Все мы слышали про движки для создания игр, при этом мало кто понимает, что это такое.

Даже сами студии, занимающиеся разработкой видеоигр, дают весьма расплывчатое определение термина, точнее, толком не могут отделить саму игру от движка, на котором она строится.

Попробуем разобраться с вопросом, подходя к ситуации в роли , и рассмотрим самые популярные игровые движки : их особенности, сферы применения, слабые и сильные стороны.

Понятие

Игровой движок или game engine – это изначальное программное обеспечение, разработанное для создания на его основе компьютерных игр, зачастую определённого жанра.

Термин образовался в средине 90-х по отношению к шутерам вроде Quake, Wolfenstein и Doom .

Еще до возникновения такого понятия игровой мир заметил, что удивительно хорошо сочетали в себе:

• трехмерную графику;
• расчёт столкновений с объектами;
• объемный игровой мир;
• звуковую составляющую;
• инвентарь (система вооружения) и другие правила.

Обратив внимание на это, разработчики начали выпускать собственные игры на основе того же Doom , с минимальными изменениями: перерисовка карт и прочих графических моделей, редактирование физического движка.

Преимущественное большинство движков создаются под определённый игровой жанр и часто для указанной платформы.

Использование game engine для нескольких платформ или жанров делает его менее унифицированным и оптимальным, он не раскроет свой потенциал.

Разновидности

Движки для разработки игр специализируются на жанрах.

Например, базовое программное обеспечение и экшена будет изрядно отличаться даже в основных составляющих. Несмотря на это, все они имеют ряд общих или схожих частей (строк кода).

В любой игре есть взаимодействие объектов , управление кем-либо или чем-либо при помощи геймпада, мыши и клавиатуры, вывод картинки и звука, наложение текста, рендеринг трехмерных объектов (в 3D-играх).

С учётом этого некоторые движки успешно используются для разработки развлечений разных жанров. изначально был платформой для создания шутеров от первого лица, но Gear of War (вид от третьего лица) и Speed Star (гонка) на его основе получились полноценными видеоиграми.

Шутер

Благодаря им появилось понятие движка, с них и начнём.

В какой-то мере платформы для создания стрелялок являются наиболее технологичными, проработанными и сложными. Кроме высококачественного , к игрушке выдвигаются следующие требования:

• функция моделирования виртуального трехмерного мира с учётом динамики развития событий;
• наличие контроля прицеливания;
• высокая отзывчивость игровой механики;
• значительная четкость прорисовки и детализация рук персонажа и оружия;
• хорошая анимация выстрелов и взрывов на основе взаимодействия частиц;
• реалистичное поведение окружающей среды в ответ на выстрелы и взрывы, в том числе разрушаемость объектов, из-за чего к таким движкам предъявляются высокие требования в области кинематики;
• большой выбор вооружения с разными характеристиками;
• проработанная модель движений и взаимодействия персонажей;
• качество искусственного интеллекта при наличии одиночной игры;
• многообразие игровых режимов и массовость в корпоративном режиме.

Платформер

Обычно это двухмерные развлечения, к ним требования более снисходительны:

• немало внимания уделяется внешнему виду, кастомизации, поведению и анимации главного героя;
• разнообразие так называемых перемещающихся платформ (падающие, движущиеся по разным траекториям, исчезающие, вращающиеся);
• дополнительные платформы в виде ступенек, верёвок, лестниц, труб и система взаимодействия с ними;
• наличие элементов головоломок;
• многослойная геометрия;
• простая физика взаимодействия объектов;
• взаимодействие с иными игровыми персонажами (диалоги, бои).

Файтинг

Для них характерны большое разнообразие персонажей с уникальными способностями и техниками, отдельная анимация каждого из них, мимика и жесты, выполнение заданий на протяжении раундов, сложная система ударов, их комбинаций, защитных движение, комбо и спец-приемов.

Нередки в файтингах и сетевое взаимодействие, кастомизация персонажа, появление последствий драки (царапины, ссадины), добивающие приёмы.

Гонки

Для гонок создан не один игровой движок с учётом специфики игр.

Ввиду реализации мультипоточности, PhysX отличается наличием выделенного потока без каких-либо проверок. Это позволяет выполняться ряду задач одновременно в параллельных потоках.

Тесселяция позволяет добиться , что положительно отражается на цветовой коррекции, наложении шума и зернистости на изображение в реальном времени.

Объемный туман, размытие в движении, параллакс для любой поверхности, значительная точность и высокая детализация – не все преимущества движка.

Звуковая составляющая поддерживает трехмерное позиционирование, отчего появляется ощущение трехмерного пространства и возможность вычислить источник звука.

Прочий функционал:

• визуализация сцен с широким цветовым пространством;
• использование десятков источников света в кадре;
• полностью динамическое освещение;
• размытие в движении без влияния на производительность;
• отличное распараллеливание процесса визуализации;
• расчёт распространения звука, его поглощение и отражение от преград;
• множество условий боя;
• удобная и понятная система скриптования;
• система анализа топологии ИИ;
• персонажи наделены зрением, слухом и прочими чувствами, что делает их серьёзными противниками;
• групповое поведение.

• сложность процесса портирования игр на консоли;
• не оригинальная разработка, а усовершенствованный X-Ray (факт не доказан, но намёки на это есть);
• поддержка DirextX12 не реализована.

• улучшена графическая часть;
• разрушаемость моделей и прочие преимущества PhysX;
• нет спецэффектов ради спецэффектов (добавляются только необходимые).

Игры: серия Metro, в том числе разрабатывается Metro Exodus, и Arktika.1.

Яркий пример реализации личных амбиций и один из немногих всемирно известных движков, созданных на просторах СНГ.

Anvil

Создан дочерней компанией Ubisoft, используется для выпуска и только внутри компании.

Первой игрой была первая часть Креда Убийцы, затем появился симулятор сноуборда и Prince of Persia.

Любая из них вызвала массу удивления и привнесла в мир виртуальных развлечений немало нового.

Поддерживается на PC, PS всех версий, Nintendo, Wii и Xbox.

Код написан на C++, модели нарисованы в ZBrush, а окружающий мир – в 3ds Max. Для правильной скелетной анимации задействовано . Физику виртуального мира моделирует легендарный Havok. В последних релизах было уделено немало внимания смене времени суток, динамическому освещению и дистанционной прорисовке. Также в него была интегрирована прогрессивная схема растительности (как в Far Cry 2) с новым ИИ, важным отличием коего является усовершенствованная система навигации NPC. Реализация и отладка Direct3D 10/11 хоть и весьма затратные, работа все же была проделана.

Среди неназванных особенностей движка выделим следующие:

• оптимизация работы на многоядерных системах, вплоть до 32 потоков;
• запуск игр на нескольких экранах в панорамном режиме;
• сложный шумовой туман, способный симулировать песчаную бурю без падения fps;
• эффекты преломления, отражения и рассеивания света в воде;
• до шести отличающихся персонажей в одной кат-сцене;
• большинство анимаций снято с реальных актеров;
• в одной сцене может находиться до 3 тысяч участников, что позволяет устраивать массовые баталии, лишь бы ПК справился с нагрузкой;
• NPC активно реагируют на героя, могут нападать одновременно, а не поочерёдно;
• технология отсечения моделей и сортировка объектов по глубине прорисовки.

• требователен к ресурсам;
• не лицензируется;
• долго не поддерживал DirectX 10 и 11.

• хорошая реализация многопоточности;
• работает на PC и множестве консолей;
• возможность реализации массовок при участии сотен игровых персонажей.

С Ubisoft, в плане устроить массовую заваруху и нагнать побольше людей в одно место, не сравнится никто.

Creation Engine

Довольно новый движок от американской студии Bethesda, которая продемонстрировала его возможности в Skyrim. Как и предыдущие решения, создан только для нужд его разработчика. За основу был взят Gamebryo – подспорье для Oblivion и его аддонов.

Первое, что интересно в технологии – поддержка огромных локаций с дальней прорисовкой, свободным и быстрым перемещением.

Большое внимание уделено работе с водой и снегом, а система автоматической генерации осадков, камней, деревьев и травяного покрова самостоятельно определяет пропорции создаваемых объектов в зависимости от местности.

Улучшенный ИИ, использованный в Oblivion, более правдоподобно симулирует жизнь людей и их отношение к главному герою.

Концепция управления развитием сюжета способна генерировать дополнительные задания с учётом стиля игры.

Система построения деревьев изрядно переработана в новой версии движка, что позволило разнообразить растительный мир, и разгрузить для её просчёта.

Для анимации персонажей использован посторонний инструмент от Havok.

Особенности:

• наличие редактора уровней Creation Kit для геймеров и разработчиков модов;
• в Fallout появился основанный на физике рендеринг;
• масса инструментов для модостроителей;
• простота переноса модификаций на консоли.

• не лицензируется;
• тяжело создавать двуручное оружие;
• система поведения персонажей достаточно слаба.

• есть редактор модов, которые будут работать на любой платформе;
• большая дистанция прорисовки;
• уникальная схема генерации деревьев и их анимации.

Ничего лучшего для моддеров пока не придумано, поэтому больше, чем для Fallout, их создано только для Oblivion.

CryEngine 4

Последняя версия движка от немецкой компании Crytek для шутеров от первого лица.

Самый удачный пример использования – .

С 2016 года движок стал распространяться по схеме «заплати, сколько не жалко», но только для игрового использования.

Особенности и возможности:

• наличие огромных территорий, причем не коридорных;
• локации создаются без швов;
• поддержка инверсной кинематики персонажей и транспорта, его взаимодействия с окружающей средой;
• имитация различных нетвёрдых объектов: ткань, вода;
• огромный арсенал с уникальными характеристиками каждого вида оружия;
• скриптовый и командный интеллект;
• можно изменять параметры ИИ, не имея знаний в области программирования;
• интерактивное музыкальное сопровождение – музыка соответствует ситуации;
• полная поддержка звуковой системы 5.1;
• воспроизведение звуков природы с учётом среды, отражения и поглощения звука;
• реалистичный эффект жары и пожара;
• прозрачность стекол – можно видеть, что находится в зданиях;
• эксплуатация карт высот для получения многоуровневой среды с видимым расстоянием до 2000 м;
• невероятные возможности работы с освещением и тенями, что отлично демонстрирует Crysis;
• объемный густой туман и дым для придания атмосферы;
• наличие необычных физических эффектов (например, нанокостюма).

С недавним релизом бесплатной версии Unreal Engine и анонсом бесплатного Source 2 у вас появилось ещё больше возможностей делать собственные игры. Но выбор движка, подходящего под ваши потребности и навыки – дело не самое простое. Давайте же пробежимся по лучшим образцам бесплатного (ну почти, о чем ниже) софта для новичков и профессионалов.

Помимо движков в данной подборке существует еще масса не очень известных, но, если сказать помягче, очень крутых движков второго эшелона. Как правило на сайте разработчика есть упоминание возможности лицензирования, но в очень сыром виде, тут придется связываться напрямую. У всех движков есть свои плюсы и минусы. Например, движок недавнего Dying Light, разрабатываемый Techland , хорошо подходит для игр с открытым миром, но у него проблемы с дальностью прорисовки.

Чтобы серьёзно углубиться в большинство этих программных средств, от вас потребуются как минимум базовые навыки программирования. Но в некоторых случаях можно будет обойтись даже без них и сразу взяться за дело.

На передовой технологий – CryENGINE

CryENGINE – это чрезвычайно мощный игровой движок, созданный компанией-разработчиком Crytek, впервые представленный в игре Far Cry. Он предназначен для разработки под PC и консоли, включая PlayStation 4 и Xbox One. Его графические возможности превосходят Unity и UDK, и время от времени стоят на шаг впереди Unreal Engine 4: новейшее освещение, реалистичная физика, продвинутые системы анимации и многое другое. Последней игрой на CryENGINE была Ryse: Son of Rome. По аналогии с UDK и UE4 в CryENGINE встроены мощные и интуитивные функции, касающиеся работы с дизайном уровней.

Продуктивное использование CryENGINE потребует определённого времени на его изучение, и у вас могут возникнуть затруднения при отсутствии опыта работы с другими движками. Если вам не нужна графика уровня Crysis 3 или Ryse: Son of Rome, стоит присмотреться к чему-то более дружелюбному к пользователю.

Ценовая модель CryENGINE несколько отличается от конкурентов. За использование движка . Он не полностью бесплатный, как UE4 или Unity 5, зато не требует выплаты роялти, так что $9,90 – это всё, что вам придётся платить Crytek. В зависимости от размера вашей студии и команды, отсутствие роялти может быть огромным преимуществом.

Начинающим – Stencyl или GameMaker

Если вы только начинаете делать игры и не имеете никакого опыта в программировании, вам лучше начать с простейших инструментов. Из таковых самые популярные и общепризнанные – это Stencyl и GameMaker. Оба просты в освоении новичками, и на их основе уже создано несколько качественных игр.

Stencyl позволяет делать игры без программирования. Интерфейс полностью основан на перетаскивании, игры можно выпускать на Windows, Mac, Linux, iOS, Android и Flash. Если вы когда-нибудь имели дело с чем-то вроде Scratch, вы сразу узнаете LEGO-подобный подход к построению кода посредством размещения блоков. Stencyl задуман для простого создания спрайтовых игр, поэтому чаще служит основой паззлам и сайд-скроллерам. Что-нибудь сложное сделать будет проблематично, так что если решили работать над RPG или стратегией, присмотритесь к другому софту. С помощью Stencyl на свет появилось несколько популярных игр, в том числе Impossible Pixel и Zuki’s Quest. Также в нём есть встроенное обучение, которое расскажет обо всём, что вам нужно знать.

GameMaker – другая бесплатная утилита для новичков, с помощью которой можно делать игры для Windows, Mac, iOS и Android. Как и в Stencyl, тут почти всё работает на перетаскивании, но есть ещё и хуки для многопользовательских игр, ссылки на внешние SDK, возможность покопаться в коде и многое другое. Бесплатная версия при экспорте накладывает водяные знаки, но, тем не менее, GameMaker отлично подходит для первого раза и содержит встроенное обучение основам. Тут нет такового жанрового ограничения, как в Stencyl, и можно найти отдельные руководства для разных типов игр. В GameMaker сделали оригинальную версию Spelunky и Hotline Miami.

Конечно, всё не ограничивается этими двумя вариантами. Buildbox – относительно новая утилита, доступная в течение пробного периода и предлагающая тренировочную программу для изучения её работы, а GameSalad – уже давно известная популярная платформа, правда на неё жалуются из-за багов и нестабильной работы. Construct стоит внимания, если хотите делать игры на HTML5. В каждом случае главная проблема в том, что придётся сдерживать свои дизайнерские идеи. Это софт для новичков, и вы просто сломаете его в попытке сделать что-то сложное. То есть, игры получатся забагованными и нерабочими, если вы попытаетесь выйти за рамки задуманной системы. И всё же, это превосходное место для старта и подходящий вариант при отсутствии опыта в программировании.

Программистам среднего уровня, нацеленным на 2D-игры – Cocos2D

Cocos2D – это программа с открытым исходным кодом для создания 2D-игр. Игры можно выпускать на Windows, Mac, Android, iOS, Windows Phone или на веб-платформе.

Большая часть того, что вы будете делать в Cocos2D – это работа с C++ (также есть поддержка Lua и JavaScript), так что вам нужно освоить этот язык программирования, прежде чем вообще браться за Cocos2D. Однако, при знании упомянутых языков, программа становится довольно простой в использовании. В ней есть полноценная IDE, и она совершенно бесплатна, без каких-либо условностей. Как понятно по названию, утилита предназначена для создания двумерных игр, так что и работает она лучше с простыми спрайтовыми играми, где 3D ни к чему. 2D-игры можно делать и на Unity (который мы рассмотрим чуть далее), но в Cocos2D вникнуть попроще, если вы только начинаете (и конечно, знаете C++).

На Cocos2D создано немало успешных игр различных жанров, включая увенчанную наградами Badland.

Разработчикам, нацеленным на мобильные платформы – Unreal Engine или Unity

Если вы заинтересованы в сложных, трёхмерных играх, два наиболее популярных инструмента для их создания – это Unreal Engine и Unity. У обоих есть свои сильные и слабые стороны и разные моменты в лицензионных соглашениях, с которыми стоит ознакомиться перед принятием окончательного решения.

Unity позволяет вам делать трёхмерные и двумерные игры практически для любой платформы, включая Windows, Mac, Xbox, Playstation, Android, iOS и не только. Он поддерживает игровые ресурсы, созданные в 3ds Max, Maya, Softimage, Cinema 4D, Blender и другом софте. Unity использует C#, наряду с собственным языком программирования, так что не помешает для начала хорошенько их изучить. Если сравнивать Unity и Unreal, первый, пожалуй, попроще в освоении. У него есть богатый набор готовых поведений и встроенная библиотека игровых ресурсов, в которой довольно просто за ними следить. Во время работы над этим текстом я общался с несколькими разработчиками, и они думают, что Unity – лучший движок для первых проектов, потому что его проще понять и изучить, чем Unreal. Если вы уже сделали игру, скажем, на GameMaker, то сразу разберётесь, что к чему в Unity. Ещё Unity поддерживает альтернативные модели оплаты прямо в движке, включая несколько free-to-play моделей монетизации.

Функционал бесплатной персональной версии уже достаточно богат для вашего первого проекта. Создав игру на бесплатной версии, вам не нужно платить лицензионные отчисления или роялти, но тут есть некоторые оговорки, а именно – вы не сможете получить больше $100000 спонсирования /прибыли. В помощь начинающим разработчикам по Unity написано множество обучающих статей. Популярные игры на этом движке: Alto’s Adventure, Gone Home и находящаяся в разработке .

Unreal Engine 4 использует C++, так что при должном знании этого языка можно остановить свой выбор на нём, впрочем, игры можно будет создавать и не углубляясь в сам язык. Игры, сделанные на Unreal, Engine можно выпускать на PC, Mac, iOS, Android, Xbox One и Playstation 4. В Unreal в движок встроено практически всё, что вам понадобится, включая 3D-моделирование и работу с ландшафтом. Из-за столь богатого наполнения, освоить Unreal Engine 4 сложнее других инструментов разработки, и даже при хорошем знании C++ вам стоит приготовиться к изучению множества новых вещей. Зато вы сможете создавать по-настоящему впечатляющие игры. О тонкостях устройства Unreal можно узнать больше с помощью реверс-инжиниринга, но всё же без предварительного опыта разобраться с ним будет нелегко. Unreal Engine 4 – относительно новый движок, но на нём уже вышли такие игры, как Daylight и Tekken 7.

Для использования Unreal Engine 4, вам нужно дать согласие на выплату роялти, если ваша игра будет продаваться. После начала продаж игры или приложения вы платите за квартал. Может показаться, что это слишком большие деньги, но с учётом прибыли, которую будет приносить игра, это не так уж много.

Также стоит присмотреться к движку Source 2 от Valve, который в этом году тоже должен стать бесплатным.

Обновлено 01.10.15: В августе на GDC . Stingray работает на ядре технологии Bitsquid и основан на 64-разрядной архитектуре. Stingray был разработан, чтобы быть очень гибким и работать с всеми популярными платформами, от мобильных до виртуальной реальности. Технологии модульной структуры и управляемых данных означают, что разработчикам гораздо проще вносить изменения и можно сразу увидеть результаты сразу на нескольких подключенных устройствах, без повторной компиляции. Плюс к этому возможен быстрый перенос объектов между продуктами Autodesk. Прорыва с автоматизацией разработки пока не случилось. Если вы уже используете Unity или Unreal, то переходить не стоит, выигрыш пока не очень заметен. Позже мы расскажем подробней.

Король разработки – Source 2

На GDC 2015 Valve сделала несколько громких анонсов, и самым главным для игрового сообщества из них, наверное, был анонс Source 2. Это преемник движка Source, использовавшегося в Counter-Strike: Source, Half-Life 2 и множестве других игр. Разработчики уже несколько лет с нетерпением ждали движка следующего поколения в арсенале Valve. На пресс-конференции Джей Стелли (Jay Stelly) из Valve сказал: « для разработчиков контента. Наряду с анонсами Epic и Unity это поможет PC оставаться доминирующей платформой создания контента». Очевидно, Valve решила присоединиться к гонке движков вместе с Epic и Unity, предложив разработчикам больше вариантов на выбор. Однако, пока не совсем ясно, что значит «бесплатно для разработчиков контента»: речь о любых зарекомендовавших себя разработчиках или это какая-то особенная категория?

О дате релиза конкретной информации нет, известно лишь, что Source 2 выйдет в ближайшем будущем. Джей Стелли также заявил: «Мы нацелены на повышение продуктивности авторов контента. Учитывая, насколько важным становится пользовательский контент, Source 2 предназначен не только для профессионалов, он позволяет и самим игрокам принимать участие в разработке своих любимых игр». По этим словам можно предположить, что Source 2 будет доступен не только профессиональным студиям, но и любителям и моддерам, что сделали многие игры Valve такими популярными.

Мы обратились к Valve за дополнительной информацией, и эта статья будет дополнена, когда о новом движке будет известно больше. Но уже сейчас можно сказать наверняка, что Source 2 станет серьёзным конкурентом тяжеловесам в лице Unity и Unreal Engine 4, ведь, по словам Джелли, он тоже будет бесплатным.

Писателям – Twine/RPG Maker/AXMA

Не все мы эксперты в программировании, и даже Stencyl многим может показаться сложноватым. Если вы рассматриваете себя больше как рассказчика историй, у вас на выбор есть два прекрасных варианта: Twine и RPG Maker.

Для создания интерактивных нелинейных историй. Проще говоря, можно сделать игру в жанре «выбери своё приключение». Утилита невероятно проста в использовании. Вы соединяете сюжетные отрезки с помощью различных переходов, примерно как в диаграммах связей. Каждый доступный игроку выбор ведёт к новому тексту. Когда закончите, можете сразу разместить результат на сайте. Всё вполне понятно, но если где-то застряли или хотите добавить что-нибудь ещё, вам поможет руководство для начинающих. Популярные игры, созданные в Twine: A Kiss и Cry$tal Warrior Ke$ha.

Если Twine кажется вам чересчур старомодным, попробуйте RPG Maker. В бесплатной версии меньше возможностей, чем в платных альтернативах, но и она на многое способна. В изучении система проста: графика перетаскивается, диалоги добавляются в один клик. Чтобы сделать что-нибудь поинтереснее обычной RPG, придётся мыслить нестандартно, но примеры в лице тепло принятых публикой To the Moon и LISA дают понять, что это возможно. Вы можете пользоваться бесплатной музыкой и изображениями, так что даже рисовать уметь не нужно. Встроенное обучение, опять же, поможет вам в создании первой игры. Популярные игры на RPGMaker: Clock of Atonement и One Night. У Twine существует отечественный аналог AXMA Story Maker к которому также стоит присмотреться.

Бесплатный софт для игровых ресурсов

Конечно же, игра – это не только движок. Вам понадобятся всевозможные игровые ресурсы, в том числе изображения и звуки. Несколько опрошенных мной инди-разработчиков поделились полезными ссылками:

Tiled – простой редактор карт для Cocos2D, Unity и других инструментов.

OpenGamesArt – бесплатные изображения и графические заглушки.

Free Music Archive – бесплатная музыка с лицензиями Creative Commons.

FreeSound – коллекция бесплатных звуковых эффектов.

Всё это поможет вам делать игры без особых затрат. Разумеется, придётся вкладывать в них своё время, кровь, пот и слёзы, но, по крайней мере, ваш кошелёк не попадёт под удар.

Перед вами - второй материал из серии, посвящённой особенностям работы JavaScript на примере движка V8. В первом шла речь о механизмах времени выполнения V8 и о стеке вызовов. Сегодня мы углубимся в особенности V8, благодаря которым исходный код на JS превращается в исполняемую программу, и поделимся советами по оптимизации кода.

О JS-движках

JavaScript-движок - это программа, или, другими словами, интерпретатор, выполняющий код, написанный на JavaScript. Движок может быть реализован с использованием различных подходов: в виде обычного интерпретатора, в виде динамического компилятора (или JIT-компилятора), который, перед выполнением программы, преобразует исходный код на JS в байт-код некоего формата.

Вот список популярных реализаций JavaScript-движков.

• - движок с открытым исходным кодом, написан на C++, его разработкой занимается Google.
• Rhino - этот движок с открытым кодом поддерживает Mozilla Foundation, он полностью написан на Java.
• SpiderMonkey - это самый первый из появившихся JS-движков, который в прошлом применялся в браузере Netscape Navigator, а сегодня - в Firefox.
• JavaScriptCore - ещё один движок с открытым кодом, известный как Nitro и разрабатываемый Apple для браузера Safari.
• KJS - JS-движок KDE, который разработал Гарри Портен для браузера Konqueror, входящего в проект KDE.
• Chakra (JScript9) - движок для Internet Explorer.
• Chakra (JavaScript) - движок для Microsoft Edge.
• Nashorn - движок с открытым кодом, являющийся частью OpenJDK, которым занимается Oracle.
• JerryScript - легковесный движок для интернета вещей.

В этом материале мы остановимся на особенностях V8.

Почему был создан движок V8?

Движок с открытым кодом V8 был создан компанией Google, он написан на C++. Движок используется в браузере Google Chrome. Кроме того, что отличает V8 от других движков, он применяется в популярной серверной среде Node.js.


Логотип V8

При проектировании V8 разработчики задались целью улучшить производительность JavaScript в браузерах. Для того, чтобы добиться высокой скорости выполнения программ, V8 транслирует JS-код в более эффективный машинный код, не используя интерпретатор. Движок компилирует JavaScript-код в машинные инструкции в ходе исполнения программы, реализуя механизм динамической компиляции, как и многие современные JavaScript-движки, например, SpiderMonkey и Rhino (Mozilla). Основное различие заключается в том, что V8 не использует при исполнении JS-программ байт-код или любой промежуточный код.

О двух компиляторах, которые использовались в V8

Внутреннее устройство V8 изменилось с выходом версии 5.9, которая появилась совсем недавно. До этого же он использовал два компилятора:

• full-codegen - простой и очень быстрый компилятор, который выдаёт сравнительно медленный машинный код.
• Crankshaft - более сложный оптимизирующий JIT-компилятор, который генерирует хорошо оптимизированный код.

Внутри движка используются несколько потоков:

• Главный поток, который занимается тем, что от него можно ожидать: читает исходный JS-код, компилирует его и выполняет.
• Поток компиляции, который занимается оптимизацией кода в то время, когда выполняется главный поток.
• Поток профилировщика, который сообщает системе о том, в каких методах программа тратит больше всего времени, как результат, Crankshaft может эти методы оптимизировать.
• Несколько потоков, которые поддерживают механизм сборки мусора.

При первом исполнении JS-кода V8 задействует компилятор full-codegen, который напрямую, без каких-либо дополнительных трансформаций, транслирует разобранный им JavaScript-код в машинный код. Это позволяет очень быстро приступить к выполнению машинного кода. Обратите внимание на то, что V8 не использует промежуточное представление программы в виде байт-кода, таким образом, устраняя необходимость в интерпретаторе.

После того, как код какое-то время поработает, поток профилировщика соберёт достаточно данных для того, чтобы система могла понять, какие методы нужно оптимизировать.

Далее, в другом потоке, начинается оптимизация с помощью Crankshaft. Он преобразует абстрактное синтаксическое дерево JavaScript в высокоуровневое представление, использующее модель единственного статического присваивания (static single-assignment, SSA). Это представление называется Hydrogen. Затем Crankshaft пытается оптимизировать граф потока управления Hydrogen. Большинство оптимизаций выполняется на этом уровне.

Встраивание кода

Первая оптимизация программы заключается в заблаговременном встраивании в места вызовов как можно большего объёма кода. Встраивание кода - это процесс замены команды вызова функции (строки, где вызывается функция) на её тело. Этот простой шаг позволяет сделать следующие оптимизации более результативными.

Вызов функции заменяется на её тело

Скрытые классы

JavaScript - это язык, основанный на прототипах: здесь нет классов. Объекты здесь создаются с использованием процесса клонирования. Кроме того, JS - это динамический язык программирования, это значит, что, после создания экземпляра объекта, к нему можно добавлять новые свойства и удалять из него существующие.

Большинство JS-интерпретаторов используют структуры, напоминающие словари (основанные на использовании хэш-функций), для хранения сведений о месте расположения значений свойств объектов в памяти. Использование подобных структур делает извлечение значений свойств в JavaScript более сложной задачей, чем в нединамических языках, таких, как Java и C#. В Java, например, все свойства объекта определяются не изменяющейся после компиляции программы схемой объекта, их нельзя динамически добавлять или удалять (надо отметить, что в C# есть динамический тип, но тут мы можем не обращать на это внимание). Как результат, значения свойств (или указатели на эти свойства) могут быть сохранены, с фиксированным смещением, в виде непрерывного буфера в памяти. Шаг смещения можно легко определить, основываясь на типе свойства, в то время как в JavaScript это невозможно, так как тип свойства может меняться в процессе выполнения программы.

Так как использование словарей для выяснения адресов свойств объекта в памяти очень неэффективно, V8 использует вместо этого другой метод: скрытые классы. Скрытые классы похожи на обычные классы в типичном объектно-ориентированном языке программирования, вроде Java, за исключением того, что создаются они во время выполнения программы. Посмотрим, как всё это работает, на следующем примере:

Function Point(x, y) { this.x = x; this.y = y; } var p1 = new Point(1, 2);
Когда происходит вызов new Point(1, 2) , V8 создаёт скрытый класс C0 .


Первый скрытый класс С0

Пока, ещё до выполнения конструктора, у объекта Point нет свойств, поэтому класс C0 пуст.

Как только будет выполнена первая команда в функции Point , V8 создаст второй скрытый класс, C1 , который основан на C0 . C1 описывает место в памяти (относительно указателя объекта), где можно найти свойство x . В данном случае свойство x хранится по смещению 0, что означает, что если рассматривать объект Point в памяти как непрерывный буфер, первое смещение соответствует свойству x . Кроме того, V8 добавит в класс C0 сведения о переходе к классу C1 , где указывается, что если к объекту Point будет добавлено свойство x , скрытый класс нужно изменить с C0 на C1 . Скрытый класс для объекта Point , как показано на рисунке ниже, теперь стал классом С1 .

Каждый раз, когда к объекту добавляется новое свойство, в старый скрытый класс добавляются сведения о переходе к новому скрытому классу. Переходы между скрытыми классами важны, так как они позволяют объектам, которые создаются одинаково, иметь одни и те же скрытые классы. Если два объекта имеют общий скрытый класс и к ним добавляется одно и то же свойство, переходы обеспечат то, что оба объекта получат одинаковый новый скрытый класс и весь оптимизированный код, который идёт вместе с ним.

Этот процесс повторяется при выполнении команды this.y = y (опять же, делается это внутри функции Point , после вышеописанной команды по добавлению свойства x).

Тут создаётся новый скрытый класс, C2 , а в класс C1 добавляются сведения о переходе, где указывается, что если к объекту Point добавляется свойство y (при этом речь идёт об объекте, который уже содержит свойство x), тогда скрытый класс объекта должен измениться на C2 .

Переход к использованию класса C2 после добавления к объекту свойства y

Переходы между скрытыми классами зависят от порядка, в котором к объекту добавляются свойства. Взгляните на этот пример кода:

Function Point(x, y) { this.x = x; this.y = y; } var p1 = new Point(1, 2); p1.a = 5; p1.b = 6; var p2 = new Point(3, 4); p2.b = 7; p2.a = 8;
В подобной ситуации можно предположить, что у объектов p1 и p2 будет один и тот же скрытый класс и одно и то же дерево переходов скрытых классов. Однако, на самом деле это не так. В объект p1 первым добавляется свойство a , а затем - свойство b . В объект p2 сначала добавляют свойство b , а затем - a . В результате объекты p1 и p2 будут иметь различные скрытые классы - результат различных путей переходов между скрытыми классами. В подобных случаях гораздо лучше инициализировать динамические свойства в одном и том же порядке для того, чтобы скрытые классы могли быть использованы повторно.

Встроенные кэши

V8 использует и другую технику для оптимизации выполнения динамически типизированных языков, называемую встроенным кэшем вызовов. Встроенное кэширование основано на наблюдении, которое заключается в том, что повторяющиеся обращения к одному и тому же методу имеют тенденцию происходить с использованием объектов одного типа. Более подробно об этом можно почитать . Если у вас нет времени слишком в это углубляться, читая вышеупомянутый материал, здесь мы изложим концепцию встроенного кэширования буквально в двух словах.

Итак, как же всё это работает? V8 поддерживает кэш типов объектов, которые мы передали в качестве параметра недавно вызванным методам, и использует эту информацию для того, чтобы сделать предположение о типах объектов, которые будут переданы как параметры в будущем. Если V8 смог сделать правильное предположение о типе объекта, который будет передан методу, он может пропустить процесс выяснения того, как получать доступ к свойствам объекта, а, вместо этого, использовать сохранённую информацию из предыдущих обращений к скрытому классу объекта.

Как связаны концепции скрытых классов и встроенных кэшей вызовов? Когда метод вызывается для некоего объекта, движок V8 должен обратиться к скрытому классу этого объекта для того, чтобы определить смещение для доступа к конкретному свойству. После двух успешных обращений одного и того же метода к одному и тому же скрытому классу, V8 опускает операцию обращения к скрытому классу и просто добавляет сведения о смещении свойства к самому указателю объекта. Выполняя вызовов этого метода в будущем, V8 предполагает , что скрытый класс не менялся и идёт прямо по адресу памяти для конкретного свойства, используя смещение, сохранённое после предыдущих обращений к скрытому классу. Это очень сильно увеличивает скорость выполнения кода.

Встроенное кэширование вызовов, кроме того, является причиной того, почему так важно, чтобы объекты одного и того же типа использовали общие скрытые классы. Если вы создаёте два объекта одинакового типа, но с разными скрытыми классами (как сделано в примере выше), V8 не сможет использовать встроенное кэширование, так как, даже хотя объекты имеют один и тот же тип, в соответствующих им скрытых классах назначено разное смещение их свойствам.

Перед нами объекты одного типа, но их свойства a и b были созданы в разном порядке и имеют разное смещение

Компиляция в машинный код

Как только граф Hydrogen оптимизирован, Crankshaft переводит его в низкоуровневое представление, которое называется Lithium. Большинство реализаций Lithium зависимо от архитектуры системы. На этом уровне, например, происходит выделение регистров.

В итоге Lithium-представление компилируется в машинный код. Затем происходит то, что называется замещением в стеке (on-stack replacement, OSR). Перед компиляцией и оптимизацией методов, в которых программа тратит много времени, нужно будет поработать с их неоптимизированными вариантами. Затем, не прерывая работу, V8 трансформирует контекст (стек, регистры) таким образом, чтобы можно было переключиться на оптимизированную версию кода. Это очень сложная задача, учитывая то, что помимо других оптимизаций, V8 изначально выполняет встраивание кода. V8 - не единственный движок, способный это сделать.

Как быть, если оптимизация оказалась неудачной? От этого есть защита - так называемая деоптимизация. Она направлена на обратную трансформацию, возвращающую систему к использованию неоптимизированного кода в том случае, если предположения, сделанные движком и положенные в основу оптимизации, больше не соответствуют действительности.

Сборка мусора

Для сборки мусора V8 использует традиционный генеалогический подход «пометь и выброси» (mark-and-sweep) для маркировки и очистки предыдущих поколений кода. Фаза маркировки предполагает остановку выполнения JavaScript. Для того, чтобы контролировать нагрузку на систему, создаваемую сборщиком мусора и сделать выполнение кода более стабильным, V8 использует инкрементный алгоритм маркирования: вместо того, чтобы обходить всю кучу, он пытается пометить всё, что сможет, обходя лишь часть кучи. Затем нормальное выполнение кода возобновляется. Следующий проход сборщика мусора по куче начинается там, где закончился предыдущий. Это позволяет добиться очень коротких пауз в ходе обычного выполнения кода. Как уже было сказано, фазой очистки памяти занимаются отдельные потоки.

Ignition и TurboFan

С выходом в этом году V8 версии 5.9. был представлен и новый конвейер выполнения кода. Этот конвейер позволяет достичь ещё большего улучшения производительности и значительной экономии памяти, причём, не в тестах, а в реальных JavaScript-приложениях.

Новая система построена на базе интерпретатора Ingnition и новейшего оптимизирующего компилятора TurboFan . Подробности об этих новых механизмах V8 можно почитать в этом материале.

С выходом V8 5.9 full-codegen и Crankshaft (технологии, которые использовались в V8 с 2010-го года) больше применяться не будут. Команда V8 развивает новые средства, стараясь не отстать от новых возможностей JavaScript и внедрить оптимизации, необходимые для поддержки этих возможностей. Переход на новые технологии и отказ от поддержки старых механизмов означает развитие V8 в сторону более простой и хорошо управляемой архитектуры.

Улучшения в тестах производительности для браузерного и серверного вариантов использования JS

Эти улучшения - лишь начало. Новый конвейер выполнения кода на основе Ignition и TurboFan открывает путь к дальнейшим оптимизациям, которые улучшат производительность JavaScript и сделают V8 экономичнее.

Мы рассмотрели некоторые особенности V8, а теперь приведём несколько советов по оптимизации кода. На самом деле, кстати, всё это вполне можно вывести из того, о чём мы говорили выше.

Подходы к оптимизации JavaScript-кода для V8

1. Порядок свойств объектов . Всегда инициализируйте свойства объектов в одном и том же порядке. Нужно это для того, чтобы одинаковые объекты использовали одни и те же скрытые классы, и, как следствие, оптимизированный код.
2. Динамические свойства . Добавление свойств к объектам после создания экземпляра объекта приведёт к изменению скрытого класса и к замедлению методов, которые были оптимизированы для скрытого класса, используемого объектами ранее. Вместо добавления свойств динамически, назначайте их в конструкторе объекта.
3. Методы . Код, который несколько раз вызывает один и тот же метод, будет выполняться быстрее, чем код, который вызывает несколько разных методов по одному разу (из-за встроенных кэшей).
4. Массивы . Избегайте разреженных массивов, ключи которых не являются последовательными числами. Разреженный массив, то есть массив, некоторые из элементов которого отсутствуют, будет обрабатываться системой как хэш-таблица. Для доступа к элементам такого массива требуется больше вычислительных ресурсов. Кроме того, постарайтесь избежать заблаговременного выделения памяти под большие массивы. Лучше, если их размер будет увеличиваться по мере надобности. И, наконец, не удаляйте элементы в массивах. Из-за этого они превращаются в разреженные массивы.
5. Числа . V8 представляет числа и указатели на объекты, используя 32 бита. Он задействует один бит для того, чтобы определить, является ли некое 32-битное значение указателем на объект (флаг - 1), или целым числом (флаг - 0), которое называется маленьким целым числом (SMall Integer, SMI) из-за того, что его длина составляет 31 бит. Если для хранения числового значения требуется более 31 бита, V8 упакует число, превратив его в число двойной точности и создаст новый объект для того, чтобы поместить в него это число. Постарайтесь использовать 31-битные числа со знаком везде, где это возможно, для того, чтобы избежать ресурсоёмких операций упаковки чисел в JS-объекты.

Итоги

Мы, в SessionStack, стараемся следовать вышеизложенным принципам при написании JS-кода. Надеемся, немного разобравшись в том, как работают внутренние механизмы V8, и учтя то, что мы рассказали выше, вы сможете улучшить качество и производительность ваших программ. 08 Апреля 2015

Как работать с движком joomla новичку?

Многие пользователи уже знают о таком движке, как joomla. Работать с ним просто одно удовольствие. Кто еще не успел, то пусть обновит до новой версии. После того, как скачали joomla на хостинг у каждого есть доступная панель управления и конечно главная страничка. Нужно подумать о структуре сайта.

Каждый веб-мастер, даже начинающий, должен знать, как пользоваться joomla. Если у вас есть 30 или 50 статей, то их нужно будет разбить по категориям. Это будет сделать не сложно. И вы собираетесь создать 2 категории. Тогда необходимо делать 1 раздел ресурса и 2 категории. При создании статей можно будет выбирать категории. Все очень просто.

Вы довольны своим хотсингом? Сегодня существует реселлинг хостинга. Он занимается перепродажей услуг хостинга. Владелец ресурса просто разделяет его на части и распределяет между хостерами. Специалисты Pickuphost анализируют нужную информацию. Отличный реселлинг хостинга на pickuphost.ru , где обеспечат клиентам только качественные услуги. Хостеры оценивают свои услуги по доступным ценам.

Как создать раздел? Заходится в админку и там есть на главной странице «разделы». Затем уже нужно выбрать «материалы» и – менеджер разделов. И можно смело нажимать «создать» после чего в заголовок уже вводится псевдоним. Нажимайте кнопку «создать».

Что можно сделать вместе с joomla? Стоит отметить, что создать на движке joomla можно совершенно любые сайта. Ресурс может состоять из страниц, на которых содержится контент.

Создавайте блоги. Это информативные сайты или платформа для обсуждения. Там люди делятся своими мыслями и идеями с подписчиками. Есть сайты-визитки, которые посвящены бренду. Обычно такой ресурс сосредоточен на раскрутке какой-то марки или компании. Есть еще сообщества. Это сайт, где собираются люди с одинаковыми интересами. Им есть, о чем поболтать.

От автора: приветствую вас, друзья. Данная статья рассчитана на новичков, на тех, кто совсем недавно установил CMS DLE и хочет узнать, как работать с DLE. Итак, давайте вкратце узнаем, что же это за движок такой и как с ним работать. Приступим?

Итак, вы только что установили DLE или собираетесь его установить. Если вы все еще сомневаетесь в том, стоит ли использовать эту CMS или возможно стоит познакомиться с другим движком, тогда стоит для самого себя ответить на один простой вопрос: — для каких целей вам нужен сайт?

Если вы хотите создать блог или новостной сайт, то есть сайт, на котором регулярно будете публиковать различные статьи, тогда DLE будет идеальным выбором. Собственно, это же сказано и на официальном сайте движка:

Хорошо, для блога или новостного сайта (если именно такова тематика вашего ресурса) DLE подойдет. А что насчет преимуществ самого движка? Об этом также можно прочесть на той же главной странице офсайта:

К безусловным преимуществам движка можно отнести его производительность. DLE — это действительно одна из самых быстрых CMS и если скорость работы сайта для вас важна, тогда DLE будет неплохим выбором.

Ну что же, с вопросом — что такое DLE — мы более-менее разобрались. А теперь давайте перейдем к вопросу как работать с DLE. И здесь нет ничего сложного. DLE отличается продуманным и логичным интерфейсом админпанели, с которой разберется даже новичок за считанные минуты. Например, наиболее частой операцией, как вы понимаете, будет публикация статей и новостей. Инструменты для этого всегда под рукой на самом видном месте админпанели — это две кнопки в правом верхнем углу админпанели.

Кстати, а как попасть в админпанель? Находится она по адресу http://your-site/admin.php. Перейдя по нужному адресу, мы увидим форму авторизации для доступа к святая святых нашего сайта — его админки.

Ну а о подробнее о работе с админкой DLE вы можете прочесть в статье . В этой статье мы пройдемся по наиболее часто используемым пунктам админки и познакомимся с админпанелью детальнее. На этом я с вами прощаюсь. Удачи!