Construyendo un motor JS -- ¡Por diversión!

Soy Linus, trabajo en Bloomberg en infraestructura de JavaScript, y quiero hablar brevemente sobre algo que he estado haciendo durante los últimos años, que es construir un motor JS por diversión. Pero primero que nada, retrocedamos un paso. Todos conocemos estos, ¿verdad? Entonces, Spidermankey, V8 y JavaScript Core de WebKit, y son geniales. No estoy aquí para cambiar tu opinión sobre eso. Estos son todos motores JS muy maduros y altamente optimizados y básicamente hicieron que JavaScript fuera viable a scale, y lo hicieron tan popular como es hoy tanto en el cliente como en el servidor. Esto es todo bueno.

Pero, también son muy complejos. Esto tiene una razón, que es en gran medida performance, por lo que no son solo intérpretes simples, tienen estos varios niveles de compiladores just-in-time que crean código nativo, y obviamente, todos existen en navegadores, por lo que necesitan mucha integración con eso, y eso los hace bastante intimidantes y no tan fáciles de entender. También son en gran medida completos en características, por lo que, obviamente, estos han existido durante al menos una década, V8 y los demás incluso más tiempo, por lo que puede ser bastante difícil encontrar algo para implementar que no sea puramente relacionado con el rendimiento, o bastante complejo. Todos son muy competitivos, nuevamente, por una razón, ninguno de estos quiere quedarse atrás, todos quieren mantenerse a la vanguardia de la performance y el cumplimiento, pero, nuevamente, eso puede quitar un poco la diversión. Por último, están vinculados a las hojas de ruta de los productos, al menos en cierto sentido, ya que nuevamente existen en los navegadores y no pueden simplemente hacer lo suyo sino que tienen que seguir todo lo demás alrededor de eso, que es más que solo JavaScript, obviamente. Y ahora puedes simplemente aparecer y participar, pero eso es más o menos la excepción más que la norma. La mayoría de las personas que trabajan en estos están empleadas en Google, o Apple, o Mozilla, y hacen esto como un trabajo a tiempo completo. Pero podemos hacer el nuestro, por diversión, para cambiar eso, y simplemente ver cómo funciona. Primero que nada, necesitas elegir un lenguaje para implementar un lenguaje. Tradicionalmente, eso es C o C++ que te da buena velocidad por defecto y mucho control sobre la memoria y las asignaciones y todo eso. Ahora eso puede ser bastante aterrador para algunas personas. Obviamente, estos lenguajes no son conocidos por ser seguros, tienen muchos problemas que no podemos realmente solucionar debido a la historia. Pero lo bueno es que no tienes que usar C o C++. Hay una larga lista de lenguajes aquí. Encontré al menos una implementación en todos estos, podría haber incluso más, pero tú sabes, podría ser lo que sea, Go, Java, JavaScript, cualquiera de estos. Solo elige lo que quieras. Incluso puedes escribir uno en ensamblador raw86 si eso es lo tuyo. Tú eliges. Luego, a continuación, tienes que elegir un alcance. Podría ser muy simple, solo ES5, todavía existe el transpilador. Puedes usar todas las nuevas características y compilarlas, o cualquier cosa intermedia, como ES6, mézclalo, usa las características más nuevas, o decides apuntar a lo más reciente y grandioso, comúnmente conocido como ES Next, o podrías implementar extensiones personalizadas, por ejemplo, el motor rápido JS, tienen algo como use strict, llamado use math, y eso te da algunas extensiones no estándar. Todo esto depende un poco de cuál sea tu caso de uso y tu público objetivo. Obviamente, un navegador necesita más soporte para varias características que solo una implementación simple que sirve como un complemento, por ejemplo, en un game engine. Y también hay ciertas partes del lenguaje que se conocen comúnmente como Anexo B, que es solo como lo llaman en la especificación.

De nuevo, tú eliges. Luego, lo siguiente es que tecleas git init, y estás un poco perdido sobre por dónde empezar. Podrías mirarlo usando el ciclo de vida del script, así que, primero pasas el script. Obviamente, necesitas comenzar con el analizador, y luego necesitas algo que ejecute tu script, y luego construyes el tiempo de ejecución al final. Eso no es realmente cierto.

Básicamente puedes comenzar en cualquier lugar. Gracias a muchas herramientas JS, como formateadores y linters, tenemos bibliotecas de analizador independientes que puedes tomar, y luego tienes un inicio rápido, o simplemente escribes tu AST a mano al principio. Eso es algo que hicimos en el motor en el que trabajé. Y luego, puedes agregar el analizador, y ya tienes algo después de eso implementado, y todo encaja bien. En el lado del tiempo de ejecución, de nuevo, eso es enorme, al menos si eliges implementar todo eso, así que solo elige lo que quieras. Podría ser el clásico prototipo de cadena, número, booleano, o algo más emocionante como matrices de tipo, o proxies, simplemente comienza donde quieras. Eso está bien.

Luego, obviamente, necesitas tener una especificación, conocida como ECMA 262. Es muy completa, lo cual es genial. Hoy en día, no se especifica mucho. En gran medida se ve así, por lo que obtienes un pseudocódigo que puedes traducir aproximadamente a tu propio código. Eso puede no parecer muy divertido, pero aún puedes hacer un montón de cosas personalizadas como optimizaciones. Esto se centra realmente en la corrección y el comportamiento. Luego necesitas algunas pruebas, obviamente. Después de haber implementado algunas cosas, necesitas asegurarte de que funciona correctamente, maneja todos los casos límite.

Buenas noticias, obtienes 50,000 pruebas gratis que se mantienen junto a la especificación, por lo que es algo oficial. Hoy en día es un requisito para todo lo que entra en el lenguaje que tiene nuevas pruebas añadidas a la suite de pruebas. Se sabe que muchas características nuevas están completamente probadas. Hay un maravilloso sitio web llamado test262.fyi que rastrea los resultados de todos los motores que existen, y los actualiza todos los días, por lo que puedes ver muy detalladamente qué motor implementa qué cosa y qué tan bien. Personalmente, encuentro que tener un gráfico que te muestra que sube con el tiempo es muy bueno para la motivación.

Más en general, obviamente puedes aprender una gran cantidad de cosas si haces esto. Cosas sobre cómo funcionan los analizadores, los intérpretes, si haces code generation de motor de bytecode, si quieres hacer un JIT incluso, algo de código nativo, ciertas optimizaciones. Para mí, una gran cosa fue una mejor comprensión de JavaScript en sí, así que, una vez que lo implementas realmente, realmente entiendes cómo funcionan las cosas bajo el capó. Algunos conceptos de bajo nivel, y luego uno de mis favoritos es que te expones a los estándares, por lo que estas nuevas características no aparecen de la nada, y tienes la oportunidad de interactuar con las personas que agregan cosas nuevas a JavaScript, e incluso puedes involucrarte. Todo está en GitHub.

Ahora, yo hago esto. Soy un delegado de Bloomberg, pero comencé como un experto invitado en TC39, al igual que el organismo de estándares, y un día se acercaron y pensaron, esto es genial en lo que trabajas, ¿quieres involucrarte? Y finalmente, aquí hay una lista de algunos proyectos que definitivamente deberías revisar si esto te parece interesante. Todos hacen esto por diversión, no aspiran a competir con V8, y todos estos grandes motores, simplemente lo hacen por diversión, así que hay algunos de ellos. Definitivamente revisa eso.

Y eso es todo. Si tienes alguna pregunta, por favor encuéntrame después o en línea. Gracias.