آشنایی با موتورهای جاوا اسکریپت

موتورهای جاوا اسکریپت جزء اصلی و اساسی هر مرورگر وب مدرن هستند که وظیفه تفسیر و اجرای کدهای جاوا اسکریپت را بر عهده دارند. این موتورها بهبود کارایی و سرعت اجرای کدهای جاوا اسکریپت را ممکن میسازند و تجربه کاربری روانتری را برای کاربران وب فراهم میکنند.

یک موتور جاوا اسکریپت یک برنامه کامپیوتری قدرتمند است که کد جاوا اسکریپت را اجرا میکند و کد قابل خواندن توسط انسان را به دستورالعمل های قابل خواندن توسط ماشین ترجمه میکند که سخت افزار کامپیوتر می تواند آن را پردازش کند. این نقش واسطه ای بسیار مهم است، زیرا کد جاوا اسکریپتی که توسط توسعه دهندگان نوشته می شود، به طور مستقیم با سخت افزار تعامل ندارد بلکه از طریق موتور جاوا اسکریپت اجرا می شود.

تاریخچه موتورهای جاوا اسکریپت

تاریخچه موتورهای جاوا اسکریپت با توسعه اولین موتور جاوا اسکریپت توسط برندان آیک در سال ۱۹۹۵ آغاز شد. این موتور که با نام Mocha شروع به کار کرد، به سرعت به LiveScript و سپس به JavaScript تغییر نام داد. اولین موتور جاوا اسکریپت در مرورگر Netscape Navigator به کار گرفته شد.

با گذشت زمان و نیاز به بهبود عملکرد، مرورگرهای مختلف شروع به توسعه موتورهای جاوا اسکریپت خود کردند. از جمله مهمترین آنها میتوان به موتورهای زیر اشاره کرد:

• موتور V8 (گوگل کروم): موتور V8 توسط گوگل توسعه داده شده و در مرورگر گوگل کروم استفاده می شود. این موتور به دلیل سرعت بالا و قابلیت کامپایل به کد ماشین قبل از اجرا، شناخته شده است.
• موتور SpiderMonkey (موزیلا فایرفاکس): موتور جاوااسکریپت موزیلا، که با نام SpiderMonkey شناخته میشود، اولین موتور جاوا اسکریپت بود و همچنان توسط موزیلا برای مرورگر فایرفاکس بهبود و توسعه داده می شود.
• موتور JavaScriptCore (سافاری): موتور جاوا اسکریپت مرورگر سافاری، که توسط اپل توسعه داده شده، با نام JavaScriptCore یا Nitro شناخته می شود. این موتور نیز به منظور افزایش کارایی و سرعت اجرای کدهای جاوا اسکریپت بهینه شده است
• موتور Chakra (مایکروسافت اج قدیمی): مایکروسافت برای مرورگر قدیمی اج خود موتور جاوا اسکریپت Chakra را توسعه داد. این موتور توانست عملکرد بالایی در اجرای کدهای جاوا اسکریپت فراهم کند. نسخه های جدید مرورگر اج بر پایه موتور V8 هستند.

انواع موتورهای جاوا اسکریپت

موتورهای جاوا اسکریپت به دو دسته اصلی تقسیم می شوند:

1. موتورهای تفسیر کننده (Interpreter Engines): این موتورها کد جاوا اسکریپت را به صورت خط به خط تفسیر و اجرا می کنند. مزیت این موتورها سرعت راه اندازی اولیه است اما ممکن است کارایی کمتری نسبت به موتور های کامپایل کننده داشته باشند.
2. موتورهای کامپایل کننده (JIT - Just In Time Compilers): این موتورها کد جاوا اسکریپت را قبل از اجرا به کد ماشین تبدیل می کنند. این فرآیند ممکن است زمان بیشتری برای راه اندازی نیاز داشته باشد، اما در عوض عملکرد بهتری در اجرای کد فراهم می کند. موتور V8 گوگل نمونه ای از این نوع موتورهاست.

هر مرورگر وب دارای موتور جاوا اسکریپت مخصوص به خود است. برای مثال، مرورگر کروم گوگل از موتور V8 استفاده می کند که همچنین در Node.js برای برنامه های سمت سرور استفاده می شود. با وجود تفاوت ها در پیاده سازی، تمامی موتورهای جاوا اسکریپت دارای ساختار اساسی مشترکی هستند.

اجزای اصلی یک موتور جاوا اسکریپت

1. پشته فراخوانی: جایی که کد اجرا می شود. پشته فراخوانی با کمک بافت اجرایی عمل کرده و مدیریت فراخوانی ها و ترتیب اجرای آنها را بر عهده دارد.
2. هیپ: یک مخزن حافظه بدون ساختار که اشیاء را ذخیره می کند. هیپ مسئول تخصیص حافظه برای متغیرها و اشیاء مورد استفاده در برنامه است.

کامپایل در مقابل تفسیر

جاوا اسکریپت میتواند از طریق کامپایل یا تفسیر اجرا شود.

کامپایل

در کامپایل، کل کد به یکباره به کد ماشین تبدیل میشود و در یک فایل باینری ذخیره میشود. این فایل می تواند بعداً توسط کامپیوتر اجرا شود.

function add(a, b) {
     return a + b;
} 
console.log(add(2, 3)); // خروجی: 5

تفسیر

در تفسیر، کد خط به خط اجرا می شود. مفسر کد را می خواند، به کد ماشین تبدیل می کند و همزمان اجرا می کند.

for (let i = 0; i < 5; i++) {
console.log(i); // خروجی: 0, 1, 2, 3, 4
}

کامپایل همزمان (JIT)

موتورهای جاوا اسکریپت مدرن مانند V8 از کامپایل همزمان (JIT) استفاده می کنند که ترکیبی از کامپایل و تفسیر است. JIT کد را در حین اجرا به کد ماشین تبدیل می کند و اجازه بهینهسازیها در زمان اجرای برنامه را می دهد.

مراحل در کامپایل JIT

1. تجزیه: کد جاوا اسکریپت به یک درخت نحو انتزاعی (AST) تجزیه میشود، که کد را به اجزای معنادار تقسیم می کند.
2. کامپایل: AST به کد ماشین کامپایل می شود.
3. اجرا: کد ماشین بلافاصله در پشته فراخوانی اجرا می شود.
4. بهینهسازی: موتور در پسزمینه کد کامپایل شده را برای بهبود عملکرد بهینه می کند.

const greet = &quotHello, World!&quot
console.log(greet); // خروجی: Hello, World!

محیط اجرایی جاوا اسکریپت

یک محیط اجرایی جاوا اسکریپت شامل بیش از فقط موتور است؛ این محیط شامل تمامی اجزایی است که برای اجرای کد جاوا اسکریپت در زمینههای خاص مانند مرورگرهای وب لازم است.

اجزای محیط اجرایی جاوا اسکریپت در مرورگرها

1. موتور جاوا اسکریپت: جزء اصلی که کد را اجرا می کند.
2. وب API ها: امکاناتی که مرورگر فراهم می کند (مانند دستکاری DOM، تایمرها، درخواستهای شبکه) که از طریق شیء window در دسترس هستند.
3. صف فراخوانی: یک صف که عملیات های غیرهمزمان و فراخوانی های آن ها را مدیریت می کند.
4. حلقه رویداد: مکانیزمی که فراخوانی ها را از صف به پشته فراخوانی منتقل می کند تا اجرا شوند.

<!DOCTYPE html>
<html lang=&quotfa&quot>
<head>
    <meta charset=&quotUTF-8&quot>
<title>مثال محیط اجرایی جاوا اسکریپت</title>
</head>
<body>
    <button id=&quotmyButton&quot>روی من کلیک کن</button>
 document.getElementById('myButton').addEventListener('click', () => {
            console.log('دکمه کلیک شد!');
}
</body>
</html>

در این مثال، وقتی دکمه کلیک می شود، تابع مدیریت رویداد (یک تابع فراخوانی) به صف فراخوانی اضافه می شود. سپس حلقه رویداد این تابع فراخوانی را به پشته فراخوانی منتقل می کند تا اجرا شود.

نتیجه گیری

موتورهای جاوا اسکریپت نقش حیاتی در بهبود تجربه کاربری وب دارند. با توجه به تاریخچه و انواع مختلف این موتورها، مرورگرهای مدرن توانسته اند با استفاده از تکنیک های مختلفی مانند تفسیر خط به خط و کامپایل به کد ماشین، عملکرد بالاتری در اجرای کدهای جاوا اسکریپت ارائه دهند. این بهبودها موجب شده اند که برنامه های وب پیشرفته تر و سریعتری ساخته شوند و تجربه کاربری بهتری برای کاربران اینترنت فراهم شود.

درک موتورهای جاوا اسکریپت برای فهم چگونگی اجرای کد جاوا اسکریپت ضروری است. این موتورها کد را به دستورالعمل های قابل خواندن توسط ماشین ترجمه می کنند، حافظه را مدیریت می کنند و عملکرد را بهینه می کنند. محیط اجرایی جاوا اسکریپت نیز این قابلی تها را به خصوص در مرورگرهای وب با گسترش به APIهای وب و مدیریت عملیات های غیرهمزمان از طریق حلقه رویداد فراهم می کند. این تعامل همزمان اجرای بینقص و کارآمد برنامه های جاوا اسکریپت را تضمین می کند.