JavaScriptはどのように動作するのでしょうか?

JavaScript はテキスト形式で記述されたスクリプト言語で、主に Web ブラウザーでの Web ページの動作を制御し、ページを動的にインタラクティブにするために使用されます。この記事では、JavaScript のワークフローを調べることで、JavaScript がどのように動作するかを詳しく学びます。

JavaScript のワークフローは主に、解析、コンパイル、実行の 3 つの部分で構成されます。このうち、解析フェーズでは JavaScript コードを抽象構文ツリー (AST) に変換し、コンパイル フェーズでは AST に基づいて実行可能なバイトコードを生成し、実行フェーズでは実際のコードの実行を実行します。

1. 解析

解析とは、テキスト形式のコードを構文ツリーに変換するプロセスです。解析プロセス中、JavaScript コードはまずトークナイザーによってトークンに分割されます。この段階では、スペース、タブ、改行文字はすべて無視され、トークンの生成には関与しません。トークンは構文解析の最小単位であり、各トークンは変数名、数値、関数キーワードなどのコードの意味単位を表します。

解析プロセス中に、JavaScript エンジンは、コードのさらなるコンパイルと実行のために、コードの文法規則に基づいて抽象構文ツリーを構築します。抽象構文ツリーは、プログラムのセマンティクスを記述するために使用されるツリー構造であり、一連のノードとエッジで構成されます。ツリー内の各ノードは、ステートメントまたは式内の文法構造 (変数、関数、演算子など) を表します。

2. コンパイル

コンパイルフェーズでは主に、解析フェーズで生成された抽象構文ツリーをバイトコードに変換します。バイトコードは中間状態のバイナリ コードであり、機械命令とは異なり、バイトコードの実行にはインタプリタまたは仮想マシンのサポートが必要です。

コンパイル プロセス中、JavaScript エンジンはまず静的分析や実行時の最適化などの最適化を実行します。静的解析では、コード構造、参照関係、データフロー送信などの情報を分析することで、実行時の冗長な計算やデータ送信を削減します。実行時の最適化とは、ループへのキャッシュやインライン化の追加など、コードの実行状況に応じて実行戦略を動的に調整することです。

最適化が完了すると、コンパイラは抽象構文ツリーをバイトコードに変換してメモリに保存し、実行ごとの解釈プロセスを削減します。バイトコードの実行効率はインタプリタの実行効率よりも高くなりますが、コンパイルによって生成されたマシンコードと比較すると、依然として一定のパフォーマンスの損失が発生します。

3. 実行

実行フェーズは、コンパイルフェーズで生成されたバイトコードをマシンコードに変換して実行するプロセスです。 JavaScript の実行プロセスはシングルスレッドです。これは、すべてのコードが同じスレッドで順次実行されることを意味します。したがって、すべてのイベントと操作はキュー内で順番に処理されます。

実行プロセス中、JavaScript コードは DOM や BOM などのブラウザーが提供する API にアクセスできるため、JavaScript エンジンはブラウザーとの対話型インターフェイスを維持します。イベントがトリガーされると、JavaScript エンジンはイベント キューからイベントを取得し、対応するコールバック関数を実行します。コールバック関数内のコードは、すべてのコードが実行されるまで、解析、コンパイル、および実行のプロセスを再度開始します。

実行プロセス中、JavaScript エンジンは変数、オブジェクト、その他のデータを保存するためのメモリ領域も維持します。変数が宣言されると、JavaScript エンジンは変数の値を保存するためにメモリを割り当てます。変数が使用されなくなると、JavaScript エンジンはメモリ リークを防ぐために変数のメモリを自動的に再利用します。

概要

JavaScript は、厳密な文法規則と複雑なセマンティック構造を備えた高水準スクリプト言語です。 JavaScript はコンパイル言語に比べて実行効率は低下しますが、柔軟性や対話性などの利点があり、Web 開発には欠かせないものです。

この記事では、JavaScript の実行メカニズムを解析、コンパイル、実行の 3 つの側面から詳しく紹介します。 JavaScript のワークフローを理解することは、JavaScript プログラムのパフォーマンスの最適化とデバッグにとって非常に重要です。

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