高性能虚拟机解释器：DTC vs ITC（Indirect-Threaded Code）

最近重新看Google Chromium讲Ignition的一个ppt，最后提及JSC是Direct-threaded dispatch，而v8属于Indirect-threaded dispatch。

Contemporary JavaScript Engines
JavaScriptCore (Apple)
● Direct threaded (== bigger code and data, but fast).
● Register Machine.
● Custom assembler generating bytecode handlers in dispatch loop.
SpiderMonkey (Mozilla)
● Indirect threaded.
● Stack Machine.
● Interpreter implemented in C++ as either switch statement or goto table (depending on compiler).
Chakra (Microsoft)
● Register based bytecode and C++ based interpreter.
● Optimizing compiler can run concurrently with bytecode generation.

所谓解释器，根据解释执行的输入，有两种：AST与Bytecode。

但既然谈到虚拟机解释器，自然是有Bytecode的。

那么DTC和ITC又是指什么的？

根据一篇很老的论文，DTC指的是bytecode指令直接对应目标handler的跳转地址。而ITC则首先将这些handler的跳转地址存放到一个table中，间接跳转。（相当于CPU指令集间接寻址的概念，或者二级指针的概念），ITC的C语言实现依赖于一项被称为“computed goto”的GCC扩展特性。

可见对于ITC的概念来说，Bytecode并没有固定的二进制前缀编码。

还有一点比较特别的是，ITC每个bytecode的handler里面执行完毕后，不是像传统的解释器while(1){switch(code){...}}那样返回到while循环，而是直接Jump到下一个handler的入口地址。。。

由于每个handler的执行最后需要Jump到下一个handler的入口，这个Jump地址对于不同程序中的不同位置的bytecode而言，实际上都是不一样的。而传统的解释器里面，每个handler都是静态宿主语言（C/C++)写好的，可以重用。而ITC里面这些handler的代码实际上需要copy——如果不需要copy的话，那也只是因为输入bytecode program是固定的而已。

看了上面的描述，你可能感觉仍然有点迷糊，对，you should be。

对于v8的Ignition解释器引擎来说，假设一段程序输入是bytecode的数组，则每个handler的代码实际上是动态生成的（JIT，但是对于DTC/ITC的概念来说，并不要求handler是JIT生成的，C/C++静态实现的也可以），所以这个解释器的本质实际上是JIT，只不过它比正常的JIT性能差一点，差在什么地方呢？实际上主要还是在循环的执行上。其他地方不过是一个常数倍数而已。对于ITC来说，handler最后一句是Dispatch，这个Dispatch比较的神奇，它相当于跳转到IP++地址去执行。IP是指令地址寄存器，实际上对应于输入Bytecode program数组的下标索引。

ITC这种术语，可以让人想起QEMU。QEMU动态翻译目标CPU平台的二进制指令，然后逐个指令生成宿主平台的CPU指令执行。有个专门的属于称为“动态翻译”。假如把输入二进制指令当作Bytecode一样的话，QEMU实际上也是ITC模型。

至于Ignition提到JSC是Direct threaded (== bigger code and data, but fast). 这让人感觉很奇怪，实际上，JSC高性能解释器的原始术语称为LLint。（Low-level interpreter）

显然，LLint的bytecode handler也是JIT动态生成的，但它与v8 Ignition的区别是什么呢？ 这里最主要的区别应该是，JSC LLint会把每个handler代码（JIT生成的）复制并拼接到一起，这样的话，就不需要ITC的handler最后的那个Dispatch。当然可以认为JSC DTC这种也是一种特殊的Dispatch。

未完待续。