Fast 属性访问

[aJean]

现在 js 引擎基本都统一了代码的构建流程
初始代码 - parse - ast - 字节码 - 优化器 - 机器码

如何让我们写出的代码更符合引擎的优化规则，是在一些基础框架中需要考虑到的性能优化手段
这里主要分为两类：属性访问、函数执行

属性访问

js 中没有数组，array 也是对象，对象的属性有三种模式

• in-object 属性直接存储在对象本身上，并提供最快访问
• fast 属性存储在属性中，所有元信息都存储在 HiddenClass 的描述符数组中
• slow 属性存储在哈希表中，元信息不再通过 HiddenClass 共享

object

一个内存中对象都有三种属性

• hidden class：对象形状的描述，存储了元信息，组成 transition 链或树
• properites：命名属性，通过 hidden class 拿到元信息比如 offset，然后在自身的 properites 中查找 value
• elements：数组元素，也就是索引存储但无需查找 hidden class

索引属性

按照索引的大小排列，存储在 elements 中，会退化成稀疏数组 - 慢哈希

命名属性

按照创建的顺序排列，存储在 properites 中，会退化成慢哈希

array

可以把 array 当做是实现了 Symbol.iterator 和 Array.prototype 里面一系列方法的特殊对象

• 数组只有一个 hidden class 存储 length 信息
• 通过 elements[i] 实现快速访问

慢哈希

对象和数组都可能会退化到哈希表存储模式，访问比索引慢，最重要的是无法应用 inline cache
但相对的这种字典存储方式可以节省内存

hidden class

隐藏类，在 v8 object 中以 map 属性存在，存储了 js object 的属性描述，通常会构成 Transition tree

• js object 将 value 保存在自身，形状信息保存在 hidden class 链上面，通过 offset 取值
• 总是以相同的顺序初始化对象成员，能充分利用相同的隐藏类，进而提高性能。
• 增加或删除可索引属性，不会引起隐藏类的变化，稀疏的可索引属性会退化为哈希存储。
• delete 操作可能会改变对象的结构，导致引擎将对象的存储方式降级为哈希表存储的方式（当沿着属性添加的反方向删除属性时，对象不会退化为哈希存储）

inline cache

内联缓存优化，我理解是直接将属性索引地址嵌入字节码中，避免寻址过程的性能损耗

• warm 机器码生成
• 最终优化机器码生成

单态、多态、复合态

v8 根据反馈向量或类型范围确定优化与回退，同样适用于 inline cache

• 单态：类型唯一
• 多态：几种类型切换，为了避免重复计算
• 复合态：类型切换超出限制，不再使用 inline cache

反馈向量

反馈向量其实就是一个表结构，它由很多项组成的，每一项称为一个插槽 (Slot)，V8 会依次将执行 loadX 函数的中间数据写入到反馈向量的插槽中
每个插槽中包括了插槽的索引 (slot index)、插槽的类型 (type)、插槽的状态 (state)、隐藏类 (map) 的地址、还有属性的偏移量

例如一个属性查找过程为：V8 获取 o.x 的流程：查找对象 o 的隐藏类，再通过隐藏类查找 x 属性偏移量，然后根据偏移量获取属性值
那么如果反馈向量中记录了 offset（偏移量），就可以节省遍历 Transition tree 这个过程

优化技巧

• fast property

// prototype 可以将慢对象转化为快速访问对象
function toFastProperties(obj) {
    /*jshint -W027*/
    function f() {}
    f.prototype = obj;
    ASSERT("%HasFastProperties", true, obj);
    return f;
    eval(obj);
}

• code cache
  优化 source code 经过 ast 到字节码这一过程

v8 api ScriptCompiler::CreateCodeCache

• v8-compile-cache
  node 库，利用了 vm.script 生成代码，同时创建 code cache，这个方案需要同时设计硬盘缓存与内存缓存，以及更新机制

// https://github.com/zertosh/v8-compile-cache/blob/master/v8-compile-cache.js
var buffer = this._cacheStore.get(filename, invalidationKey);

// vm 内部也是使用了v8::ScriptCompiler::CreateCodeCache
var script = new vm.Script(wrapper, {
    filename: filename,
    lineOffset: 0,
    displayErrors: true,
    cachedData: buffer,
    produceCachedData: true,
});

if (script.cachedDataProduced) {
    this._cacheStore.set(filename, invalidationKey, script.cachedData);
  } else if (script.cachedDataRejected) {
    this._cacheStore.delete(filename);
}

参考

v8 编译原理
shapes 和 inline caches
v8 优化机制
v8-compile-cache 原理

函数执行

坐的我好累，有时间再写

• 提升函数执行性能
• 机器性能