如何理解JavaScript引擎（如V8）的内部工作原理以优化代码？

理解JavaScript引擎（如V8）的内部机制，能帮助我们写出更高效、更容易被优化的代码。虽然我们不需要成为引擎专家，但掌握一些核心原理可以显著提升性能表现。

1. 理解编译与执行流程：Ignition 与 TurboFan

V8 并非简单地逐行解释 JavaScript。它采用解释器 + 编译器的组合策略：

• Ignition：V8 的字节码解释器，快速启动脚本执行，同时收集运行时信息（如变量类型、调用频率）。
• TurboFan：优化编译器，根据收集的信息将热点代码（频繁执行的函数）编译为高度优化的机器码。

这意味着：代码最初以较慢的字节码运行，如果某个函数被多次调用，V8 会尝试对其进行优化。但如果代码结构不稳定（例如变量类型频繁变化），优化可能失败甚至“去优化”（Deoptimization），导致性能下降。

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• 保持函数输入类型一致（例如，不要一会儿传 number，一会儿传 string）。
• 避免在循环或高频函数中随意更改对象结构（如动态添加/删除属性）。

2. 对象属性存储与隐藏类（Hidden Classes）

V8 不直接使用哈希表存储对象属性。为了提高访问速度，它使用隐藏类机制：

• 当创建相似结构的对象时，V8 会为它们分配相同的隐藏类。
• 属性访问会被转换为固定的偏移地址，类似 C++ 中的结构体，极大提升速度。

例如：

function Point(x, y) {
  this.x = x;
  this.y = y;
}
const p1 = new Point(1, 2);
const p2 = new Point(3, 4); // p1 和 p2 共享隐藏类

但如果后续修改对象结构，比如 p1.z = 5，V8 需要创建新的隐藏类，破坏优化。

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• 尽量在构造函数中初始化所有属性。
• 避免后期动态添加关键属性。
• 多个对象应保持一致的属性定义顺序。

3. 内联缓存（Inline Caching）加速属性访问

当重复访问对象属性时（如 obj.prop），V8 会记录上次查找的结果（位置和类型），下次直接使用，称为内联缓存。

如果连续访问的对象具有相同隐藏类，缓存命中率高，速度极快。否则会退化为慢速查找。

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• 对性能敏感的代码，确保操作的对象结构一致。
• 避免用不同结构的对象混杂调用同一函数。

4. 垃圾回收（GC）与内存管理

V8 使用分代垃圾回收：

• 新生代：存放短期对象，回收频繁且快（Scavenge 算法）。
• 老生代：长期存活对象，回收成本高（Mark-Sweep-Compact）。

频繁创建临时对象会导致新生代 GC 次数增加，影响帧率（尤其在动画中）。

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• 避免在循环中创建不必要的对象或闭包。
• 重用对象或使用对象池处理高频创建/销毁场景。
• 及时解除引用，帮助 GC 识别无用对象。