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Revision Of ARK-Runtime-Subsystem's Doc

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Revision Of ARK-Runtime-Subsystem's Doc
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## 简介<a name="section11660541593"></a>
方舟\(ARK\)是华为自研的统一编程平台,包含编译器、工具链、运行时等关键部件,支持高级语言在多种芯片平台的编译与运行,并支撑OpenHarmony操作系统及其应用和服务运行在手机、个人电脑、平板、电视、汽车和智能穿戴等多种设备上的需求。本次开源的ARK-JS提供的能力是在OpenHarmony标准系统\(standard system\)中编译和运行JavaScript语言\(本文后面简称JS\)
方舟编译器\(ArkCompiler\)是OpenHarmony内置的组件化、可配置的多语言编译和运行平台,包含编译器、工具链、运行时等核心部件,支持高级编程语言在多种芯片平台上编译与运行,并支撑OpenHarmony标准操作系统及其应用和服务运行在手机、个人电脑、平板、电视、汽车和智能穿戴等多种设备上的需求。开源的ArkCompiler JS Runtime提供的能力是在OpenHarmony操作系统中编译和运行JavaScript语言\(本文后面简称JS\)
本次开源的ARK-JS分成两个部分,分别是JS编译工具链与JS运行时。JS工具链将JS源码编译成方舟字节码\(ARK Bytecode\),JS运行时负责执行生成的方舟字节码\(后续如无特殊说明,字节码特指方舟字节码\)
ArkCompiler JS Runtime分成两个部分,分别是JS编译工具链与JS运行时。JS工具链将JS源码编译成方舟字节码\(ArkCompiler Bytecode\),JS运行时负责执行生成的方舟字节码\(后续如无特殊说明,字节码特指方舟字节码\)
JS编译工具链架构:
图1 JS编译工具链架构:
![](figures/zh-cn_image_ark_frontend.png)
JS前端编译器,将JavaScript源码解析为AST\( Abstract Syntax Tree\)后,经过AST变换、字节码生成器、寄存器分配后由native emiter产生方舟字节码文件\(abc文件\)
ArkCompiler JS Runtime的源码编译器接收JS源码的输入,再由ts2abc(将JavaScript文件转换为字节码的工具)生成abc文件。
JS运行时(Runtime)架构:
图2 JS运行时\(Ark-JS-Runtime\)架构:
![](figures/zh-cn_image_ark_runtime.png)
![](figures/zh-cn_image_ark-js-arch.png)
ARK-JS Runtime以方舟字节码文件作为输入并直接运行字节码文件,实现对应的JS语义逻辑。
ArkCompiler JS Runtime以方舟字节码文件作为输入并直接运行字节码文件,实现对应的JS语义逻辑。
ARK-JS Runtime主要由四个部分组成:
JS Runtime主要由四个子系统组成:
- Core Runtime
- Core Subsystem
Core Runtime主要由语言无关的基础运行库组成,包括承载字节码的ARK File组件、支持Debugger的Tooling组件、负责对应系统调用的ARK Base组件等。
Core Subsystem主要由与语言无关的基础运行库组成,包括承载字节码的ArkCompiler File组件、支持Debugger的Tooling组件、负责对应系统调用的ArkCompiler Base库组件等。
- Execution Engine
- JS Execution Subsystem
执行引擎目前包含执行字节码的解释器、缓存隐藏类和内联缓存、以及剖析记录运行时类型的Profiler。
执行引擎包含执行字节码的解释器、缓存隐藏类和内联缓存、以及剖析记录运行时类型的Profiler。
- ECMAScript Runtime
- JS Compiler Subsystem
ECMAScript Runtime则包含了各种JS对象的分配器、垃圾回收器、以及用以支撑ECMAScript规范的内部运行库
编译子系统包含Stub编译器、基于Circuit IR的优化编译框架和代码生成器
- AFFI \(ARK Foreign Function Interface\)
- JS Runtime subsystem
运行时子系统包含了各种JS运行相关的模块:
- 内存管理:对象分配器与垃圾回收器\(并发标记和部分内存压缩的CMS-GC和Partial-Compressing-GC\)
- 分析工具:DFX工具、cpu和heap的profiling工具
- 并发管理:actor并发模型中的abc文件管理器
- 标准库:Ecmascript规范定义的标准库、高效的container容器库与对象模型
- 其他:异步工作队列、TypeScript类型加载、跟C++交互的JSNAPI接口等。
AFFI是ARK JS运行时的C++语言外部函数接口。
**ArkCompiler-JS的设计特点:**
- ArkCompiler JS Runtime的主要设计目标,是为OpenHarmony操作系统提供JavaScript/TypeScript应用程序执行引擎,而不是作为浏览器中的JavaScript执行引擎。
- 为了提升应用的执行性能和安全性,ArkCompiler JS Runtime选择将JaveScript/TypeScript程序预先静态编译为方舟字节码(带上静态类型信息),从而减少运行时的编译和类型信息收集开销。另外出于安全性和性能的考虑,ArkCompiler JS Runtime选择不支持eval和只支持strict模式的代码。
- 原生支持TypeScript:目前业界通用的执行方式是把TS转化为JS,再通过JS运行时来执行。ArkJS规划在ts2abc编译TS源码时,会推导分析TS的类型信息并传递给ArkCompiler JS运行时。运行时直接利用类型信息静态生成内联缓存(inline caching)从而加速字节码执行。另外,ArkJS规划中的TSAOT \(Ahead-of-Time\) Compiler,可以利用ts2abc传递的类型信息,直接编译生成高质量的机器码,使得应用可以直接以机器码形式运行,提升运行性能。
- 轻量级Actor并发模型:ECMAScript没有提供并发规范,业界JS引擎的实现中常用Actor并发模型。此模型下执行体之间不共享任何数据,通过消息机制进行通信。业界当前实现的JS Actor模型(web-worker)有启动速度慢、内存占用高这些缺陷。为了利用设备的多核能力获得更好的性能提升,ArkCompiler JS Runtime需要提供启动快、内存占用少的Actor实现。目前ArkCompiler JS运行时已经实现在Actor内存隔离模型的基础上,共享actor实例中的不可变或者不易变的对象(方法和字节码),后续继续共享内建代码块、常量字符串等等,来提升JS Actor的启动性能和节省内存开销,达到实现轻量级Actor并发模型的目标。
- TypeScript/C++的跨语言交互:在OpenHarmony操作系统平台API实现中,通常需要面临C/C++代码访问和操作TS对象的场景。对这个业务场景,Ark-JS规划可以根据TS程序中的class声明和运行时约定,静态生成包含TS对象布局描述的C/C++头文件,以及操作这些TS对象的C/C++实现库。在C/C++代码中,通过包含TS对象描述头文件以及链接对应实现库,实现直接操作TS对象的效果。由于TS类型或其内在布局并非总是固定不变的,因此在TS对象操作的代码实现中,会插入类型检查,如果对象类型或布局在运行时发生变化,则回退执行通用的慢速路径。
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