1 介绍
Runtime 是一系列采用 C++ 语言编写的功能方法，它实现了大量 JavaScript 运行期间需要的 native 功能。接下来几篇文章将介绍一些 Runtime 方法。本文分析 Runtime_StringToArray 方法的源码和重要数据结构，讲解 Runtime_StringToArray 方法的触发条件。
注意： Runtime 方法的加载、调用以及 RUNTIME_FUNCTION 宏模板请参见第十六篇文章。—allow-natives-syntax 和 %-prefix 不是本文的讲解重点。
2 StringToArray 测试用例
字符串转数组（StringToArray）主要应用在 String.prototype.split 源码中，StringToArray 功能的实现有两个，一个是 StringBuiltinsAssembler::StringToArray()（参见第 39 篇文章），另一个是 Runtime_StringToArray()。字符串转数组时，先使用 StringBuiltinsAssembler::StringToArray() 功能，当该功能 不适合 时转而采用效率较低的 Runtime_StringToArray() 功能。下面从 split 源码说起：
1. TF_BUILTIN(StringPrototypeSplit, StringBuiltinsAssembler) {
2. // If the separator string is empty then return the elements in the subject.
3. {//.............省略.....................
4. Label next(this);
5. GotoIfNot(SmiEqual(LoadStringLengthAsSmi(separator_string), smi_zero),
6. &next);
7. TNode<Smi> subject_length = LoadStringLengthAsSmi(subject_string);
8. GotoIf(SmiEqual(subject_length, smi_zero), &return_empty_array);
9. args.PopAndReturn(
10. StringToArray(context, subject_string, subject_length, limit_number));
11. BIND(&next);
12. }//.............省略.....................
13. }
上述代码中，第 5 行代码检测 separator_string 的长度不为零时，跳转到 11 行；
第 7-8 行代码判断字符串是否为空，如果为空则返回空数组；
第 9 行代码生成并返回由字符组成的数组，也就是 string.split(“”) 的结果。
下面给出 StringBuiltinsAssembler::StringToArray() 源码：
1. TNode<JSArray> StringBuiltinsAssembler::StringToArray(
2. TNode<NativeContext> context, TNode<String> subject_string,
3. TNode<Smi> subject_length, TNode<Number> limit_number) {
4. //省略..................
5. to_direct.TryToDirect(&call_runtime);
6. BIND(&call_runtime);
7. {
8. result_array = CAST(CallRuntime(Runtime::kStringToArray, context,
9. subject_string, limit_number));
10. Goto(&done);
11. }
12. BIND(&done);
13. return result_array.value();
14. }
上述代码的详细功能参见第 39 篇文章，第 5 行代码转换失败时则跳转到第 8 行代码（Runtime_StringToArray），也就符合了前面提到的 “不适合” 条件。
TryToDirect 功能参见之前的文章，下面给出最终的测试用例:
var str1="chromium";
var str2="blink";
var str3 = "Understanding"
var cons= str1+str2+str3.substring(3);
console.log(cons.split(""));
上述代码中， cons 变量中包括了 “str1 + str2” 的结果，该结果的类型是 ConsString，也包括了 str3 的子部分，所以会导致 TryToDirect 失败。
3 Runtime_StringToArray 源码
源码如下：
1. RUNTIME_FUNCTION(Runtime_StringToArray) {
2. HandleScope scope(isolate);
3. DCHECK_EQ(2, args.length());
4. CONVERT_ARG_HANDLE_CHECKED(String, s, 0);
5. CONVERT_NUMBER_CHECKED(uint32_t, limit, Uint32, args[1]);
6. s = String::Flatten(isolate, s);
7. const int length =
8. static_cast<int>(std::min(static_cast<uint32_t>(s->length()), limit));
9. Handle<FixedArray> elements;
10. int position = 0;
11. if (s->IsFlat() && s->IsOneByteRepresentation()) {
12. elements = isolate->factory()->NewFixedArray(length);
13. DisallowGarbageCollection no_gc;
14. String::FlatContent content = s->GetFlatContent(no_gc);
15. if (content.IsOneByte()) {
16. base::Vector<const uint8_t> chars = content.ToOneByteVector();
17. position = CopyCachedOneByteCharsToArray(isolate->heap(), chars.begin(),
18. *elements, length);
19. } else {
20. MemsetTagged(elements->data_start(),
21. ReadOnlyRoots(isolate).undefined_value(), length);
22. }
23. } else {
24. elements = isolate->factory()->NewFixedArray(length);
25. }
26. for (int i = position; i < length; ++i) {
27. Handle<Object> str =
28. isolate->factory()->LookupSingleCharacterStringFromCode(s->Get(i));
29. elements->set(i, *str);
30. }
31. #ifdef DEBUG
32. for (int i = 0; i < length; ++i) {
33. DCHECK_EQ(String::cast(elements->get(i)).length(), 1);
34. }
35. #endif
36. return *isolate->factory()->NewJSArrayWithElements(elements);
37. }
上述代码中，第 6 行代码执行字符串 Flatten；
第 7 行获得字符串长度 length，并做最大长度限制检测 limit；
第 11 行检测字符串是否为 OneByte 类型；
第 12 行申请长度为 length 的 Array 数组 elements；
第 14 行获得 FlatContent 内存；
第 16~17 行把 FlatContent 内容以字符为粒度逐个拷贝到 elements 数组中；
第 20~24 行创建 Array 数组 elements；
第 26~29 行从 Cache 中查找相应的字符并填充进 elements；
第 36 行使用 elements 创建 JSArray 并返回结果。
下面说明 Runtime_StringToArray 中使用的重要函数：
（1） LookupSingleCharacterStringFromCode，V8 内部字符串缓存功能
1. Handle<String> Factory::LookupSingleCharacterStringFromCode(uint16_t code) {
2. if (code <= unibrow::Latin1::kMaxChar) {
3. {
4. Object value = single_character_string_cache()->get(code);
5. }
6. Handle<String> result =
7. InternalizeString(base::Vector<const uint8_t>(buffer, 1));
8. single_character_string_cache()->set(code, *result);
9. return result;
10. }
11. uint16_t buffer[] = {code};
12. return InternalizeString(base::Vector<const uint16_t>(buffer, 1));
13. }
V8 使用 string cache 保存常用的、可以复用的字符，这些字符的类型是内部字符。上述代码中，第 2-4 行代码使用 int16 类数值 code 在 ASCII 范围内查找 cache；
第 6 行申请新的内部字符串，并保存到 string cache 中；
第 11~12 行申请新的内部字符串，这些字符串超了 ASCII 范围，重复使用的概率很小，所以不缓存 string cache。
（2） InternalizeString，内部字符串生成函数
1. template <typename Impl>
2. Handle<String> FactoryBase<Impl>::InternalizeString(
3. const base::Vector<const uint8_t>& string, bool convert_encoding) {
4. SequentialStringKey<uint8_t> key(string, HashSeed(read_only_roots()),
5. convert_encoding);
6. return InternalizeStringWithKey(&key);
7. }
8. template <typename Impl>
9. Handle<String> FactoryBase<Impl>::InternalizeString(
10. const base::Vector<const uint16_t>& string, bool convert_encoding) {
11. SequentialStringKey<uint16_t> key(string, HashSeed(read_only_roots()),
12. convert_encoding);
13. return InternalizeStringWithKey(&key);
14. }
上述代码从 int8 和 int16 两个方面分别实现 InternalizeString()，核心功能由 InternalizeStringWithKey() 实现。
Runtime_StringToArray 方法的最后一行代码将 elements 包装成 NewJSArrayWithElements 数组并返回结果。
（3） NewJSArrayWithElements，JSArray生成函数
源码如下：
1. Handle<JSArray> Factory::NewJSArrayWithUnverifiedElements(
2. Handle<FixedArrayBase> elements, ElementsKind elements_kind, int length,
3. AllocationType allocation) {
4. DCHECK(length <= elements->length());
5. NativeContext native_context = isolate()->raw_native_context();
6. Map map = native_context.GetInitialJSArrayMap(elements_kind);
7. if (map.is_null()) {
8. JSFunction array_function = native_context.array_function();
9. map = array_function.initial_map();
10. }
11. Handle<JSArray> array = Handle<JSArray>::cast(
12. NewJSObjectFromMap(handle(map, isolate()), allocation));
13. DisallowGarbageCollection no_gc;
14. JSArray raw = *array;
15. raw.set_elements(*elements);
16. raw.set_length(Smi::FromInt(length));
17. return array;
18. }
上述代码中，第 2 行 elements 是之前申请的字符串数组；elements_kind 采用默认的 TERMINAL_FAST_ELEMENTS_KIND；
第 6 行根据 elements_kind 获取初始 map；
第 8~9 行 map 为空时采用 array_function 初始化 map；
第 11 行创建 JSArray 数组对象 array；
第 15~16 行把 elements 和 length 保存到 array 中。
（4） NewJSObjectFromMap，申请JSArray内存空间
1. Handle<JSObject> Factory::NewJSObjectFromMap(
2. Handle<Map> map, AllocationType allocation,
3. Handle<AllocationSite> allocation_site) {
4. // JSFunctions should be allocated using AllocateFunction to be
5. // properly initialized.
6. DCHECK(!InstanceTypeChecker::IsJSFunction((map->instance_type())));
7. // Both types of global objects should be allocated using
8. // AllocateGlobalObject to be properly initialized.
9. DCHECK(map->instance_type() != JS_GLOBAL_OBJECT_TYPE);
10. JSObject js_obj = JSObject::cast(
11. AllocateRawWithAllocationSite(map, allocation, allocation_site));
12. InitializeJSObjectFromMap(js_obj, *empty_fixed_array(), *map);
13. DCHECK(js_obj.HasFastElements() || js_obj.HasTypedArrayElements() ||
14. js_obj.HasFastStringWrapperElements() ||
15. js_obj.HasFastArgumentsElements() || js_obj.HasDictionaryElements());
16. return handle(js_obj, isolate());
17. }
上述代码中，第 6、9 行代码检测 type 类型；第 10 行代码根据 map 获取内存空间 js_obj；第 12 行代码 InitializeJSObjectFromMap 使用 empty_fixed_array 初始化 js_obj。
返回 js_obj 到 NewJSArrayWithUnverifiedElements 方法中，然后设置 elements 和 length，最终完成 JSArray 的申请。
图 1 给出 Runtime_StringToArray 的调用堆栈，供读者复现。
技术总结
（1） StringBuiltinsAssembler::StringToArray 方法效率最高，Runtime_StringToArray 是它的备选方案；
（2） JSArray 对象使用 FixArray 存储数据；
（3） INTERNALIZED_STRING_TYPE 是 V8 的字符串类型，此外还有 ConsString、Sliced 等，具体参见枚举类 InstanceType。
好了，今天到这里，下次见。
个人能力有限，有不足与纰漏，欢迎批评指正
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