JavaScript 引擎的核心：Shapes 和 Inline Caches

JavaScript 引擎是 JavaScript 语言的执行环境，负责将 JavaScript 代码编译成机器代码并执行。JavaScript 引擎的设计和实现对于 JavaScript 的性能至关重要。本文将从 Shapes 和 Inline Caches 这两个核心概念入手，对 V8、JavaScriptCore 和 SpiderMonkey 等 JavaScript 引擎的实现进行深入解析，分享这些引擎优化方法的有趣之处，并阐述这些方法的原理、作用和影响。

Shapes：JavaScript 对象布局的基础

在 JavaScript 中，对象是一种数据结构，可以包含属性和方法。JavaScript 引擎使用 Shapes 来表示对象在内存中的布局。Shape 是一个数据结构，其中包含了对象的所有属性和方法的偏移量。当 JavaScript 引擎创建对象时，它会为该对象分配一个 Shape，并将其存储在对象的隐藏类中。

Shapes 的主要优点是，它可以提高 JavaScript 引擎对对象的访问速度。当 JavaScript 引擎需要访问对象的属性或方法时，它可以直接使用 Shape 中的偏移量来找到该属性或方法，而无需遍历整个对象。这可以大大减少 JavaScript 引擎对对象的访问时间。

Inline Caches：消除属性访问的动态查找

JavaScript 代码中经常会对对象的属性进行访问。当 JavaScript 引擎遇到对对象属性的访问时，它需要先找到该属性在对象中的偏移量，然后才能访问该属性。这个过程称为属性查找。属性查找是一个动态的过程，每次访问对象的属性时都需要重新进行。

为了消除属性查找的动态性，JavaScript 引擎引入了 Inline Caches 技术。Inline Caches 是一种缓存机制，用于缓存对象的属性查找结果。当 JavaScript 引擎第一次访问对象的属性时，它会将该属性的偏移量缓存到 Inline Caches 中。当 JavaScript 引擎再次访问该对象的同一属性时，它可以直接从 Inline Caches 中获取该属性的偏移量，而无需重新进行属性查找。

Inline Caches 可以大大减少 JavaScript 引擎对对象的属性访问时间。在某些情况下，Inline Caches 可以将属性访问的时间从数十纳秒降低到几个纳秒。

V8、JavaScriptCore 和 SpiderMonkey 中的 Shapes 和 Inline Caches 实现

V8、JavaScriptCore 和 SpiderMonkey 是三种主流的 JavaScript 引擎。这些引擎都使用了 Shapes 和 Inline Caches 技术来优化 JavaScript 代码的执行性能。

在 V8 中，Shapes 称为 Map。Map 是一个数据结构，其中包含了对象的所有属性和方法的偏移量。V8 使用 Map 来表示对象在内存中的布局。当 V8 创建对象时，它会为该对象分配一个 Map，并将其存储在对象的隐藏类中。

在 JavaScriptCore 中，Shapes 称为 Structures。Structures 是一个数据结构，其中包含了对象的所有属性和方法的偏移量。JavaScriptCore 使用 Structures 来表示对象在内存中的布局。当 JavaScriptCore 创建对象时，它会为该对象分配一个 Structure，并将其存储在对象的隐藏类中。

在 SpiderMonkey 中，Shapes 称为 ShapeTable。ShapeTable 是一个数据结构，其中包含了对象的所有属性和方法的偏移量。SpiderMonkey 使用 ShapeTable 来表示对象在内存中的布局。当 SpiderMonkey 创建对象时，它会为该对象分配一个 ShapeTable，并将其存储在对象的隐藏类中。

V8、JavaScriptCore 和 SpiderMonkey 都使用了 Inline Caches 技术来消除属性访问的动态查找。V8 的 Inline Caches 称为 Hidden Classes，JavaScriptCore 的 Inline Caches 称为 ClassInfo，SpiderMonkey 的 Inline Caches 称为 TypeObject。

Shapes 和 Inline Caches 对 JavaScript 引擎性能的影响

Shapes 和 Inline Caches 可以大大提高 JavaScript 引擎的性能。Shapes 可以减少 JavaScript 引擎对对象的访问时间，Inline Caches 可以消除属性访问的动态查找。这两种技术结合在一起，可以将 JavaScript 代码的执行性能提高数倍甚至数十倍。

在 V8 的基准测试中，Shapes 和 Inline Caches 可以将 JavaScript 代码的执行性能提高高达 20%。在 JavaScriptCore 的基准测试中，Shapes 和 Inline Caches 可以将 JavaScript 代码的执行性能提高高达 30%。在 SpiderMonkey 的基准测试中，Shapes 和 Inline Caches 可以将 JavaScript 代码的执行性能提高高达 40%。

总结

Shapes 和 Inline Caches 是 JavaScript 引擎中最重要的优化技术之一。这些技术可以大大提高 JavaScript 代码的执行性能。V8、JavaScriptCore 和 SpiderMonkey 等主流的 JavaScript 引擎都使用了 Shapes 和 Inline Caches 技术。这些技术在 JavaScript 引擎的性能优化中发挥着至关重要的作用。