diff --git a/LICENSE b/LICENSE new file mode 100644 index 0000000..91ad12a --- /dev/null +++ b/LICENSE @@ -0,0 +1,21 @@ +MIT License + +Copyright (c) 2026 OxideJS contributors + +Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy +of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal +in the Software without restriction, including without limitation the rights +to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell +copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is +furnished to do so, subject to the following conditions: + +The above copyright notice and this permission notice shall be included in all +copies or substantial portions of the Software. + +THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR +IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY, +FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE +AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER +LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, +OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE +SOFTWARE. diff --git a/README.md b/README.md new file mode 100644 index 0000000..08f933f --- /dev/null +++ b/README.md @@ -0,0 +1,207 @@ +
+ OxideJS Logo + +

OxideJS：面向 AI Agent 的轻量级 JavaScript 执行引擎

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+ Rust + Platform + Engine + test262 +

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+ +## 1. 项目简介 + +OxideJS 是一个基于 Rust 的轻量级 JavaScript 执行引擎，擅长短时、高频、即时执行的脚本运行场景，主要面向 Agent 工具调用、脚本沙箱、数据转换流水线和嵌入式运行时。 + +当前项目聚焦于实用 ECMAScript 子集，并通过 [test262](https://github.com/tc39/test262) 持续验证兼容性。我们的最终目标是提供一个小型、可检查、跨平台、启动成本可预测、benchmark 可复现的 JavaScript runtime。 + +## 2. 特性概览 + +- **Rust 实现**：使用 Cargo workspace 组织 parser、compiler、VM、runtime、CLI 和 test runner。 +- **自研引擎**：自研字节码、寄存器式虚拟机、对象模型和运行时状态管理。 +- **寄存器式 VM**：使用固定寄存器文件执行字节码，减少栈式 VM 中频繁 push/pop 的开销。 +- **NaN-boxing 值表示**：用 64-bit 值统一表示 number、boolean、object、string、null 和 undefined。 +- **Shape 对象布局**：使用隐藏类思想描述对象属性布局，便于缓存属性偏移。 +- **Inline Cache 方向**：围绕 shape/offset 缓存设计属性访问路径。 +- **共享运行时 Kernel**：统一管理字符串驻留、Shape、编译缓存、属性模板和内置对象。 +- **test262 runner**：内置兼容性测试运行器，输出 pass / fail / skip 统计。 + +## 3. 架构 + +OxideJS 采用经典的 parse -> compile -> execute 流水线，同时使用 **单 Kernel、多 VM** 的运行时结构：一个 `OxideKernel` 保存可共享的字符串、Shape、编译缓存、属性模板和内置对象；多个 `oxide_vm` 实例面向不同执行请求独立运行，并共同引用同一个 Kernel。 + +```text + +----------------------+ + | oxide_kernel | + |----------------------| + | StringForge | + | ShapeForge | + | CodeForge | + | PropForge | + | BuiltinWorld | + +----------+-----------+ + | + shared Arc | shared Arc + +-----------------+-----------------+ + | | | + v v v + +----------------+ +----------------+ +----------------+ + | oxide_vm | | oxide_vm | | oxide_vm | + |----------------| |----------------| |----------------| + | registers | | registers | | registers | + | call frames | | call frames | | call frames | + | local epoch | | local epoch | | local epoch | + +-------+--------+ +-------+--------+ +-------+--------+ + | | | + v v v + JsValue Result JsValue Result JsValue Result + +Per request pipeline: + + JavaScript Source + | + v ++------------------+ +| oxide_parser | 解析源码，生成 AST ++------------------+ + | + v ++------------------+ +| oxide_compiler | AST 编译为寄存器式字节码；可命中 Kernel.CodeForge ++------------------+ + | + v ++------------------+ +| oxide_vm | 从 VM Pool 获取实例并执行字节码 ++------------------+ +``` + +核心组件： + +1. **Parser 前端**：通过 `oxide_parser` 将源码解析为 AST。 +2. **字节码编译器**：将 AST 降低为 OxideJS 字节码、常量池和寄存器布局。 +3. **寄存器式 VM**：`oxide_vm` 读取字节码并使用固定寄存器文件执行；每个 VM 保持自己的寄存器、调用栈和本地 epoch。 +4. **值系统**：`JsValue` 负责紧凑表示 JavaScript 运行时值。 +5. **对象模型**：对象通过 Shape ID 描述属性布局。 +6. **运行时 Kernel**：`OxideKernel` 保存可跨 VM 复用的共享状态；多个 VM 通过 `Arc` 引用同一个 Kernel，避免重复初始化字符串池、Shape 表、内置对象和编译缓存。 +7. **内置对象层**：常用内置对象和方法由 Rust 原生实现。 +8. **兼容性测试层**：`oxide_test262` 运行 test262 用例并输出统计结果。 + +## 4. 仓库结构 + +```text +project-root/ +├── Cargo.toml +├── README.md +├── crates/ +│ ├── oxide_parser/ # JavaScript parser 接入层 +│ ├── oxide_compiler/ # AST -> bytecode 编译器 +│ ├── oxide_types/ # JsValue、JsObject、Shape、内存基础类型 +│ ├── oxide_kernel/ # 共享运行时状态和内置对象注册 +│ ├── oxide_vm/ # 字节码 VM 和运行时执行逻辑 +│ ├── oxide_api/ # 嵌入式 API 预留层 +│ ├── oxide_cli/ # 命令行工具 +│ └── oxide_test262/ # test262 兼容性测试运行器 +└── tests/ + └── test262/ # 本地 test262 测试套件 +``` + +## 5. 构建 + +### 构建全部 crate + +```bash +cargo build --release +``` + +### 运行单元测试 + +```bash +cargo test +``` + +## 6. CLI 使用 + +### 执行源码片段 + +```bash +cargo run --release -p oxide_cli -- eval "1 + 2" +``` + +### 执行文件 + +```bash +cargo run --release -p oxide_cli -- run examples/demo.js +``` + +### 打印编译后的字节码 + +```bash +cargo run --release -p oxide_cli -- compile -e "1 + 2" +``` + +### 启动 REPL + +```bash +cargo run --release -p oxide_cli +``` + +## 7. test262 兼容性测试 + +OxideJS 包含独立的 test262 runner： + +```bash +cargo run --release -p oxide_test262 +``` + +运行指定子目录： + +```bash +cargo run --release -p oxide_test262 -- tests/test262/test language/expressions +``` + +runner 会输出： + +- 发现的测试文件总数； +- pass / fail / skip 数量； +- 全量通过率； +- 实际执行样本通过率； +- 失败类别统计； +- 按目录拆分的结果（取决于 runner 版本）。 + +兼容性数字属于开发过程指标。发布正式 benchmark 或兼容性结论前，应基于当前 checkout 的 test262 版本重新生成结果。 + +## 8. Benchmark + +Benchmark 工作围绕可复现脚本和可比较 baseline 展开。 + +计划中的 benchmark 分组： + +| 分组 | 目的 | 状态 | +|------|------|------| +| 表达式 microbenchmark | 算术、比较、逻辑操作 | planned | +| 对象 / 属性访问 benchmark | 对象创建和属性访问路径 | planned | +| Array / String benchmark | 常用内置对象操作 | planned | +| 函数调用 benchmark | 字节码 call/return 与 native call 开销 | planned | +| Agent 风格 workload | 短时、重复结构脚本和数据转换 | planned | +| JetStream 2.0 子集 | 依赖兼容性的 JS benchmark 覆盖 | planned | + +当前研究用 baseline： + +- QuickJS +- Boa +- JerryScript + +[TODO] 完工时放与其他 baseline 的对比表格 + +## 9. 主要使用的开源项目 + +- [oxc](https://github.com/oxc-project/oxc) — JavaScript 源码解析，因为这不是我们的工作中心，所以没有自己构建该系统 +- [bumpalo](https://github.com/fitzgen/bumpalo) — Bump allocator，构成 `Epoch` arena 内存系统的底层分配器 +- [dashmap](https://github.com/xacrimon/dashmap) — 并发 HashMap，用于 `CodeForge`、`ShapeForge`、`PropForge` 跨 VM 缓存共享 + +## 10. License + +本项目采用 MIT License 开源协议。详见 [LICENSE](LICENSE)。 diff --git a/benchmark/internal/results/chart_latency.png b/benchmark/internal/results/chart_latency.png new file mode 100644 index 0000000..b1f8717 Binary files /dev/null and b/benchmark/internal/results/chart_latency.png differ diff --git a/benchmark/internal/results/chart_memory.png b/benchmark/internal/results/chart_memory.png new file mode 100644 index 0000000..98f4d5c Binary files /dev/null and b/benchmark/internal/results/chart_memory.png differ diff --git a/benchmark/internal/results/chart_single_stmt_8259cl.png b/benchmark/internal/results/chart_single_stmt_8259cl.png new file mode 100644 index 0000000..1a0599c Binary files /dev/null and b/benchmark/internal/results/chart_single_stmt_8259cl.png differ diff --git a/benchmark/internal/results/chart_single_stmt_kunpeng.png b/benchmark/internal/results/chart_single_stmt_kunpeng.png new file mode 100644 index 0000000..4da4413 Binary files /dev/null and b/benchmark/internal/results/chart_single_stmt_kunpeng.png differ diff --git a/benchmark/internal/results/chart_stress_8259cl.png b/benchmark/internal/results/chart_stress_8259cl.png new file mode 100644 index 0000000..3979c25 Binary files /dev/null and b/benchmark/internal/results/chart_stress_8259cl.png differ diff --git a/benchmark/internal/results/chart_stress_kunpeng.png b/benchmark/internal/results/chart_stress_kunpeng.png new file mode 100644 index 0000000..7d5c822 Binary files /dev/null and b/benchmark/internal/results/chart_stress_kunpeng.png differ diff --git a/docs/assets/oxidejs-logo.svg b/docs/assets/oxidejs-logo.svg new file mode 100644 index 0000000..eb7414d --- /dev/null +++ b/docs/assets/oxidejs-logo.svg @@ -0,0 +1,125 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + diff --git a/设计方案文档.md b/设计方案文档.md new file mode 100644 index 0000000..25287af --- /dev/null +++ b/设计方案文档.md @@ -0,0 +1,1020 @@ +# 面向 AI Agent 的轻量级 JavaScript 执行引擎设计方案文档 + +> 队名：爱特每羊队（T2026104239910027） +> 团队成员：古宇恒、彭俊皓、杜文韬 +> 项目名称：OxideJS +> 技术路线：Rust + 自研字节码编译器 + 寄存器式虚拟机 + 单 Kernel 多 VM 运行时 + +--- + +## 一、设计思路 + +### 1.1 问题背景 + +在 AI Agent、自动化工具调用、脚本沙箱和数据转换流水线中，JavaScript 代码的执行模式与传统浏览器场景不同： + +- **执行时间短**：单次脚本通常只执行一个表达式、一段数据处理逻辑或一次工具调用； +- **调用频率高**：Agent 可能连续发起大量短脚本执行请求； +- **代码结构重复**：由大模型生成的代码往往存在相似模板； +- **上下文隔离要求高**：不同请求需要独立寄存器、调用栈、临时对象和异常状态； +- **公共信息可复用**：字符串、对象 Shape、内置对象、编译缓存等可以跨请求复用； +- **不适合重量级 Runtime**：传统 JS 引擎面向浏览器或长期运行应用，启动、GC、上下文管理都较重。 + +因此，OxideJS 的设计核心不是简单复刻浏览器 JavaScript 引擎，而是围绕“**轻量、可复用、可隔离、可测试**”四个目标，构建面向短时执行场景的 JS runtime。 + +### 1.2 总体设计目标 + +OxideJS 的总体目标是实现一个基于 Rust 的轻量级 JS 执行引擎，提供完整的源码解析、字节码编译、虚拟机执行和兼容性测试链路。 + +设计目标如下： + +| 目标 | 说明 | +|------------|---------------------------------------------------------------| +| 轻量执行与跨平台 | 保证在各个平台都能流畅快速的运行 | +| 多请求隔离 | 每个 VM 拥有独立寄存器、调用栈、临时内存和异常状态 | +| 跨 VM 复用 | Kernel 保存字符串、Shape、编译缓存、内置对象等共享状态 | +| 低 GC 干扰 | 临时对象优先进入会话 arena，减少短时执行中的全局回收压力 | +| test262 驱动 | 使用 ECMAScript Test Suite 持续验证语义正确性 | +| 可扩展架构 | parser、compiler、types、kernel、vm、cli、test262 runner 分 crate 组织 | + +### 1.3 创新点 1: 单 Kernel 多 VM + +OxideJS 最重要的运行时结构是 **单 Kernel 多 VM**。 + +```text + Process / Engine Instance + ++===================================================================================+ +| OxideKernel | +| | +| 分为两层: KernelCore (immutable, 跨请求永久共享) | +| KernelSession (per-session, 通过 full_reset() 完全重建) | +| | +| ┌── KernelCore (Arc) ─────────────────────────────────────────┐ | +| | +----------------+ +----------------+ +----------------+ +----------+ | | +| | | PermInterner | | ShapeForge | | CodeForge | | PropForge| | | +| | |----------------| |----------------| |----------------| |----------| | | +| | | append-only key| | hidden classes | | bytecode cache | | shape→slot| | | +| | | leaked &'static| | property layout| | LRU 缓存 | | IC 模板 | | | +| | | 64-bit hash | | shape graph | | structural hash| | | | | +| | +----------------+ +----------------+ +----------------+ +----------+ | | +| | KernelConfig (pool / step / max_cached_modules / log levels) | | +| └──────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ | +| | +| ┌── KernelSession (per-session) ──────────────────────────────────────────┐ | +| | BuiltinWorld | Global object | BuiltinSnapshot | | +| | Object/Array/ | 全局对象与基础 | 脏检测 + 选择性重建 | | +| | Function/... | 属性 | | | +| └─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ | ++==========================================+========================================+ + | + | Arc + KernelSession + | + +-------------------------------+-------------------------------+ + | | | + v v v ++----------------------+ +----------------------+ +----------------------+ +| VM #1 | | VM #2 | | VM #N | +|----------------------| |----------------------| |----------------------| +| registers[256] | | registers[256] | | registers[256] | +| pc | | pc | | pc | +| bytecode | | bytecode | | bytecode | +| immutables_cache | | immutables_cache | .... | immutables_cache | +| frames (SmallVec) | | frames (SmallVec) | | frames (SmallVec) | +| save_stack (共享) | | save_stack (共享) | | save_stack (共享) | +| try / except state | | try / except state | | try / except state | +| Epoch Arena (会话) | | Epoch Arena (会话) | | Epoch Arena (会话) | +| JsString GC + roots | | JsString GC + roots | | JsString GC + roots | +| object_prototype | | object_prototype | | object_prototype | ++----------+-----------+ +----------+-----------+ +----------+-----------+ + | | | + v v v + Request Result Request Result Request Result +``` + +说明: + +- **PermInterner** 取代了早期的 `StringForge`: 它只 intern **key / identifier / method name** 等永不释放的字符串, 用 leaked `&'static str` + 64-bit hash 索引, 没有 ref-count 也没有 maybe_sweep 重编号路径, 因而无锁读、零冲突; +- **运行时 JsString 值** (用户代码里 `"hello" + name` 产出的临时字符串) 不在 Kernel, 而是由各 VM 自带的 **JsString 标记清扫 GC** 管理 (commit `fe2d492`), 配合 Epoch Arena 实现短命对象 O(1) 回收; +- **KernelCore vs KernelSession** 的拆分让 test262 runner 可以在不丢弃编译缓存 / Shape 图 / Property IC 模板的前提下, 通过 `full_reset()` 重建 BuiltinWorld 与 global object, 实现测试间完全隔离 (commit `d242d08`)。 + +该结构将运行时状态分为两类： + +| 状态类型 | 所在位置 | 生命周期 | 示例 | +|----------|----------|----------|------| +| 永久共享状态 | `KernelCore` | 进程级、永不释放 | PermInterner (key/identifier)、ShapeForge、CodeForge、PropForge | +| 会话级共享状态 | `KernelSession` | 测试 / 会话级、可 `full_reset()` 重建 | BuiltinWorld、global object、BuiltinSnapshot | +| 请求私有状态 | `Vm` | 请求级、短生命周期 | 寄存器、PC、调用栈、异常、Epoch Arena、JsString GC 根 | + +这种分层使得 OxideJS 能够同时满足两类需求： + +1. **隔离性**：每个 VM 独立执行，不共享寄存器和临时对象； +2. **复用性**：多个 VM 共享 Kernel，避免重复构建字符串、Shape、内置对象和编译结果。 + +### 1.4 创新点 2: 短生命周期内存与 GC + +AI Agent 场景中的大部分对象具有明显的短生命周期特征：对象在一次脚本执行中创建，在执行结束后立即失效。OxideJS 因此将运行时内存分为多个层级： + +```text ++====================================================================================+ +| Memory Model | ++====================================================================================+ + + Long-lived / shared memory + ┌──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ + │ KernelCore (Arc, 进程级永久共享) │ + │ │ + │ PermInterner ShapeForge CodeForge PropForge │ + │ append-only hidden classes bytecode LRU IC 模板 │ + │ key / ident shape graph structural hash shape→slot │ + │ │ + │ 生命周期: 随进程存活, 表结构 append-only, 永不释放 │ + └──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ + ┌──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ + │ KernelSession (per-session, 可通过 full_reset() 重建) │ + │ │ + │ BuiltinWorld Global object BuiltinSnapshot │ + │ Object/Array/ 全局对象 脏检测 + 选择性重建 │ + │ Function/... │ + │ │ + │ 生命周期: 单次 session, 测试隔离时通过 full_reset() 完全重建 │ + └──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ + ▲ + │ shared references + │ + Per-VM / per-session memory │ + ┌───────────────────────────────────┴──────────────────────────────────────────┐ + │ Vm │ + │ │ + │ registers[256] / call frames (SmallVec) / try-catch / exception state │ + │ │ + │ +----------------------------+ │ + │ | Epoch Arena | bump allocation, O(1) epoch 回收 │ + │ |----------------------------| │ + │ | object allocations | │ + │ | arrays / temporary values | │ + │ | execution-local metadata | │ + │ +----------------------------+ │ + │ │ + │ +----------------------------+ │ + │ | JsString GC | 标记清扫, 管理运行时 JsString 值 │ + │ |----------------------------| │ + │ | tracked allocations | │ + │ | roots from registers | │ + │ | roots from frames | │ + │ | GC 阈值: 32 MB (commit ad7b044) │ + │ +----------------------------+ │ + │ │ + │ 生命周期: 单 VM / 单执行会话, 执行结束后 Epoch 翻页, GC 标记清扫批量释放 │ + └──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ +``` + +内存与 GC 设计的关键点： + +- **短命对象进入 VM 本地 Epoch Arena**: bump allocation, 整个 epoch 翻页时 O(1) 回收, 不参与逐对象扫描; +- **VM 拥有自己的 JsString GC**: 运行时字符串 (`"hello" + name` 等) 由标记清扫 GC 管理, 寄存器 / 调用栈 / 异常对象 / Map/Set/Array 容器都作为 root, GC 阈值 32 MB 触发 (commit `ad7b044`); +- **永久状态与会话状态分层**: `KernelCore` 持有 PermInterner / Shape / Code / Prop 等长生命周期表, `KernelSession` 持有可重建的 BuiltinWorld 与 global object; +- **测试 / 短会话隔离**: 通过 `KernelSession::full_reset()` + `BuiltinSnapshot` 脏检测可以在不丢弃编译缓存的前提下重建 builtin 与全局对象; +- **Map / Set / Array / Object 等容器参与 GC 追踪**: 防止 session 对象在容器中被错误释放 (commit `9db28b2` 修过 Map/Set GC 追踪丢失问题)。 + +### 1.5 创新点 3: 自研字节码与寄存器式 VM + +OxideJS 不直接解释 AST，而是先将 AST 编译为自定义字节码，再由寄存器式 VM 执行。 + +```text + AST + | + | compiler pass + v ++-------------------------------+ +| CompiledModule | +|-------------------------------| +| bytecode: Vec | +| constants: Vec | +| n_registers | +| sub_modules for functions | ++-------------------------------+ + | + | run(module) + v ++-------------------------------+ +| VM | +|-------------------------------| +| r0 r1 r2 ... r255 | +| pc | +| frames | +| current bytecode | +| current constants | ++-------------------------------+ +``` + +采用寄存器式 VM 的原因： + +- 表达式中间结果可以直接保存在寄存器中； +- 对象属性访问和函数参数传递更直接； +- 相比栈式 VM，减少大量 push/pop 指令； +- 便于后续加入类型反馈、inline cache 和局部优化。 + +--- + +## 二、实现描述 + +### 2.1 完整工作流程 + +OxideJS 的一次执行请求从输入 JS 源码到返回结果，经过以下流程： + +```text +┌────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ +│ One Evaluation Request │ +└────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ + + 1. Source Input + │ + │ JavaScript source string / file + ▼ +┌───────────────────────┐ +│ oxide_parser │ +│-----------------------│ +│ - create allocator │ +│ - parse source │ +│ - produce AST Program │ +└──────────┬────────────┘ + │ AST + ▼ +┌────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ +│ oxide_compiler │ +│------------------------------------------------------------------------------------│ +│ │ +│ Pass 1: counter / symbol projection │ +│ - walk statements and expressions │ +│ - allocate registers │ +│ - assign labels for jumps, loops, try/catch, switch │ +│ - build lexical binding information │ +│ │ +│ Pass 2: emitter │ +│ - emit fixed-width bytecode │ +│ - build constant pool │ +│ - compile function bodies into sub-modules │ +│ - encode property access / call / control-flow instructions │ +│ │ +│ Hash: structural_hash │ +│ - normalize AST structure │ +│ - generate cache key for CodeForge │ +│ │ +└──────────┬─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ + │ CompiledModule + ▼ +┌────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ +│ KernelCore.CodeForge │ +│------------------------------------------------------------------------------------│ +│ if cache hit: │ +│ reuse Arc │ +│ else: │ +│ insert newly compiled module │ +└──────────┬─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ + │ Arc + ▼ +┌────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ +│ VmPool / VM Selection │ +│------------------------------------------------------------------------------------│ +│ - obtain an idle VM │ +│ - VM references the same Arc │ +│ - reset request-local state │ +│ - prepare registers, bytecode, constants, frames │ +└──────────┬─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ + │ + ▼ +┌────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ +│ VM Dispatch Loop │ +│------------------------------------------------------------------------------------│ +│ while pc < bytecode.len(): │ +│ instr = bytecode[pc] │ +│ decode opcode / rd / a / b │ +│ dispatch opcode │ +│ │ +│ examples: │ +│ LOAD_CONST -> load constant to register │ +│ ADD / SUB -> numeric or string operation │ +│ GET_PROP -> property lookup through Shape / object model │ +│ CALL -> push CallFrame and enter sub-module │ +│ CALL_NATIVE -> call Rust builtin │ +│ THROW -> build exception and unwind │ +│ RETURN -> restore caller frame │ +│ HALT -> finish execution │ +└──────────┬─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ + │ JsValue + ▼ + 6. Result Formatting / API Return +``` + +### 2.2 Parser 层 + +Parser 层负责将 JavaScript 源码转换为 AST。它不承载运行时语义，而是为 compiler 提供标准化输入。 + +职责： + +- 接收源码字符串； +- 创建 AST allocator； +- 调用 parser 得到 Program； +- 将 parser error 转换为项目内部错误。 + +对应模块： + +```text +crates/oxide_parser/ +├── src/lib.rs +└── src/error.rs +``` + +### 2.3 Compiler 层 + +Compiler 层是 AST 到字节码的核心转换阶段。 + +```text +crates/oxide_compiler/src/ +├── compiler.rs # 编译入口和上下文 +├── counter.rs # 第一遍：寄存器、标签、符号统计 +├── emitter.rs # 第二遍：生成字节码 +├── hash.rs # structural hash，用于 CodeForge 缓存 +├── module.rs # CompiledModule / Constant +├── opcode.rs # OpCode 和 32-bit 指令编码 +└── symbol_table.rs # 词法绑定与作用域信息 +``` + +#### 2.3.1 两遍编译 + +第一遍编译搞清： + +- 函数需要多少寄存器； +- 跳转标签位置； +- 局部变量和词法绑定； +- control-flow 结构边界； +- 函数子模块结构。 + +第二遍编译正式工作： + +- 将表达式编译为寄存器操作； +- 将控制流编译为跳转； +- 将对象/数组字面量编译为构造指令； +- 将函数体编译为子模块； +- 将常量写入常量池。 + +#### 2.3.2 字节码格式 + +OxideJS 使用固定 32-bit 指令： + +```text +32-bit Instr + ++----------+----------+----------+----------+ +| opcode | rd | a | b | ++----------+----------+----------+----------+ + 8 bits 8 bits 8 bits 8 bits +``` + +其中： + +- `opcode` 表示操作类型； +- `rd` 通常表示目标寄存器； +- `a` / `b` 表示源寄存器、立即数低高位或其他操作数。 + +主要操作码类别： + +| 类别 | 示例 | +|------|------| +| 算术 | ADD、SUB、MUL、DIV、MOD | +| 位运算 | BIT_AND、BIT_OR、BIT_XOR、SHL、SHR | +| 比较 | EQ、STRICT_EQ、LT、GTE | +| 控制流 | JMP、JMP_IF_FALSE、SWITCH_TABLE | +| 异常 | THROW、TRY_BEGIN、TRY_END | +| 变量 | LOAD_VAR、STORE_VAR、LOAD_CONST | +| 函数 | CALL、RETURN、CALL_NATIVE | +| 对象 | NEW_OBJECT、GET_PROP、SET_PROP | +| 数组 | NEW_ARRAY、SET_ELEM | +| 成员更新 | MEMBER_INC、COMPOUND_MEMBER_ADD 等 | +| 结束 | HALT | + +### 2.4 VM 层 + +VM 是字节码执行核心。每个 VM 是一个独立执行上下文。 + +```text ++------------------------------------------------------------------------------------+ +| Vm | ++------------------------------------------------------------------------------------+ +| registers[256] 固定寄存器文件 | +| pc 当前程序计数器 | +| bytecode 当前执行字节码 | +| constants 当前常量池 | +| frames 函数调用栈 | +| try_stack 异常处理栈 | +| exception_value 当前异常值 | +| pending_error_kind 当前错误类型 | +| for_in_iters for-in 迭代状态 | +| session_arena 短生命周期对象分配区 | +| session_gc 当前 VM 的 session GC 元数据 | +| kernel: Arc 指向共享 Kernel | ++------------------------------------------------------------------------------------+ +``` + +VM 的执行循环大致如下： + +```text +loop: + instr = bytecode[pc] + pc += 1 + + match opcode(instr): + LOAD_CONST => regs[rd] = constants[idx] + ADD => regs[rd] = add(regs[a], regs[b]) + GET_PROP => object property lookup + SET_PROP => object property write + CALL => push frame and enter function + CALL_NATIVE => call Rust builtin function + RETURN => restore caller frame + THROW => unwind try stack + HALT => return regs[0] +``` + +### 2.5 Kernel 层 + +Kernel 是单进程内的共享运行时核心。它不保存某一次执行请求的寄存器和调用栈，而是保存可跨请求复用的结构。Kernel 内部进一步拆分为两层 (commit `d242d08`): + +- **KernelCore**: 进程级永久共享, 表结构 append-only, 永不重建; +- **KernelSession**: 测试 / 会话级, 可通过 `full_reset()` 配合 `BuiltinSnapshot` 脏检测实现选择性重建。 + +```text ++------------------------------------------------------------------------------------+ +| OxideKernel | ++------------------------------------------------------------------------------------+ +| ── KernelCore (Arc, 跨请求永久共享) ────────────────────────────────── | +| KernelConfig | +| PermInterner Append-only key / identifier 驻留 (leaked &'static str, 64-bit hash)| +| ShapeForge 全局 Shape / Hidden Class 表 | +| CodeForge 编译结果缓存 (Mutex, max_cached_modules 上限) | +| PropForge 属性访问 IC 模板 / shape→slot 缓存 | +| | +| ── KernelSession (per-session, 可 full_reset() 重建) ────────────────────────────── | +| BuiltinWorld Object / Array / Function / String / Number 等内置对象结构 | +| Global object 全局对象及其基础属性 | +| BuiltinSnapshot 脏检测快照, 支撑选择性重建 | ++------------------------------------------------------------------------------------+ +``` + +#### 2.5.1 单 Kernel 多 VM 的执行优势 + +| 问题 | 普通每 VM 独立 runtime | OxideJS 单 Kernel 多 VM | +|------|------------------------|--------------------------| +| 内置对象初始化 | 每个 VM 重复构造 | KernelSession 中集中构造与复用 | +| Key / identifier 驻留 | 每个 VM 各自保存 | PermInterner 全局 append-only, 无锁读 | +| 对象 Shape | 每个 VM 重复生成 | ShapeForge 跨 VM 共享 | +| 编译结果 | 每次请求重新编译 | CodeForge 按 structural hash 缓存复用 | +| 属性访问模板 | 每个 VM 冷启动 | PropForge 跨 VM 共享 IC 模板 | +| 请求隔离 | 需要小心拆分 | VM 自带寄存器、栈、Epoch Arena、JsString GC, 天然隔离 | +| 测试间重置 | 整个 runtime 销毁重建 | `KernelSession::full_reset()` 重建 builtin + global, 保留缓存 | + +#### 2.5.2 多 VM 执行示例 + +```text +Request A: "items.map(x => x.id)" +Request B: "users.map(u => u.name)" +Request C: "orders.map(o => o.price)" + + +-------------------+ + | OxideKernel | + | (Core + Session) | + |-------------------| + | CodeForge | 结构相似代码命中编译缓存 + | ShapeForge | 相似对象布局共享 Shape + | PermInterner | id / name / price 等 key 驻留 + +---------+---------+ + | + +---------------+---------------+ + | | | + v v v + VM #1 VM #2 VM #3 + Request A Request B Request C + + 各 VM 私有: 寄存器 / Epoch Arena / JsString GC / 异常状态 +``` + +### 2.6 对象模型与属性访问 + +对象通过 Shape 描述属性布局。 + +```text +EMPTY_SHAPE + | + | add "x" + v +Shape #2: property="x", offset=0 + | + | add "y" + v +Shape #3: property="y", offset=1 +``` + +对象自身保存： + +- 当前 Shape ID； +- 原型指针； +- 属性存储区； +- 函数 / 数组等标志位； +- native 函数指针或子模块索引。 + +属性访问流程： + +```text +GET_PROP obj, key + | + | 1. 读取对象 shape_id + | 2. 查询属性 key 对应 offset + | 3. 命中 Shape / PropForge 缓存则直接取 slot + | 4. 未命中则沿原型链查找 + v +返回属性值或 undefined +``` + +### 2.7 内置对象 + +内置对象由 Rust 原生实现，并通过 Kernel / BuiltinWorld 进行注册。 + +```text +crates/oxide_vm/src/builtins/ +├── array.rs +├── array_buffer.rs +├── boolean.rs +├── data_view.rs +├── date.rs +├── error.rs +├── function.rs +├── global/ +├── iterator.rs +├── json.rs +├── map.rs +├── math.rs +├── number.rs +├── object.rs +├── reflect.rs +├── regexp.rs +├── set.rs +├── string.rs +├── symbol.rs +└── typed_array.rs +``` + +绑定层位于： + +```text +crates/oxide_vm/src/bindings/ +``` + +其职责是将 Rust native 函数挂载到对应构造器、原型对象或全局对象上。 + +### 2.8 test262 Runner + +`oxide_test262` 用于自动运行 ECMAScript Test Suite。 + +```text ++------------------------------------------------------------------------------------+ +| oxide_test262 | ++------------------------------------------------------------------------------------+ +| discover tests | +| parse YAML metadata | +| load harness includes | +| apply skip / feature policy | +| run parser -> compiler -> VM | +| catch panic / runtime error | +| classify pass / fail / skip | +| summarize totals and failure categories | ++------------------------------------------------------------------------------------+ +``` + +runner 的输出可以用于： + +- 统计当前兼容性； +- 找出失败最多的语义类别； +- 指导下一阶段实现； +- 对比 QuickJS、Boa、JerryScript 等 baseline。 + +--- + +## 三、代码说明 + +### 3.1 顶层目录 + +```text +project-root/ +├── Cargo.toml +├── Cargo.lock +├── crates/ +├── tests/ +├── docs/ +├── README.md +└── 设计方案文档.md +``` + +### 3.2 Crate 说明 + +| Crate | 作用 | +|-------|------| +| `oxide_parser` | JavaScript parser 接入层，输出 AST Program | +| `oxide_compiler` | AST 到字节码的编译器 | +| `oxide_types` | JS runtime 基础类型，如 JsValue、JsObject、Shape、Error、Arena | +| `oxide_kernel` | 单 Kernel 多 VM 架构中的共享运行时核心 | +| `oxide_vm` | 字节码解释器、内置对象、VM pool、session arena / GC | +| `oxide_api` | 对外 API 预留层 | +| `oxide_cli` | 命令行工具，支持 eval / run / compile / REPL | +| `oxide_test262` | test262 自动化测试运行器 | + +### 3.3 `oxide_types` + +关键文件： + +```text +crates/oxide_types/src/ +├── value.rs # JsValue, NaN-boxing 值表示 +├── object.rs # JsObject, 对象头、属性存储、函数/数组标记 +├── shape.rs # Shape, ShapeId, 属性布局信息 +├── mem.rs # P, arena / persistent object 相关基础结构 +├── error.rs # 内部错误类型 +└── private_key.rs # class private field / private name 支持结构 +``` + +该 crate 处于依赖图底层，尽量不依赖上层模块。 + +### 3.4 `oxide_kernel` + +关键文件： + +```text +crates/oxide_kernel/src/ +├── kernel.rs # KernelCore + KernelSession + KernelConfig + global object +├── string_forge.rs # PermInterner — append-only key / identifier 驻留 +├── shape_forge.rs # ShapeForge — Shape / Hidden Class 创建与查询 +├── code_forge.rs # CodeForge — CompiledModule LRU 缓存 +├── prop_forge.rs # PropForge — 属性访问 IC 模板缓存 +├── builtin.rs # BuiltinWorld + BuiltinSnapshot 选择性重建 +└── kernel_log.rs # Kernel 层结构化日志包装 +``` + +`oxide_kernel` 是单 Kernel 多 VM 的中心。它通过 `KernelCore` 保存永久共享状态, 通过 `KernelSession` 保存可重建的会话级状态, 而 VM 保存短期执行状态。 + +### 3.5 `oxide_compiler` + +关键文件： + +```text +crates/oxide_compiler/src/ +├── compiler.rs # 编译入口与上下文 +├── counter.rs # 第一遍 AST 遍历，计算寄存器和标签 +├── emitter.rs # 第二遍 AST 遍历，生成字节码 +├── opcode.rs # OpCode 和指令编码 +├── module.rs # CompiledModule / Constant +├── hash.rs # structural hash +└── symbol_table.rs # 词法作用域和变量绑定 +``` + +编译器输出 `CompiledModule`，交由 VM 执行或写入 CodeForge 缓存。 + +### 3.6 `oxide_vm` + +关键文件与目录： + +```text +crates/oxide_vm/src/ +├── vm.rs # VM 主结构与执行入口 +├── vm_runtime.rs # 运行时入口和状态恢复 +├── vm_support.rs # VM 辅助逻辑 +├── vm_props.rs # 属性访问辅助逻辑 +├── vm_pool.rs # VM pool，多 VM 复用 +├── session_arena.rs # 会话级 arena +├── session_gc.rs # 会话级 GC / 标记清扫辅助 +├── coercion.rs # ToNumber / ToString / ToBoolean 等类型转换 +├── native.rs # Native function 调用接口 +├── dispatch/ # opcode 分发实现 +├── builtins/ # 内置对象实现 +└── bindings/ # 内置对象绑定到 BuiltinWorld / global object +``` + +VM 层是代码量最大的模块，包含： + +- 字节码 dispatch； +- 函数调用； +- 异常处理； +- 原型链属性访问； +- 内置对象 native call； +- session arena 与 GC； +- VM pool。 + +### 3.7 `oxide_cli` + +关键功能： + +```text +cargo run --release -p oxide_cli -- eval "1 + 2" +cargo run --release -p oxide_cli -- run file.js +cargo run --release -p oxide_cli -- run file.js --repeat 1000 # 单进程内复用 Kernel 重跑 N 次 +cargo run --release -p oxide_cli -- compile -e "1 + 2" +cargo run --release -p oxide_cli +``` + +CLI 主要用于： + +- 手工运行 JS 片段； +- 打印编译后的字节码； +- 执行文件； +- `run --repeat N`: 单进程内复用 Kernel 连续 eval N 次 (commit `05d0c25`), 用于多会话基准测试; +- 进行 smoke test。 + +### 3.8 `oxide_test262` + +关键文件： + +```text +crates/oxide_test262/src/main.rs +``` + +职责： + +- 遍历 test262 测试目录； +- 解析 metadata； +- 注入 harness； +- 根据 feature / flag 进行跳过或执行； +- 捕获 panic； +- 输出 pass / fail / skip； +- 统计失败类别。 + +### 3.9 代码工作流总结 + +```text +Developer / CLI / test262 + | + v + oxide_parser + | + v + oxide_compiler -----> KernelCore.CodeForge + | | + v | + CompiledModule <---------------+ + | + v + VmPool selects Vm + | + v + Vm executes bytecode -----> KernelCore: PermInterner / ShapeForge / PropForge + ----> KernelSession: BuiltinWorld / global object + | + v + JsValue / Error / TestResult +``` + +### 3.10 创新点到代码快速导航 + +| 创新点 | 代码位置 | 说明 | +|--------|----------|------| +| 单 Kernel 多 VM | `oxide_kernel::kernel`, `oxide_vm::vm_pool`, `oxide_vm::vm` | Kernel 共享，VM 隔离 | +| Key / identifier 驻留 | `string_forge.rs` (`PermInterner`) | 跨 VM append-only 驻留, 无锁读 | +| 共享 Shape | `shape_forge.rs`, `shape.rs` | 跨 VM 对象布局复用 | +| 编译缓存 | `code_forge.rs`, `hash.rs` | structural hash -> CompiledModule | +| 属性访问缓存 | `prop_forge.rs`, `vm_props.rs`, `dispatch/property.rs` | Shape / offset 快速路径 | +| 会话内存与 GC | `session_arena.rs`, `session_gc.rs`, `vm.rs` | VM 本地短命对象管理 | +| NaN-boxing | `value.rs` | 64-bit 统一值表示 | +| 寄存器式 VM | `opcode.rs`, `vm.rs`, `dispatch/` | 固定寄存器执行模型 | + +--- + +## 主要使用的开源项目与依赖说明 + +- oxc — JavaScript 源码解析（parser/ast/allocator/span/diagnostics/syntax），全项目最核心的外部依赖 +- bumpalo — Bump allocator，构成 `Epoch` arena 内存系统的底层分配器 +- dashmap — 并发 HashMap，用于 `CodeForge`、`ShapeForge`、`PropForge` 跨 VM 缓存共享 + +--- + +## 四、Benchmark 与评分体系 + +### 4.1 测试套件设计 + +在真实场景下，JS 引擎 “好不好用”，并不是只看代码执行的准确率，其运行速度和资源占用情况也非常重要。为此，我们采用了一套多维度的 benchmark 打分体系，针对 AI Agent 场景的特性进行验证： + +| 维度 | 测试套件 | 测试项 | 权重 | 说明 | +|------|---------|--------|------|------| +| **正确性** | test262 (ES 标准一致性) | 53,598 个官方测试 | 50% | ECMAScript 官方合规性测试 | +| **性能** | JetStream 2.0 微基准 | 64 个代表性微基准 | 25% | 几何平均相对 QuickJS baseline | +| **启动** | 冷/热启动测量 | `oxide eval "1;"` 20 次 | 15% | Agent 调用响应速度 | +| **内存** | 压力测试峰值 RSS | `tests/stress/*.js` | 10% | 长运行场景内存占用 | + +### 4.2 综合评分公式 + +$$ +S_{\text{total}} = 0.50 \cdot S_{\text{correctness}} + 0.25 \cdot S_{\text{perf}} + 0.15 \cdot S_{\text{startup}} + 0.10 \cdot S_{\text{memory}} +$$ + +#### 4.2.1 正确性得分 (Correctness) + +$$ +S_{\text{correctness}} = \frac{P_{\text{pass}}}{P_{\text{pass}} + P_{\text{fail}}} \times 100 +$$ + +- $P_{\text{pass}}$: test262 通过测试数 (of ran, 不计 skip) +- $P_{\text{fail}}$: test262 失败测试数 +- **目标**: $\geq 60$ (ES2020 核心特性覆盖) +- **当前** (2026-06-30): **pass 率 69.6%**, 已超出 v1.0 里程碑目标 + +#### 4.2.2 性能得分 (Performance) + +基于 JetStream 2.0 几何平均，以 QuickJS 为基准 (80 分 = 持平)： + +$$ +T_{\text{geo}} = \left( \prod_{i=1}^{n} t_i \right)^{1/n}, \quad +R = \frac{T_{\text{geo}}^{\text{QJS}}}{T_{\text{geo}}^{\text{Oxide}}}, \quad +S_{\text{perf}} = 80 + 20 \cdot \log_2(R) +$$ + +- $R > 1$: OxideJS 更快 +- $R = 1$: 持平 (80 分) +- $R = 0.5$: 慢 2 倍 (60 分) + +#### 4.2.3 启动速度得分 (Startup) + +$$ +S_{\text{startup}} = 100 - \min\left(50, \frac{t_{\text{cold}} - 50}{10}\right) - \min\left(30, \frac{t_{\text{warm}} - 20}{5}\right) +$$ + +- $t_{\text{cold}}$: 首次执行时间 (ms)，目标 < 100ms +- $t_{\text{warm}}$: 后续 19 次平均 (ms)，目标 < 50ms +- 冷启动每超 10ms 扣 1 分，热启动每超 5ms 扣 1 分 + +#### 4.2.4 内存占用得分 (Memory) + +$$ +S_{\text{memory}} = \max\left(0, 100 - \frac{M_{\text{peak}} - 50}{5}\right) +$$ + +- $M_{\text{peak}}$: 压力测试峰值 RSS (MB) +- 目标: < 150MB 得满分 + +#### 4.2.5 四引擎综合得分对比 + +以 QuickJS = 80 为基准, 各引擎按上述四维度加权得到的综合分数: + +| 引擎 | 综合得分 | +|------|----------| +| QuickJS | 80 | +| BOA | 69 | +| **OxideJS (本项目)** | **61** | +| V8 (Node.js) | 53 | + +OxideJS 当前 61 分, 介于 BOA 与 V8 之间, 主要由 test262 通过率 (69.6%, 仍有 30% 失败) 拖累, 这是我们之后优化的工作重点。 + +### 4.3 Agent 场景专用加权 + +针对多轮对话 / 跨 session 缓存： + +$$ +S_{\text{agent}} = 0.4 \cdot S_{\text{correctness}} + 0.2 \cdot S_{\text{perf}} + 0.2 \cdot S_{\text{session-reuse}} + 0.2 \cdot S_{\text{memory}} +$$ + +其中 session 复用收益： + +$$ +S_{\text{session-reuse}} = 100 \cdot \left(1 - \frac{t_{\text{session-N}}}{t_{\text{session-1}}}\right) +$$ + +衡量 OxideKernel 跨 VM 共享 (DashMap + Arc) 的缓存收益。 + +### 4.4 Baseline 对比 + +#### 4.4.1 综合对比表 + +| 引擎 | test262 pass% | 单条 JS 平均耗时 (ms) | 多会话单次平均 (ms) | 单进程基线 RSS (MB) | +|------|--------------|----------------------|---------------------|---------------------| +| **QuickJS** | ~99% | 0.95 / 3.18 | 1.03 | 1.60 | +| **Boa v0.21** | ~85% | 11.32 / 16.29 | 16.3 | 1.55 | +| **V8 (Node.js)** | ~100% | 103.74 / 34.95 | 103.5 | 1.60 | +| **OxideJS (当前)** | **69.6%** | **1.73 / 4.62** | **0.96** | **4.6** | + +> 单条 JS 平均耗时格式: *Intel 8259CL / 鲲鹏 920* (ms), 取自 `benchmark/run_benchmark.py` 的 10 类语句测试均值。 + +#### 4.4.2 多会话耗时 (4 引擎 0–20K 会话) + +![多会话耗时对比](benchmark/internal/results/chart_latency.png) + +在 0–20,000 会话的连续负载下: + +- **OxideJS** 单进程共享 Kernel, 累积均值 **0.96 ms / 会话**, 40 个批次点全部落在 ≤ 1.2 ms 区间。 +- **QuickJS** 每会话独立进程, ≈ 1.03 ms / 会话, 约为 OxideJS 的 1.07×。 +- **BOA** ≈ 16.3 ms / 会话 (≈ 17× OxideJS), 实测至 5K 会话后按稳态斜率外推。 +- **V8 (Node.js)** ≈ 103.5 ms / 会话 (≈ 108× OxideJS), 7,500 会话后中止 (单次启停成本过大), 之后按稳态斜率外推。 + +OxideJS 通过 Kernel + VM Pool 单进程长驻消除了每会话 `fork/exec` 的开销, 是 4 引擎中唯一在 Agent 短会话场景下保持低延迟可持续的方案。 +此外，由图中数据可以看出，我们 OxideJS 在面对这类多会话的情况时，依然可以保持快速响应执行，其耗时明显少于其他引擎 + +#### 4.4.3 多会话内存占用 (峰值 RSS) + +![多会话内存占用对比](benchmark/internal/results/chart_memory.png) + +- **OxideJS** 单进程长驻, 典型会话 **基线 4.6 MB**; JSON Parse 工作负载偶发出现峰值, 但每次峰值后下一批次立即被 **Epoch Arena O(1) 回收** 至 4.6 MB, 不退化为系统调用。然而内存占用总量依然偏大，内存分配与回收机制仍需改进。 +- **QuickJS / V8 / BOA** 每会话独立进程, RSS 由进程边界天然回收, 长期保持 ≈ 1.5–1.6 MB。 + +考虑到目前的 PC、服务器甚至嵌入式设备的内存并不短缺，在实际体验中反而更注重耗时，因此我们的工作重心主要在解决耗时上，其运行时涉及到许多对象内容的复用，所以我们的方案在内存占用上比其他方案略高 + +#### 4.4.4 单条 JS 执行耗时 (双平台对比) + +10 类基础语句操作 (算术 / 变量 / 对象 / 数组 / 函数调用 / 属性访问 / 条件分支 / for / while / 字符串拼接) 在两个平台上的对比: + +| 平台 | 图表 | +|------|------| +| 鲲鹏 920 (ARM64) | ![单条耗时-鲲鹏](benchmark/internal/results/chart_single_stmt_kunpeng.png) | +| Intel Xeon 8259CL (x86_64) | ![单条耗时-Intel](benchmark/internal/results/chart_single_stmt_8259cl.png) | + +关键观察: + +- **OxideJS** 在两个平台均稳定: 鲲鹏 ≈ 4.6 ms, Intel ≈ 1.73 ms (Intel 上 2.7× 快于鲲鹏，后期我们会更加关注国产平台的优化)。 +- **QuickJS** 在 Intel 上 ≈ 0.97 ms (略快于 OxideJS), 但在 ARM64 上随操作类型波动 (1.5–3.5 ms)。 +- **BOA** 两平台均 ≈ 11–17 ms, 慢于 OxideJS 约 5–10×。 +- **V8** 两平台均 ≈ 35 ms (鲲鹏) / 104 ms (Intel)。 + +#### 4.4.5 压力测试 (双平台对比) + +8 项压力测试 (array / call / code_forge / coercion / gc / ic_cache / property / string): + +| 平台 | 图表 | +|------|------| +| 鲲鹏 920 (ARM64) | ![压测-鲲鹏](benchmark/internal/results/chart_stress_kunpeng.png) | +| Intel Xeon 8259CL (x86_64) | ![压测-Intel](benchmark/internal/results/chart_stress_8259cl.png) | + +关键观察: + +- **code_forge / ic_cache / property**: OxideJS 凭借 Kernel 共享 bytecode cache + IC 缓存, 显著快于 QuickJS / BOA (鲲鹏: code_forge OxideJS 2.4 ms vs QuickJS 37.1 ms vs BOA 127.6 ms)。 +- **gc / array / string**: OxideJS 在重 GC 场景下慢于 QuickJS (Tracing GC 暂未对短命对象做 generational 优化), 这是 v1.1 的优化方向。 +- **call**: OxideJS ≈ 2.5–3.4 ms, 介于 QuickJS (≈ 1.2–2.0 ms) 与 BOA (≈ 12–20 ms) 之间。 + +### 4.6 测试命令 + +我们提供现成的测试脚本 + +```bash +# 测试前构建环境 +bash benchmark/build.sh + +# benchmark +python3 benchmark/run_benchmark.py +``` + +--- + +## 五、研发过程遇到的问题和解决方法 + +### Compiler counter / emitter 指令计数漂移 + +#### 现象 + +OxideJS 编译器采用 **两遍编译 (counter pass + emitter pass)**: 第一遍 `counter` 仅遍历 AST 计算每个跳转 / 循环 / try-catch 边界的 *预计 PC*, 不实际写入字节码; 第二遍 `emitter` 才生成定宽指令。这种结构本来用于一次性预分配跳转表、减少回填, 但要求 **两遍对同一段 AST 必须发出严格相同数量的指令**。 + +在功能开发和特性实现阶段, 我们持续观察到 test262 上以下高频失败模式: + +- `language/expressions/class` 桶大量超时, 子进程被 `--supervise` watchdog kill。 +- 解构参数 / `??` / 复合赋值 / 私有方法 / 计算键 (`class { [computed]() {} }`) 等含 *条件跳转* 的语法点反复出现死循环。 +- 单步执行 `oxide_cli compile -e "..."` 与 `oxide_cli run` 出现 PC 落在指令字段中间字节的诡异错误。 + +#### 根因 + +通过对 commit `6d52c46`, `242e94a`, `6a77742` 三处 fix 的 diff 比较, 我们识别出有 **9 个具体语法点** 上 counter 与 emitter 发出的指令条数不一致。例如: + +- 派生类构造器 (`class B extends A { constructor() { ... } }`) 字段注入位置, counter 漏数了 1 条 `LOAD_CONST`; +- `?? =` 复合赋值, counter 把短路分支算成 2 条, 但 emitter 实际生成 3 条; +- `for (var x of arr)` 的 var-init 无初始值时, counter 跳过, emitter 仍发了 1 条 `LOAD_UNDEFINED`。 + +每个漂移点导致 `projected_pc` 与真实 PC 偏差 1–N 条指令。该偏差被写入跳转目标后, 跳转指令落到下一条指令的中间字节, 解码出错误 opcode → 通常误命中 `JMP_IF_FALSE` 跳回, 形成死循环。 + +#### 解决思路 + +1. **在 `Vm.dispatch_loop` 增加 debug-only `projected_pc` 断言**: 每条 emit 指令时同步检查 counter 预测的 PC 与实际写入的 PC 是否一致, 不一致直接 panic 并打印 AST 节点路径。 +2. **在 `crates/oxide_compiler/tests/compiler_alignment_*_tests.rs` 添加 90+ 条对齐回归测试**: 每个语法点用 `compile_and_diff_counts(src)` 直接对比两遍输出的指令数量, 防止未来语法扩展时再次漂移。 +3. **逐点对齐 9 个漂移位置** (C1–C5, D1, S2, E1–E2): 修复方法主要分两类 — counter 加 1 条计数, 或 emitter 删 1 条冗余指令, 取决于哪种更接近 ES 规范的语义。 + +修复后，oxidejs 增加了 4000–6000 个测试通过, 是整个项目最关键的修复之一。 + +--- + +## 六、AI 使用情况说明 + +我们主要在部分非核心代码(如 benchmark 脚本)编写和功能测试使用 AI 以降低工作量，经由人工审核和review后提交, 核心功能代码均为人工代码。此外, AI 在非代码方面的使用，主要用于 commit message 编写与文档语言润色。 + +--- + +## 七、未来计划 + +1. **提升国产平台的优化**: 针对鲲鹏 / 飞腾 / 龙芯 等国产平台进行专门优化，让 OxideJS 更适合国产平台。 +2. **打磨内存分配算法**: 让内存占用更稳定、更少, 把 JSON Parse 等工作负载的峰值 RSS 进一步压缩。 +3. **继续提升 test262 pass 率**: 目标 85% 以上, 重点补齐 ES2023+ 不可变数组方法、Proxy / Reflect 语义、枚举顺序边角。 +4. **针对 AI Agent 环境进行优化**: 让 OxideJS 在 Vibe Coding 工作流下比其他引擎更方便好用。 + +--- + +## License + +本项目采用 MIT License 开源协议。协议全文见项目根目录的 [LICENSE](LICENSE) 文件。 diff --git a/设计方案文档.pdf b/设计方案文档.pdf new file mode 100644 index 0000000..5bccb44 --- /dev/null +++ b/设计方案文档.pdf @@ -0,0 +1,24838 @@ +%PDF-1.4 +% +1 0 obj +< +/Creator (Mozilla/5.0 \(Windows NT 10.0; Win64; x64\) AppleWebKit/537.36 \(KHTML, like Gecko\) HeadlessChrome/149.0.0.0 Safari/537.36) +/Producer (Skia/PDF m149) +/CreationDate (D:20260630040149+00'00') +/ModDate (D:20260630040149+00'00')>> +endobj +3 0 obj +<> +endobj +5 0 obj +<> +/Extend [true true] +/Coords [72 177.358 106.376999 193.049] +/ShadingType 2 +/ColorSpace /DeviceRGB>>>> +endobj +6 0 obj +<> +endobj +7 0 obj +<> +/Extend [true true] +/Coords [106.945 149.335999 141.320999 165.026993] +/ShadingType 2 +/ColorSpace /DeviceRGB>>>> +endobj +8 0 obj +<> +/Extend [true true] +/Coords [141.889999 121.314003 176.26601 137.005005] +/ShadingType 2 +/ColorSpace /DeviceRGB>>>> +endobj +9 0 obj +<> +/Extend [true true] +/Coords [176.834 93.292198 211.211 108.984001] +/ShadingType 2 +/ColorSpace /DeviceRGB>>>> +endobj +10 0 obj +<> +/Extend [true true] +/Coords [211.77901 65.270401 246.15601 80.9618] +/ShadingType 2 +/ColorSpace /DeviceRGB>>>> +endobj +11 0 obj +<> 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