JavaScript V8 Fikr-mulohaza Vektorini Optimizatsiya qilish: Xususiyatlarga Kirish Andozalarini O'rganish bo'yicha Chuqur Tahlil

Chrome va Node.js-ni quvvatlantiruvchi V8 JavaScript dvigateli o'zining unumdorligi bilan mashhur. Ushbu unumdorlikning muhim tarkibiy qismi uning murakkab optimallashtirish quvuri bo'lib, u asosan fikr-mulohaza vektorlariga tayanadi. Bu vektorlar V8-ning JavaScript kodingizning ishlash vaqtidagi xatti-harakatlarini o'rganish va moslashish qobiliyatining markazida turadi, bu esa tezlikni sezilarli darajada oshirishga, ayniqsa xususiyatlarga kirishda imkon beradi. Ushbu maqolada V8 fikr-mulohaza vektorlaridan xususiyatlarga kirish andozalarini optimallashtirish uchun qanday foydalanishi, ichki keshlash va yashirin sinflardan foydalanishi chuqur o'rganiladi.

Asosiy tushunchalarni anglash

Fikr-mulohaza vektorlari nima?

Fikr-mulohaza vektorlari V8 tomonidan JavaScript kodi tomonidan bajarilgan operatsiyalar haqida ish vaqtidagi ma'lumotlarni to'plash uchun ishlatiladigan ma'lumotlar tuzilmalaridir. Bu ma'lumotlarga ishlov berilayotgan obyektlarning turlari, kirilayotgan xususiyatlar va turli operatsiyalarning chastotasi kiradi. Ularni V8-ning kodingiz real vaqtda qanday ishlashini kuzatish va o'rganish usuli deb o'ylang.

Aniqroq aytganda, fikr-mulohaza vektorlari ma'lum bir bayt-kod ko'rsatmalari bilan bog'liq. Har bir ko'rsatma o'zining fikr-mulohaza vektorida bir nechta uyalarga ega bo'lishi mumkin. Har bir uya o'sha maxsus ko'rsatmaning bajarilishi bilan bog'liq ma'lumotlarni saqlaydi.

Yashirin sinflar: Samarali xususiyatga kirishning asosi

JavaScript dinamik tipli til bo'lib, bu o'zgaruvchining turi ish vaqtida o'zgarishi mumkinligini anglatadi. Bu optimallashtirish uchun qiyinchilik tug'diradi, chunki dvigatel kompilyatsiya vaqtida obyektning tuzilishini bilmaydi. Buni hal qilish uchun V8 yashirin sinflardan (ba'zan xaritalar yoki shakllar deb ham ataladi) foydalanadi. Yashirin sinf obyektning tuzilishini (xususiyatlari va ularning joylashuvini) tasvirlaydi. Yangi obyekt yaratilganda, V8 unga yashirin sinf tayinlaydi. Agar ikkita obyekt bir xil xususiyat nomlariga bir xil tartibda ega bo'lsa, ular bir xil yashirin sinfga ega bo'ladi.

Ushbu JavaScript obyektlarini ko'rib chiqing:

const obj1 = { x: 10, y: 20 };
const obj2 = { x: 5, y: 15 };

obj1 va obj2 ikkalasi ham bir xil yashirin sinfga ega bo'lishi ehtimoli katta, chunki ularning xususiyatlari bir xil tartibda. Biroq, agar biz obj1 ga yaratilgandan keyin xususiyat qo'shsak:

obj1.z = 30;

obj1 endi yangi yashirin sinfga o'tadi. Bu o'tish juda muhim, chunki V8 obyekt tuzilishi haqidagi tushunchasini yangilashi kerak.

Ichki keshlar (IC): Xususiyatlarni qidirishni tezlashtirish

Ichki keshlar (IC) xususiyatlarga kirishni tezlashtirish uchun yashirin sinflardan foydalanadigan asosiy optimallashtirish usulidir. V8 xususiyatga kirishga duch kelganda, u sekin, umumiy maqsadli qidiruvni amalga oshirishi shart emas. Buning o'rniga, u obyekt bilan bog'liq yashirin sinfdan foydalanib, xususiyatga xotiradagi ma'lum bir joylashuv orqali to'g'ridan-to'g'ri kirishi mumkin.

Xususiyatga birinchi marta kirilganda, IC initsializatsiya qilinmagan bo'ladi. V8 xususiyatni qidiradi va yashirin sinf hamda joylashuvni IC-da saqlaydi. Keyinchalik bir xil yashirin sinfga ega bo'lgan obyektlarda bir xil xususiyatga kirishlar keshlangan joylashuvdan foydalanishi mumkin, bu esa qimmat qidiruv jarayonidan qochish imkonini beradi. Bu juda katta unumdorlik yutug'idir.

Mana soddalashtirilgan tasvir:

1. Birinchi kirish: V8 obj.x ga duch keladi. IC initsializatsiya qilinmagan.
2. Qidiruv: V8 obj ning yashirin sinfida x ning joylashuvini topadi.
3. Keshlash: V8 yashirin sinf va joylashuvni IC-da saqlaydi.
4. Keyingi kirishlar: Agar obj (yoki boshqa obyekt) bir xil yashirin sinfga ega bo'lsa, V8 x ga to'g'ridan-to'g'ri kirish uchun keshlangan joylashuvdan foydalanadi.

Fikr-mulohaza vektorlari va yashirin sinflar qanday birgalikda ishlaydi

Fikr-mulohaza vektorlari yashirin sinflar va ichki keshlarni boshqarishda hal qiluvchi rol o'ynaydi. Ular xususiyatlarga kirish paytida kuzatilgan yashirin sinflarni yozib boradi. Ushbu ma'lumotlar quyidagilar uchun ishlatiladi:

• Yashirin sinf o'tishlarini ishga tushirish: V8 obyekt tuzilishida o'zgarishni (masalan, yangi xususiyat qo'shilishini) kuzatganda, fikr-mulohaza vektori yangi yashirin sinfga o'tishni boshlashga yordam beradi.
• IC-larni optimallashtirish: Fikr-mulohaza vektori IC tizimini ma'lum bir xususiyatga kirish uchun keng tarqalgan yashirin sinflar haqida xabardor qiladi. Bu V8-ga IC-ni eng keng tarqalgan holatlar uchun optimallashtirishga imkon beradi.
• Kodni deoptimizatsiya qilish: Agar kuzatilgan yashirin sinflar IC kutganidan sezilarli darajada farq qilsa, V8 kodni deoptimizatsiya qilishi va sekinroq, umumiyroq xususiyat qidirish mexanizmiga qaytishi mumkin. Buning sababi, IC endi samarasiz va foydadan ko'ra ko'proq zarar keltirayotganidir.

Misol stsenariysi: Xususiyatlarni dinamik ravishda qo'shish

Keling, avvalgi misolga qaytaylik va fikr-mulohaza vektorlari qanday ishtirok etishini ko'rib chiqaylik:

function Point(x, y) {
 this.x = x;
 this.y = y;
}

const p1 = new Point(10, 20);
const p2 = new Point(5, 15);

// Xususiyatlarga kirish
console.log(p1.x + p1.y);
console.log(p2.x + p2.y);

// Endi p1 ga xususiyat qo'shamiz
p1.z = 30;

// Xususiyatlarga yana kirish
console.log(p1.x + p1.y + p1.z);
console.log(p2.x + p2.y);

Kaput ostida nima sodir bo'ladi:

1. Boshlang'ich yashirin sinf: p1 va p2 yaratilganda, ular bir xil boshlang'ich yashirin sinfga (x va y ni o'z ichiga olgan) ega bo'ladi.
2. Xususiyatga kirish (birinchi marta): Birinchi marta p1.x va p1.y ga kirilganda, tegishli bayt-kod ko'rsatmalarining fikr-mulohaza vektorlari bo'sh bo'ladi. V8 xususiyatni qidiradi va IC-larni yashirin sinf va joylashuvlar bilan to'ldiradi.
3. Xususiyatga kirish (keyingi martalar): Ikkinchi marta p2.x va p2.y ga kirilganda, IC-lar ishga tushadi va xususiyatga kirish ancha tezroq bo'ladi.
4. z xususiyatini qo'shish: p1.z ni qo'shish p1 ning yangi yashirin sinfga o'tishiga sabab bo'ladi. Xususiyatni tayinlash operatsiyasi bilan bog'liq fikr-mulohaza vektori bu o'zgarishni yozib oladi.
5. Deoptimizatsiya (potentsial): p1.z qo'shilgandan *keyin* p1.x va p1.y ga yana kirilganda, IC-lar (V8 evristikalariga qarab) bekor qilinishi mumkin. Buning sababi, p1 ning yashirin sinfi endi IC-lar kutganidan farq qiladi. Oddiyroq holatlarda, V8 eski yashirin sinfni yangisiga bog'laydigan o'tish daraxti yaratishi va optimizatsiyaning ma'lum bir darajasini saqlab qolishi mumkin. Murakkabroq stsenariylarda deoptimizatsiya sodir bo'lishi mumkin.
6. Optimizatsiya (oxir-oqibat): Vaqt o'tishi bilan, agar p1 yangi yashirin sinf bilan tez-tez ishlatilsa, V8 yangi kirish andozasini o'rganadi va shunga muvofiq optimallashtiradi, ehtimol yangilangan yashirin sinf uchun ixtisoslashtirilgan yangi IC-lar yaratadi.

Amaliy optimizatsiya strategiyalari

V8 xususiyatlarga kirish andozalarini qanday optimallashtirishini tushunish sizga unumdorligi yuqori JavaScript kodini yozishga imkon beradi. Mana bir nechta amaliy strategiyalar:

1. Barcha obyekt xususiyatlarini konstruktorda initsializatsiya qiling

Bir xil "tur"dagi barcha obyektlar bir xil yashirin sinfga ega bo'lishini ta'minlash uchun har doim barcha obyekt xususiyatlarini konstruktorda yoki obyekt literalida initsializatsiya qiling. Bu, ayniqsa, unumdorlik muhim bo'lgan kodlarda muhimdir.

// Yomon: Xususiyatlarni konstruktordan tashqarida qo'shish
function BadPoint(x, y) {
 this.x = x;
 this.y = y;
}

const badPoint = new BadPoint(1, 2);
badPoint.z = 3; // Bundan qoching!

// Yaxshi: Barcha xususiyatlarni konstruktorda initsializatsiya qilish
function GoodPoint(x, y, z) {
 this.x = x;
 this.y = y;
 this.z = z !== undefined ? z : 0; // Standart qiymat
}

const goodPoint = new GoodPoint(1, 2, 3);

GoodPoint konstruktori z qiymati berilganmi yoki yo'qligidan qat'i nazar, barcha GoodPoint obyektlarining bir xil xususiyatlarga ega bo'lishini ta'minlaydi. z har doim ham ishlatilmasa ham, uni standart qiymat bilan oldindan ajratish ko'pincha uni keyinroq qo'shishdan ko'ra unumliroq bo'ladi.

2. Xususiyatlarni bir xil tartibda qo'shing

Xususiyatlarning obyektga qo'shilish tartibi uning yashirin sinfiga ta'sir qiladi. Yashirin sinflarning birgalikda ishlatilishini maksimal darajada oshirish uchun bir xil "tur"dagi barcha obyektlarda xususiyatlarni bir xil tartibda qo'shing.

// Xususiyatlarning nomuvofiq tartibi (Yomon)
const objA = { a: 1, b: 2 };
const objB = { b: 2, a: 1 }; // Boshqa tartib

// Xususiyatlarning izchil tartibi (Yaxshi)
const objC = { a: 1, b: 2 };
const objD = { a: 1, b: 2 }; // Bir xil tartib

objA va objB bir xil xususiyatlarga ega bo'lsa-da, ular xususiyatlarning har xil tartibi tufayli turli xil yashirin sinflarga ega bo'lishi ehtimoli katta, bu esa kamroq samarali xususiyatga kirishga olib keladi.

3. Xususiyatlarni dinamik ravishda o'chirishdan saqlaning

Obyektdan xususiyatlarni o'chirish uning yashirin sinfini bekor qilishi va V8-ni sekinroq xususiyat qidirish mexanizmlariga qaytishga majbur qilishi mumkin. Mutlaqo zarur bo'lmasa, xususiyatlarni o'chirishdan saqlaning.

// Xususiyatlarni o'chirishdan saqlaning (Yomon)
const obj = { a: 1, b: 2, c: 3 };
delete obj.b; // Qoching!

// Buning o'rniga null yoki undefined dan foydalaning (Yaxshi)
const obj2 = { a: 1, b: 2, c: 3 };
obj2.b = null; // Yoki undefined

Xususiyatni null yoki undefined ga o'rnatish odatda uni o'chirishdan ko'ra unumliroqdir, chunki u obyektning yashirin sinfini saqlab qoladi.

4. Raqamli ma'lumotlar uchun Typed Arrays-dan foydalaning

Katta hajmdagi raqamli ma'lumotlar bilan ishlaganda, Typed Arrays-dan foydalanishni o'ylab ko'ring. Typed Arrays ma'lum bir ma'lumot turlari (masalan, Int32Array, Float64Array) massivlarini oddiy JavaScript massivlariga qaraganda samaraliroq usulda ifodalash imkonini beradi. V8 ko'pincha Typed Arrays-dagi operatsiyalarni samaraliroq optimallashtirishi mumkin.

// Oddiy JavaScript massivi
const arr = [1, 2, 3, 4, 5];

// Typed Array (Int32Array)
const typedArr = new Int32Array([1, 2, 3, 4, 5]);

// Operatsiyalarni bajarish (masalan, yig'indi)
let sum = 0;
for (let i = 0; i < arr.length; i++) {
 sum += arr[i];
}

let typedSum = 0;
for (let i = 0; i < typedArr.length; i++) {
 typedSum += typedArr[i];
}

Typed Arrays ayniqsa raqamli hisob-kitoblar, tasvirga ishlov berish yoki boshqa ma'lumotlarga boy vazifalarni bajarishda foydalidir.

5. Kodingizni profillang

Unumdorlikdagi to'siqlarni aniqlashning eng samarali usuli - bu Chrome DevTools kabi vositalar yordamida kodingizni profillash. DevTools kodingiz eng ko'p vaqt sarflayotgan joylar haqida ma'lumot berishi va ushbu maqolada muhokama qilingan optimallashtirish usullarini qo'llashingiz mumkin bo'lgan joylarni aniqlashi mumkin.

1. Chrome DevTools-ni oching: Veb-sahifada sichqonchaning o'ng tugmasini bosing va "Inspect" ni tanlang. Keyin "Performance" yorlig'iga o'ting.
2. Yozib olish: Yozib olish tugmasini bosing va profillamoqchi bo'lgan harakatlarni bajaring.
3. Tahlil qilish: Yozib olishni to'xtating va natijalarni tahlil qiling. Bajarilishi uzoq vaqt oladigan yoki tez-tez axlat yig'ishga sabab bo'ladigan funksiyalarni qidiring.

Ilg'or mulohazalar

Polimorfik ichki keshlar

Ba'zan, bir xususiyatga turli yashirin sinflarga ega bo'lgan obyektlarda kirilishi mumkin. Bunday hollarda, V8 polimorfik ichki keshlardan (PIC) foydalanadi. PIC bir nechta yashirin sinflar uchun ma'lumotlarni keshlashi mumkin, bu unga cheklangan darajadagi polimorfizmni boshqarish imkonini beradi. Biroq, turli yashirin sinflar soni juda katta bo'lib ketsa, PIC samarasiz bo'lib qolishi mumkin va V8 megamorfik qidiruvga (eng sekin yo'l) murojaat qilishi mumkin.

O'tish daraxtlari

Avval aytib o'tilganidek, obyektga xususiyat qo'shilganda, V8 eski yashirin sinfni yangisiga bog'laydigan o'tish daraxti yaratishi mumkin. Bu V8-ga obyektlar turli yashirin sinflarga o'tganda ham optimallashtirishning ma'lum bir darajasini saqlab qolishga imkon beradi. Biroq, haddan tashqari ko'p o'tishlar hali ham unumdorlikning pasayishiga olib kelishi mumkin.

Deoptimizatsiya

Agar V8 uning optimizatsiyalari endi yaroqsiz ekanligini aniqlasa (masalan, kutilmagan yashirin sinf o'zgarishlari tufayli), u kodni deoptimizatsiya qilishi mumkin. Deoptimizatsiya sekinroq, umumiyroq ijro yo'liga qaytishni o'z ichiga oladi. Deoptimizatsiyalar qimmatga tushishi mumkin, shuning uchun ularni keltirib chiqaradigan vaziyatlardan qochish muhimdir.

Haqiqiy dunyo misollari va xalqarolashtirish masalalari

Bu yerda muhokama qilingan optimallashtirish usullari, maxsus dastur yoki foydalanuvchilarning geografik joylashuvidan qat'i nazar, universal qo'llaniladi. Biroq, ba'zi kodlash andozalari ma'lum mintaqalar yoki sohalarda ko'proq tarqalgan bo'lishi mumkin. Masalan:

• Ma'lumotlarga boy ilovalar (masalan, moliyaviy modellashtirish, ilmiy simulyatsiyalar): Bu ilovalar ko'pincha Typed Arrays-dan foydalanish va xotirani sinchkovlik bilan boshqarishdan foyda oladi. Hindiston, Qo'shma Shtatlar va Yevropadagi jamoalar tomonidan bunday ilovalar ustida yozilgan kod katta hajmdagi ma'lumotlarni qayta ishlash uchun optimallashtirilishi kerak.
• Dinamik kontentli veb-ilovalar (masalan, elektron tijorat saytlari, ijtimoiy media platformalari): Bu ilovalar ko'pincha tez-tez obyekt yaratish va manipulyatsiyasini o'z ichiga oladi. Xususiyatlarga kirish andozalarini optimallashtirish ushbu ilovalarning javob berish qobiliyatini sezilarli darajada yaxshilashi va butun dunyo bo'ylab foydalanuvchilarga foyda keltirishi mumkin. Yaponiyadagi elektron tijorat sayti uchun yuklanish vaqtlarini optimallashtirib, tark etish darajasini pasaytirishni tasavvur qiling.
• Mobil ilovalar: Mobil qurilmalar cheklangan resurslarga ega, shuning uchun JavaScript kodini optimallashtirish yanada muhimroq. Keraksiz obyekt yaratishdan qochish va Typed Arrays-dan foydalanish kabi usullar batareya sarfini kamaytirishga va unumdorlikni oshirishga yordam beradi. Masalan, Sahroi Kabirdan janubiy Afrikada keng qo'llaniladigan xaritalash ilovasi sekin tarmoq ulanishiga ega bo'lgan past darajadagi qurilmalarda unumli ishlashi kerak.

Bundan tashqari, global auditoriya uchun ilovalar ishlab chiqishda xalqarolashtirish (i18n) va mahalliylashtirish (l10n) bo'yicha eng yaxshi amaliyotlarni hisobga olish muhimdir. Bular V8 optimizatsiyasidan alohida masalalar bo'lsa-da, ular bilvosita unumdorlikka ta'sir qilishi mumkin. Masalan, murakkab satr manipulyatsiyasi yoki sana formatlash operatsiyalari unumdorlikni talab qilishi mumkin. Shuning uchun, optimallashtirilgan i18n kutubxonalaridan foydalanish va keraksiz operatsiyalardan qochish ilovangizning umumiy unumdorligini yanada yaxshilashi mumkin.

Xulosa

V8 xususiyatlarga kirish andozalarini qanday optimallashtirishini tushunish yuqori unumdorlikdagi JavaScript kodini yozish uchun zarurdir. Ushbu maqolada bayon etilgan eng yaxshi amaliyotlarga, masalan, obyekt xususiyatlarini konstruktorda initsializatsiya qilish, xususiyatlarni bir xil tartibda qo'shish va dinamik xususiyatlarni o'chirishdan qochish orqali, siz V8-ga kodingizni optimallashtirishga va ilovalaringizning umumiy unumdorligini yaxshilashga yordam berishingiz mumkin. To'siqlarni aniqlash va ushbu usullarni strategik ravishda qo'llash uchun kodingizni profillashni unutmang. Unumdorlikdagi foyda, ayniqsa, unumdorlik muhim bo'lgan ilovalarda sezilarli bo'lishi mumkin. Samarali JavaScript yozish orqali siz global auditoriyangizga yaxshiroq foydalanuvchi tajribasini taqdim etasiz.

V8 rivojlanishda davom etar ekan, eng so'nggi optimallashtirish usullari haqida xabardor bo'lib turish muhimdir. O'z mahoratingizni yangilab borish va kodingiz dvigatelning imkoniyatlaridan to'liq foydalanayotganiga ishonch hosil qilish uchun V8 blogini va boshqa manbalarni muntazam ravishda kuzatib boring.

Ushbu printsiplarni o'zlashtirish orqali butun dunyodagi dasturchilar barcha uchun tezroq, samaraliroq va javob beruvchan veb-tajribalarga hissa qo'shishlari mumkin.