JS Engine と Test262 について調べる

JavaScript のことや Web ブラウザの裏側の仕組みに興味が湧いてきている。まずは、自分なりに知ったことを言語化することに努めたい。ここでは、JS Engine と Test262 の概要を掴んでみる。

JS Engine

普段書いている JavaScript のコードはどのようなプロセスを踏み、実行されるのか。重要な仕事を担うコンポーネントとして JS Engine がある。MDN によると、JS Engine の仕事は、以下のようなものとされる。¹

JavaScript engines are interpreters that parse and execute JavaScript code. Modern JavaScript engines use just-in-time (JIT) compilation to convert JavaScript code into machine code that can be executed by a computer's processor.

JS Engine の例として、Chrome や Node.js に搭載される v8 や WebKit の JavaScriptCore、Firefox の SpiderMonkey といったものが挙げられる。

JavaScriptCore の構成

JavaScriptCore の構成について、公式 Docs の Deep Dive を参考にしながら簡潔にまとめてみる。²

Lexer（字句解析）
Parser（構文解析）
- Recursive Decent Parser（再帰下降構文分析法）が利用されている。
LLInt（インタープリタ）
- Inline Caching を行う。
Baseline（1つ目の JIT コンパイラ）
- Inline Caching を行う。
- DFG での投機的実行を可能にするための、プロファイル情報を収集する。
- LLInt は OSR (= on stack replace) を JIT に対して行う。
DFG（2つ目の JIT コンパイラ）
- プロファイル情報に基づいて、Type Speculation を実行し、型チェックを省略する。
- OSR exit (最適化解除) と watchpointing
- Baseline JIT と DFG JIT は双方向の OSR 関係にある。
FTL（3つ目の JIT コンパイラ）

咀嚼しきれていないところもあるが、ざっくりと全体像を掴めたような気がする。やはり、JIT の層が3層もあるのが面白い。より詳しく知るためにも、近いうちに WebKit のブログ Speculation in JavaScriptCore を読んでみるのが良さそうである。

ところで...

そもそも JS Engine について知ろうと思ったのは、trynova/nova という Rust での JS Engine 実装プロジェクトを見かけ、少し気になったからである。未だ開発途上のプロジェクトであるから、新鮮な PR を沢山閲覧できるのだが、ECMAScript の実装には Test262 というものが活用されていることが分かった。そこで、次のセクションでは Test262 を調べてみる。

Test262

tc39/test262 を知る

まずは、GitHub の README を読んでみる。

Test262 は最新の ECMAScript の仕様 (ECMA-262, ECMA-402, ECMA-404) に基づいて実装されたテストスイート (test suite) である。Test262 については、ECMA TR/104 に説明されており、また、ECMA-414 にも含まれている。

Webkit の GitHub リポジトリの Test262 はここで確認できた。Test262 が定期的に更新されていることがわかる。

せっかくなので、Test262 について書かれた ECMA TR/104 も少し読もう。たったの10ページの文書である。これによると、Test262 は次のような説明がなされている。

幅広い ECMAScript の実装者が ECMA-414 に基づた忠実な実装ができることを目指す、TC39 のプロジェクトのこと
テストスイートは ECMA TC39 のメンバーによってコントリビュートされたものの集合体

Test262 のファイルには ECMA-414 で定義された、"擬似コード（pseudo-code）によるアルゴリズム"が書かれている。日々、Test262 のコードの訂正や修正がなされ、最新版は master ブランチから確認できる。

non-normative と informative って何？

文書を読む中でこの2つのワードを数回見かけたがいまいち意味が分からなかった。これについては、MDN にちょうど説明がある。すなわち、non-normative とは読者が仕様を理解しやすくするためのもの、ないしベストプラクティスを意味し、一方の normative とは従わなければならないものを意味する。³ 確かに、Test262 はあくまで non-normative なものであり、何はともあれ ECMA-414 が優先されることが書かれてあった。

実際のテストファイルをみてみる

テストファイルの簡単な例として、予約語（Reserved Words）が識別子（Identifier）として使用されている場合、エラーを出力するというテストケースがあった。⁴

val-for.js
// Copyright (C) 2015 the V8 project authors. All rights reserved.
// This code is governed by the BSD license found in the LICENSE file.

/*---
es6id: 11.6
description: >
    SyntaxError expected: reserved words used as Identifier
negative:
  phase: parse
  type: SyntaxError
---*/

$DONOTEVALUATE();

var for = 123;

終わりに

JS Engine と Test262 について調べてみた。ただ、知識が足りず、どうしても理解しきれない部分があるので、適宜勉強が必要だなと思う。