关于V8 JavaScript Engine的使用方法研究（一）

一、写在前面的话
随着google io大会上对android 2.2系统展示，一个经过高度优化的android系统（从dalvik虚拟机，到浏览器）呈现在大家面前。开发者们会非常自然地将目光落在dalvik 虚拟机方面的改进（包括ndk工具对jni联机单步调试的支持），很多应用接口的调整以及以此为基础的新的应用程序（偶是属于那种喜新不厌旧，找抽性质的 人）。对于android 2.2在浏览器方面的优化和改进，在google io大会上只提到了已经全面支持v8 javascript引擎，这种引擎会将浏览器的运行速度提升2－3倍（尽管firefox已经官方发表声明说他们在未来的firefox中会使用一个叫 做tracemonkey的javascript引擎，它要比v8更快，但目前来看v8引擎是所有现存javascript引擎中最快的）。 数据技术 Oracle、DBMaker、DB2 2009FLY文摘,正正博客

hoho，好东西嘛，自然少不了偶了，下面偶就把自己对v8引擎的一些使用方面的心得体会简单地写一下，希望能够对游戏开发者或者应用程序引擎开发者有一 些用处。（稍微表达一下对google的意见，虽然android 2.2已经正式发布了，但source code还没有发布出来，偶等得花儿都谢了。）

二、v8引擎特性简介
v8引擎的最根本的特性就是运行效率非常高，这得益于v8与众不同的设计。
从技术角度来看，v8的设计主要有三个比较特别的地方：

（1）快速对象属性存取机制
javascript这语言很邪门，很不规范，但是动态特性很高，甚至可以在运行时增加或减少对象的属性，传统的javascript引擎对于对象属性存 取机制的实现方法是——为运行中的对象建立一个属性字典，然后每次在脚本中存取对象属性的时候，就去查这个字典，查到了就直接存取，查不到就新建一个属 性。

如此设计虽然很方便，但是很多时间都浪费到这个“查字典”的工作上了。而v8则采取另外一种方式——hidden class（隐藏类？！偶怕翻译得不贴切因此直接把原文写上来了）链的方式，在脚本中每次为对象添加一个新的属性的时候，就以上一个hidden class为父类，创建一个具有新属性的hidden class的子类，如此往复递归进行，而且上述操作只在该对象第一次创建的时候进行一次，以后再遇到相同对象的时候，直接把最终版本的hidden class子类拿来用就是了，不用维护一个属性字典，也不用重复创建。

这样的设计体现了google里面天才工程师们的才华（当然第一次运行的时候肯定要慢一些，所以google那边强调，v8引擎在多重循环，以及重复操作一些对象的时候速度改善尤为明显，大概这种设计也是其中的一个原因吧，当然最主要的原因还在动态机器码生成机制）

（2）动态机器码生成机制
这一点可以类比一下java虚拟机里面的jit（just in time）机制，地球人都知道，java的运行效率很低，尤其在使用多重循环（也就是，for循环里面还有个for循环里面还有for循 环*^&@*#^$。。。就当此注释是废话好了）的时候，sun为了解决这个问题，在jvm虚拟机里面加入了jit机制，就是在.class运行 的时候，把特别耗时的多重循环编译成机器码（也就是跟exe或elf中保存的代码一样的可执行二进制代码），然后当下次再运行的时候，就直接用这些二进制 代码跑，如此以来，自然运行效率就提高了。android 2.2在dalvik里面也已经加入了jit技术，所以会有如此大的性能提升，但是对于一个javascript引擎中引入此技术来提高脚本的运行效率， 偶还是第一次看到（或许是偶孤陋寡闻了，欢迎对此有研究的朋友不吝斧正）。

这种设计在本文的下半部分，研究如何在c++程序中嵌入v8引擎、执行javascript脚本的时候，会有更加深入的理解，因为每次运行脚本之前，首先要调用compile的函数，需要对脚本进行编译，然后才能够运行，由此可以看到动态代码生成机制的影响深远。
这种设计的好处在于可以极大限度地加速javascript脚本运行，但是自然也有一些问题，那就是移植的问题，目前从v8的代码上来看，v8已经支持 ia32（也就是x86了），arm，x64（64位的，偶现在还没那么幸运能用上64位的机器）,mips（是apple们用的），其他的 javascript引擎，只需要把代码重新编译一下，理论上就能够在其他不同的硬件平台上跑了，但是从这个动态机器码生成的机制来看，虽然v8很好，很 强大，但是把它弄到其他的平台上似乎工作量不小。

（3）高效的垃圾回收机制
垃圾回收，从原理上来说就是对象的引用计数，当一个对象不再被脚本中其他的对象使用了，就可以由垃圾回收器（garbage collector）将其释放到系统的堆当中，以便于下一次继续使用。
v8采用的是stop-the-world（让世界停止？！其实真正的意思就是在v8进行垃圾回收的时候，中断整个脚本的执行，回收完成后再继续执行脚 本，如此以来，可以集中全部cpu之力在较短的时间内完成垃圾回收任务，在正常运行过程中坚决不回收垃圾，让全部cpu都用来运行脚本）垃圾回收机制。从 偶的英文水平来看，其他的描述，诸如：快速、正确、下一代之类的都是浮云，stop-the-world才是根本。

以上是偶对v8设计要点和特性方面的简单研究，英语好的朋友可以无视偶在上面的聒噪，直接看v8的design elements原文，原文的地址如下：


三、下载和编译v8的方法
ok,既然v8引擎这么好，那么现在就开始动手，搞一个出来玩玩。与以往一样，偶的开发环境是slackware13.1。
关于v8引擎的下载和编译方法，英文好的朋友可以直接看google code上面的介绍，具体的链接地址如下：


偶在此只是简单地把要点提一下，顺便聊聊注意事项：
（1）v8可以在winxp, vista， mac os, linux（arm和intel的cpu都行）环境下编译。

（2）基本的系统要求：
a、svn版本要大于等于1.4
b、win xp要打sp2补丁（现在最新的补丁应该是sp3了）
c、python版本要大于等于2.4
d、scons版本要大于等于1.0.0（google这帮家伙们还真能折腾，用gmake就那么费劲吗？非要弄个怪异的编译工具，这个scons是基于 python的自动化编译工具，功能上跟linux下面的Makefile非常类似，不一样的是Makefile的脚本是gmake的语法，而scons 的配置脚本的语法则是python，看来v8引擎的开发者们是python的铁杆粉丝，这个scons的安装方法偶就不再聒噪了，python install setup.sh，相信熟悉python的朋友一定非常清楚了。）

e、gcc编译器的版本要大于4.x.x

（3）v8的下载地址：
svn checkout v8-read-only

（4）基本的编译方法：
a、查看v8配置脚本中参数的方法：scons --help
b、查看scons命令本身提供参数的方法：scons -H （这里的“H”一定要大写）
c、设置环境变量：
export GCC_VERSION=44（这个一定要设置，否则会导致一大堆错误，天知道google guys们是如何编写scons的配置脚本的，个人感觉他们写这个编译脚本的时候应该是用mac book，在leopard系统上玩的，而偶还在用价廉物美的lenovo，使用slackware。。。）

d、开始编译，编译的命令很简单：scons mode=release library=shared snapshot=on
e、经过漫长的编译过程，会看到一个叫做libv8.so的库（当然用library=static可以编译出libv8.a的静态库），把这个so库手 工拷贝到/usr/local/lib，然后，ldconfig一下就好了，然乎把v8-read-only/include目录下的几个.h文件拷贝到 /usr/local/include目录下。到此为止，v8引擎已经顺利地安装到了机器上。
f、经过e以后，我们可以简单地测试一下是否能够工作。还需要编译一个可执行程序出来，例如——shell程序。编译的方法非常简单：scons sample=shell，然后就是等待即可。

好了，经过上面的过程，大家应该能够很顺利地生成libv8.so这个库了，下一步偶开始研究如何在自己的c++代码中调用这个库了。

四、v8引擎的调用方法
1、基本概念
在使用v8引擎之前，必须知道三个基本概念：句柄（handle），作用域（scope），上下文环境（context，大爷的老外的这个context就是绕口，没法翻译成中文，可以简单地理解为运行环境也可以）
（1）句柄（Handle）
从实质上来说，每一个句柄就是一个指向v8对象的指针，所有的v8对象必须使用句柄来操作。这是先决条件，如果一个v8对象没有任何句柄与之相关联，那么这个对象很快就会被垃圾回收器给干掉（句柄跟对象的引用计数有很大关系）。

（2）作用域（Scope）
从概念上理解，作用域可以看成是一个句柄的容器，在一个作用域里面可以有很多很多个句柄（也就是说，一个scope里面可以包含很多很多个v8引擎相关的 对象），句柄指向的对象是可以一个一个单独地释放的，但是很多时候（尤其是写一些“有用”的程序的时候），一个一个地释放句柄过于繁琐，取而代之的是，可 以释放一个scope，那么包含在这个scope中的所有handle就都会被统一释放掉了。

（3）上下文环境（Context）

从概念上讲，这个上下文环境（以前看一些中文的技术资料总出现这个词，天知道当初作者们是如何想的，不过这事情就是约定俗成，大家都这么叫也就习惯了）也 可以理解为运行环境。这就好比是linux的环境变量，在执行javascript脚本的时候，总要有一些环境变量或者全局函数（这些就不用偶解释了 吧？！就是那些直接拿过来就用，根本不需要关心这些变量或者函数在什么地方定义的）。偶们如果要在自己的c++代码中嵌入v8引擎，自然希望提供一些 c++编写的函数或者模块，让其他用户从脚本中直接调用，这样才会体现出javascript的强大。从概念上来讲，java开发中，有些功能jvm不提 供，大家可以用c/c++编写jni模块，通过java调用c/c++模块来实现那些功能。而类比到javascript引擎，偶们可以用c++编写全局 函数，让其他人通过javascript进行调用，这样，就无形中扩展了javascript的功能。java+jni的开发模式与 javascript+c++module是一样的思路，只是java更加复杂，系统库更加丰富；而javascript相对java来说比较简单，系统 库比较少。仅此而已。

2、开始在c++代码中嵌入v8引擎
（1）基本的编译方法
基本的编译方法很简单，只要上面安装v8引擎的过程中没有什么问题，就可以直接把v8引擎作为一个普通的动态链接库来使用，例如：在编译的时候加入 -I/usr/local/include，在链接的时候加入-L/usr/local/lib -lv8就足够了。这里需要提一句，由于v8引擎是完全使用c++编写的（hoho，最近linus在blog上跟人吵架，声称c++是垃圾程序员使用的 垃圾语言，闹得沸沸扬扬。偶也十分喜欢c语言，但是在此不对linus的言论做任何评论，好东西嘛能用、会用就是了。）

例如：
g++ -c test.cpp -I/usr/local/include 
g++ -o test test.o -L/usr/local/lib -lv8

（2）在使用v8引擎中定义的变量和函数之前，一定不要忘记导入v8的名字空间
using namespace v8；

（3）在c++程序中简单地执行v8脚本引擎的方法如下：
// 创建scope对象，该对象销毁后，下面的所有handle就都销毁了
  HandleScope handle_scope ;  

// 创建ObjectTemplate对象，这个对象可以用来注册c++的全局函数供给javascript调用
// 在此演示中先可以忽略
  Handle global_templ = ObjectTemplate::New() ; 

// 创建运行环境
  Handle exec_context ;

// 创建javascript脚本的存储对象，该对象存放从文件中读取的脚本字符串 数据技术 Oracle、DBMaker、DB2 2009FLY文摘,正正博客
  Handle js_source ; 

// 创建用于存放编译后的脚本代码的对想
  Handle