# 1. 引言

本周精读的文章是 [V8 引擎 Lazy Parsing](https://v8.dev/blog/preparser)，看看 V8 引擎为了优化性能，做了怎样的尝试吧！

这篇文章介绍的优化技术叫 [preparser](https://cs.chromium.org/chromium/src/v8/src/parsing/preparser.h?l=921&rcl=e3b2feb3aade83c02e4bd2fa46965a69215cd821)，是通过跳过不必要函数编译的方式优化性能。

# 2. 概述 & 精读

解析 Js 发生在网页运行的关键路径上，因此加速对 JS 的解析，就可以加速网页运行效率。

然而并不是所有 Js 都需要在初始化时就被执行，因此也不需要在初始化时就解析所有的 Js！因为编译 Js 会带来三个成本问题：

1. 编译不必要的代码会占用 CPU 资源。
2. 在 GC 前会占用不必要的内存空间。
3. 编译后的代码会缓存在磁盘，占用磁盘空间。

因此所有主流浏览器都实现了 Lazy Parsing（延迟解析），它会将不必要的函数进行预解析，也就是只解析出外部函数需要的内容，而全量解析在调用这个函数时才发生。

## 预解析的挑战

本来预解析也不难，因为只要判断一个函数是否会立即执行就可以了，只有立即执行的函数才需要被完全解析。

使得预解析变复杂的是变量分配问题。原文通过了堆栈调用的例子说明原因：

Js 代码的执行在堆栈上完成，比如下面这个函数：

```js
function f(a, b) {
  const c = a + b;
  return c;
}

function g() {
  return f(1, 2);
  // The return instruction pointer of `f` now points here
  // (because when `f` `return`s, it returns here).
}
```

这段函数的调用堆栈如下：

<img width=200 src="https://img.alicdn.com/tfs/TB1gNCsRVYqK1RjSZLeXXbXppXa-173-333.svg">

首先是全局 This `globalThis`，然后执行到函数 `f`，再对 `a` `b` 进行赋值。在执行 `f` 函数时，通过 `<rip g>`(return instruction pointer) 保存 g 堆栈状态，再保存堆栈跳出后返回位置的指针 `<save fp>`(frame pointer)，最后对变量 `c` 赋值。

这看上去没有问题，只要将值存在堆栈就搞定了。但是将变量定义到函数内部就不一样了：

```js
function make_f(d) {
  // ← declaration of `d`
  return function inner(a, b) {
    const c = a + b + d; // ← reference to `d`
    return c;
  };
}

const f = make_f(10);

function g() {
  return f(1, 2);
}
```

将变量 `d` 申明在函数 `make_f` 中，且在返回函数 `inner` 中用到了 `d`。那么函数的调用栈就变成了这样：

<img width=500 src="https://img.alicdn.com/tfs/TB1HiuGR4YaK1RjSZFnXXa80pXa-428-292.svg">

需要创建一个 `context` 存储函数 `f` 中变量 `d` 的值。

也就是说，如果一个在函数内部定义的变量被子 Scope 使用时，Js 引擎需要识别这种情况，并将这个变量值存储在 `context` 中。

所以对于函数定义的每一个入参，我们需要知道其是否会被子函数引用。**也就是说，在 `preparser` 阶段，我们只要少能分析出哪些变量被内部函数引用了。**

## 难以分辨的引用

预处理器中跟踪变量的申明与引用很复杂，因为 Js 的语法导致了无法从部分表达式推断含义，比如下面的函数：

```js
function f(d) {
  function g() {
    const a = ({ d }
```

我们不清楚第三行的 `d` 到底是不是指代第一行的 `d`。它可能是：

```js
function f(d) {
  function g() {
    const a = ({ d } = { d: 42 });
    return a;
  }
  return g;
}
```

也可能只是一个自定义函数参数，与上面的 `d` 无关：

```js
function f(d) {
  function g() {
    const a = ({ d }) => d;
    return a;
  }

  return [d, g];
}
```

## 惰性 parse

在执行函数时，只会将最外层执行的函数完全编译并生成 AST，而对内部模块只进行 `preparser`。

```js
// This is the top-level scope.
function outer() {
  // preparsed
  function inner() {
    // preparsed
  }
}

outer(); // Fully parses and compiles `outer`, but not `inner`.
```

为了允许惰性编译函数，上下文指针指向了 [ScopeInfo](https://cs.chromium.org/chromium/src/v8/src/objects/scope-info.h?rcl=ce2242080787636827dd629ed5ee4e11a4368b9e&l=36) 的对象（从代码中可以看到，ScopeInfo 包含上下文信息，比如当前上下文是否有函数名，是否在一个函数内等等），当编译内部函数时，可以利用 ScopeInfo 继续编译子函数。

但是为了判断惰性编译函数自身是否需要一个上下文，我们需要再次解析内部的函数：比如我们需要知道某个子函数是否对外层函数定义的变量有所引用。

这样就会产生递归遍历：

<img width=800 src="https://img.alicdn.com/tfs/TB1uCOPR7voK1RjSZFwXXciCFXa-960-540.svg">

由于代码总会包含一些嵌套，而编译工具更会产生 IIFE(立即调用函数) 这种多层嵌套的表达式，使得递归性能比较差。

而下面有一种办法可以将时间复杂度简化为线性：将变量分配的位置序列化为一个密集的数组，当惰性解析函数时，变量会按照原先的顺序重新创建，这样就不需要因为子函数可能引用外层定义变量的原因，对所有子函数进行递归惰性解析了。

按照这种方式优化后的时间复杂度是线性的：

<img width=800 src="https://img.alicdn.com/tfs/TB1VS5LR7voK1RjSZFNXXcxMVXa-960-540.svg">

## 针对模块化打包的优化

由于现代代码几乎都是模块化编写的，构建起在打包时会将模块化代码封装在 IIFE（立即调用的闭包）中，以保证模拟模块化环境运行。比如 `(function(){....})()`。

这些代码看似在函数中应该惰性编译，但其实这些模块化代码从一开始就要被编译，否则反而会影响性能，因此 V8 有两种机制识别这些可能被立即调用的函数：

1. 如果函数是带括号的，比如 `(function(){...})`，就假设它会被立即调用。
2. 从 V8 v5.7 / Chrome 57 开始，还会识别 uglifyJS 的 `!function(){...}(), function(){...}(), function(){...}()` 这种模式。

然而在浏览器引擎解析环境比较复杂，很难对函数进行完整字符串匹配，因此只能对函数头进行简单判断。所以对于下面这种匿名函数的行为，浏览器是不识别的：

```js
// pre-parser
function run(func) {
  func()
}

run(function(){}) // 在这执行它，进行 full parser
```

上面的代码看上去没毛病，但由于浏览器只检测被括号括住的函数，因此这个函数不被认为是立即执行函数，因此在后续执行时会被重复 full-parse。

也有一些代码辅助转换工具帮助 V8 正确识别，比如 [optimize-js](https://github.com/nolanlawson/optimize-js)，会将代码做如下转换。

转换前：

```js
!function (){}()
function runIt(fun){ fun() }
runIt(function (){})
```

转换后：

```js
!(function (){})()
function runIt(fun){ fun() }
runIt((function (){}))
```

然而在 V8 v7.5+ 已经很大程度解决了这个问题，因此现在其实不需要使用 [optimize-js](https://github.com/nolanlawson/optimize-js) 这种库了～

# 4. 总结

JS 解析引擎在性能优化做了不少工作，但同时也要应对代码编译器产生的特殊 IIFE 闭包，防止对这种立即执行闭包进行重复 parser。

最后，不要试图总是将函数用括号括起来，因为这样会导致惰性编译的特性无法启用。

> 讨论地址是：[精读《V8 引擎 Lazy Parsing》 · Issue #148 · dt-fe/weekly](https://github.com/dt-fe/weekly/issues/148)

**如果你想参与讨论，请 [点击这里](https://github.com/dt-fe/weekly)，每周都有新的主题，周末或周一发布。前端精读 - 帮你筛选靠谱的内容。**

> 关注 **前端精读微信公众号**

<img width=200 src="https://img.alicdn.com/tfs/TB165W0MCzqK1RjSZFLXXcn2XXa-258-258.jpg">

**special Sponsors**

- [DevOps 全流程平台](https://e.coding.net/?utm_source=weekly)

> 版权声明：自由转载-非商用-非衍生-保持署名（[创意共享 3.0 许可证](https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/deed.zh)）
