavaScript ist Single-Threaded, was bedeutet, dass alle Codes nacheinander im selben Thread ausgeführt werden. Daher werden alle Ereignisse und Vorgänge nacheinander in einer Warteschlange verarbeitet.

Da JavaScript-Code während des Ausführungsprozesses auf von Browsern bereitgestellte APIs wie DOM und BOM zugreifen kann, unterhält die JavaScript-Engine eine interaktive Schnittstelle mit dem Browser. Wenn ein Ereignis ausgelöst wird, ruft die JavaScript-Engine das Ereignis aus der Ereigniswarteschlange ab und führt die entsprechende Rückruffunktion aus. Der Code in der Rückruffunktion tritt erneut in den Analyse-, Kompilierungs- und Ausführungsprozess ein, bis alle Codes ausgeführt sind.

Während des Ausführungsprozesses verwaltet die JavaScript-Engine auch einen Speicherbereich zum Speichern von Variablen, Objekten und anderen Daten. Wenn eine Variable deklariert wird, weist die JavaScript-Engine einen Speicher zum Speichern des Variablenwerts zu. Wenn eine Variable nicht mehr verwendet wird, gewinnt die JavaScript-Engine automatisch den Speicher der Variablen zurück, um Speicherlecks zu verhindern.

Zusammenfassung

JavaScript ist eine High-Level-Skriptsprache mit strengen Syntaxregeln und komplexen semantischen Strukturen. Obwohl die Ausführungseffizienz von JavaScript im Vergleich zu kompilierten Sprachen zurückgegangen ist, bietet es die Vorteile von Flexibilität und Interaktivität und ist ein unverzichtbarer Bestandteil der Webentwicklung.

In diesem Artikel wird der Ausführungsmechanismus von JavaScript unter drei Gesichtspunkten ausführlich vorgestellt: Analyse, Kompilierung und Ausführung. Das Verständnis des JavaScript-Workflows ist für die Leistungsoptimierung und das Debuggen von JavaScript-Programmen von großer Bedeutung.

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