Que sont les moteurs JavaScript ?

Écrire du code pour le Web semble parfois un peu magique dans la mesure où nous écrivons une séquence de caractères dans un fichier, ouvrons ce fichier dans un navigateur et le regardons prendre vie. Mais comprendre la technologie derrière la magie peut vous aider à mieux perfectionner votre métier de programmeur.

Dans cet article, vous découvrirez ce qui se passe dans les coulisses d'une pile Web ou mobile basée sur JavaScript en saisissant la complexité des moteurs JavaScript qui alimentent les navigateurs. Décrivons ce que fait un moteur JavaScript, pourquoi différentes plates-formes utilisent différents moteurs, comment ils ont évolué au fil des ans et pourquoi nous, en tant que développeurs, devrions nous en soucier.

Tout d'abord, un peu de terminologie

Un « moteur JavaScript » est souvent appelé un type de machine virtuelle. Une « machine virtuelle » fait référence à l’émulation logicielle d’un système informatique donné. Il existe de nombreux types de machines virtuelles, et elles sont classées selon leur capacité précise à émuler ou à remplacer des machines physiques réelles.

Une « machine virtuelle système », par exemple, fournit une émulation complète d’une plate-forme sur laquelle un système d’exploitation peut être exécuté. Les utilisateurs de Mac connaissent peut-être Parallels, une machine virtuelle système qui vous permet d'exécuter Windows sur votre Mac.

Une « machine virtuelle de processus », en revanche, est moins entièrement fonctionnelle et peut exécuter un programme ou un processus. Wine est une machine virtuelle de processus qui vous permet d'exécuter des applications Windows sur une machine Linux, mais ne fournit pas un système d'exploitation Windows complet sur une machine Linux.

Un moteur JavaScript est une sorte de machine virtuelle de processus conçue spécifiquement pour interpréter et exécuter du code JavaScript.

Remarque : il est important de faire la différence entre les moteurs qui alimentent un navigateur en présentant des pages Web et le moteur JavaScript de niveau inférieur qui interprète et exécute le code. Une bonne explication se trouve dans cet article sur le fonctionnement des navigateurs.

Alors, qu'est-ce qu'un moteur JavaScript exactement et que fait-il ?
En fin de compte, le travail de base d'un moteur JavaScript consiste à prendre le code JavaScript écrit par un développeur et à le convertir en un code rapide et optimisé qui peut être interprété par un navigateur ou même intégré dans une application. JavaScriptCore, en fait, se qualifie de "machine virtuelle d'optimisation".

Plus précisément, chaque moteur JavaScript implémente une version d'ECMAScript, dont JavaScript est un dialecte. À mesure qu'ECMAScript évolue, les moteurs JavaScript évoluent également. La raison pour laquelle il existe tant de moteurs différents est que chacun est conçu pour fonctionner avec un navigateur Web différent, un navigateur sans tête ou un moteur d'exécution comme Node.js.

Vous êtes probablement familier avec les navigateurs Web, mais qu'est-ce qu'un navigateur sans tête ? C'est un navigateur Web sans interface utilisateur graphique. Ils sont utiles pour exécuter des tests automatisés sur vos produits Web. Depuis la version 59 de Chrome et la version 56 de Firefox, les navigateurs classiques peuvent être utilisés de cette manière, notamment à des fins de tests. Et quelle est la place de Node.js dans tout cela ? Node.js est un framework asynchrone basé sur les événements qui vous permet d'utiliser JavaScript côté serveur. Puisqu'il s'agit d'outils basés sur JavaScript, ils sont alimentés par des moteurs JavaScript.

Compte tenu de la définition d'une machine virtuelle ci-dessus, il est logique de qualifier un moteur JavaScript de machine virtuelle de processus, puisque son seul objectif est de lire et de compiler du code JavaScript. Cela ne veut pas dire qu’il s’agit d’un simple moteur. JavaScriptCore, par exemple, comporte six « éléments de base » qui analysent, interprètent, optimisent et collectent le code JavaScript.

Comment cela marche-t-il?

Cela dépend du moteur. Considérons deux moteurs importants : JavaScriptCore de WebKit et le moteur V8 de Google. Ces deux moteurs gèrent le traitement du code différemment.

JavaScriptCore effectue une série d'étapes pour interpréter et optimiser un script :

Il effectue une analyse lexicale, décomposant la source en une série de jetons ou de chaînes avec une signification identifiée.

Les jetons sont ensuite analysés par l'analyseur pour la syntaxe et intégrés dans un arbre syntaxique.

Quatre processus JIT (juste à temps) démarrent alors, analysant et exécutant le bytecode produit par l'analyseur.

En termes simples, ce moteur JavaScript prend votre code source, le divise en chaînes (c'est-à-dire le lexe), prend ces chaînes et les convertit en bytecode qu'un compilateur peut comprendre, puis l'exécute.

Le moteur V8 de Google, écrit en C , compile et exécute également le code source JavaScript, gère l'allocation de mémoire et récupère les restes. Sa conception consiste en un pipeline de compilateur qui compile le code source directement en code machine :

• Ignition, l'interpréteur qui génère du bytecode

• TurboFan, un compilateur d'optimisation qui compile ce bytecode en code machine

• SparkPlug, un compilateur qui complète TurboFan

Si l'histoire vous intéresse, ce nouveau pipeline a remplacé l'ancienne conception à double compilateur Full-codegen et Crankshaft utilisée précédemment par V8.

Une fois le code machine produit par le processus de compilation, le moteur expose tous les types de données, opérateurs, objets et fonctions spécifiés dans la norme ECMA au navigateur, ou à tout environnement d'exécution qui doit les utiliser, comme Node.js, Deno, ou Electron (qui est utilisé par Visual Studio Code).

Un petit détour : les runtimes

Si les moteurs JavaScript s'exécutent silencieusement en arrière-plan, analysant le code et le divisant en chaînes lisibles afin qu'un compilateur puisse le lire et le compiler, les environnements d'exécution ont tendance à attirer davantage l'attention. Pourquoi ?

Les runtimes bien connus fonctionnent sur les moteurs JavaScript, augmentant ainsi leur puissance. Le plus connu est Node, mais Deno et Bun sont des nouveaux venus dans l'arène. Node et Deno embarquent V8, et Bun embarque JavaScriptCore.

Bun prétend s'exécuter plus rapidement que Node ou Deno car JavaScriptCore est plus rapide que V8, gérant 69 845 requêtes http par seconde contre 16 288 pour Node et 12 926 pour Deno.

L'objectif de ces environnements d'exécution, comme indiqué dans la documentation de Bun, "est d'exécuter la plupart du JavaScript mondial en dehors des navigateurs, en apportant des améliorations en termes de performances et de complexité à votre future infrastructure, ainsi qu'en améliorant la productivité des développeurs grâce à des outils meilleurs et plus simples". Ces environnements d'exécution exploitent en fait la puissance des moteurs JavaScript pour faire fonctionner JavaScript en dehors des navigateurs.

NativeScript est un bon exemple de runtime spécialement conçu pour le développement d'applications mobiles natives multiplateformes créées à l'aide de JavaScript.

Ces environnements d'exécution ont également été conçus pour résoudre certains des problèmes inhérents présentés par l'architecture monothread de JavaScript. Node, par exemple, donne la priorité à l’exécution asynchrone et sans thread des routines. Tous ces environnements d'exécution offrent une expérience de développement organisée, y compris la prise en charge intégrée des API très appréciées telles que fetch, websocket et même JSX, appréciées des développeurs React. C'est peut-être la raison pour laquelle ils ont tendance à attirer l'attention des développeurs.

Les environnements d'exécution, dans l'ensemble, comblent les lacunes perçues dans les performances de l'architecture de navigateur standard et des moteurs qui les alimentent. À mesure que les moteurs évoluent, ces durées d’exécution évolueront sûrement également.

Quels sont les moteurs JavaScript disponibles ?

Il existe une grande variété de moteurs JavaScript disponibles pour analyser, analyser et exécuter votre code côté client. À chaque version de navigateur, le moteur JavaScript peut être modifié ou optimisé pour suivre l'état de l'art en matière d'exécution de code JavaScript.

Il est utile de se rappeler, avant de se laisser totalement dérouter par les noms donnés à ces moteurs, qu'une grande partie des efforts marketing sont consacrés à ces moteurs et aux navigateurs qu'ils sous-tendent. Dans cette analyse utile de la compilation JavaScript, l'auteur note avec ironie : "Au cas où vous ne le sauriez pas, les compilateurs sont composés à environ 37 % de marketing, et le changement de marque est l'une des rares choses que vous pouvez faire à un compilateur, du point de vue marketing, d'où le nom de train : SquirrelFish, Nitro, SFX..."

Tout en gardant à l’esprit les flux et reflux autour de la dénomination et du renommage de ces moteurs, il est utile de noter quelques-uns des événements majeurs de l’histoire du moteur JavaScript. J'ai compilé un tableau pratique pour vous :

Browser, Headless Browser, or Runtime	JavaScript Engine
Mozilla	Spidermonkey
Chrome	V8
IE	Chakra
Safari	JavaScriptCore*
Node.js	V8
Deno	V8
Bun	JavaScriptCore
Edge**	Blink and V8

*JavaScriptCore a été réécrit sous le nom de SquirrelFish, rebaptisé SquirrelFish Extreme, également appelé Nitro. Cependant, appeler JavaScriptCore le moteur JavaScript qui sous-tend les implémentations de WebKit (telles que Safari) reste une affirmation vraie.

**Edge utilisait à l'origine le moteur Chakra, dont certains sont open source par Microsoft. Edge a ensuite été reconstruit en tant que navigateur Chromium, avec les moteurs JavaScript Blink et V8 sous le capot.

Pourquoi devrions-nous nous en soucier ?

L'objectif du processus d'analyse et d'exécution de code d'un moteur JavaScript est de générer le code le plus optimisé dans les plus brefs délais.
En fin de compte, l'évolution de ces moteurs est parallèle à notre quête visant à faire évoluer les environnements Web et mobiles pour les rendre aussi performants que possible. Pour suivre cette évolution, vous pouvez voir les performances des différents moteurs dans des graphiques d'analyse comparative tels que ceux produits sur arewefastyet.com.

Tout développeur Web doit être conscient des différences inhérentes aux navigateurs qui affichent le code que nous travaillons si dur pour produire, déboguer et maintenir. Pourquoi certains scripts fonctionnent-ils lentement sur un navigateur, mais plus rapidement sur un autre ?

De même, les développeurs mobiles, en particulier ceux qui écrivent des applications mobiles hybrides utilisant une vue Web pour afficher leur contenu, voudront savoir quels moteurs interprètent leur code JavaScript. Tous les développeurs Web soucieux de l’expérience utilisateur doivent comprendre les limites inhérentes et les possibilités offertes par les différents navigateurs sur leurs petits appareils. Suivre les changements en
Les moteurs JavaScript seront du temps bien dépensé à mesure que vous évoluez en tant que développeur Web, mobile ou d'applications.

Cet article a été initialement publié en 2015 sur le réseau de développeurs Telerik et a depuis été révisé et mis à jour pour 2022 et au-delà. L'article original est cité sur Wikipédia dans l'entrée Moteurs JavaScript.
 

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