如何使 JSON.stringify 性能提升两倍以上 · V8

JSON.stringify 是 JavaScript 中用于序列化数据的核心函数。其性能直接影响网络请求数据序列化、localStorage 存储等常见操作。更快的 JSON.stringify 意味着更快的页面交互和更灵敏的应用程序。我们很高兴地宣布，V8 引擎的最新优化使 JSON.stringify 性能提升超过两倍。本文将解析实现此优化的关键技术。

无副作用的快速路径

优化的核心是建立在一个简单前提上的新快速路径：若能保证对象序列化不触发副作用，就可使用更快的专用实现。
此处的“副作用”指中断对象遍历的任何操作，包括执行用户自定义代码或触发垃圾回收（GC）等。
只要 V8 确认序列化无副作用，即可启用高度优化的路径：

1. 绕过通用序列化器的高开销检查和防御逻辑
2. 采用迭代式架构替代递归方案：
   • 消除栈溢出检查
   • 支持更深层嵌套对象的序列化
   • 编码变更后快速恢复

处理不同字符串表示

V8 中字符串有两种表示：

• 单字节字符串：仅含 ASCII 字符（1 字节/字符）
• 双字节字符串：含非 ASCII 字符（2 字节/字符）

优化策略：

// 代码示意：基于字符类型的模板化序列化器
template <typename CharType>
class StringSerializer { 
  // 专用序列化逻辑（单字节/双字节）
};

// 编译两个独立优化的版本
StringSerializer<OneByteChar> serializer1;
StringSerializer<TwoByteChar> serializer2;

混合编码处理流程：

1. 序列化时检查字符串类型（原需检测 ConsString 等需回退到慢速路径的类型）
2. 若发现双字节字符串，无缝切换到双字节序列化器
3. 合并两个序列化器的输出结果

用 SIMD 优化字符串序列化

JavaScript 字符串可能包含需转义的字符（如 " 或 \）。优化方案：

1. 长字符串 → 硬件 SIMD 指令（如 ARM64 Neon）：

   // 伪代码：使用 SIMD 批量检测转义字符
   simd_vector = load_128bit_chunk(string);
   mask = check_escaped_chars(simd_vector);
2. 短字符串 → SWAR（寄存器内 SIMD）技术：

   // 伪代码：SWAR 同时处理多字符
   word = load_32bit_chunk(string);
   escaped = detect_escaped_bits(word);

快速路径上的“特快通道”

在快速路径中进一步优化：

1. 默认需对每个属性键检查：
   • 非 Symbol
   • 可枚举性
   • 无转义字符
2. 引入隐藏类标志位：
   • 首次序列化对象时，若满足条件则标记其隐藏类为 fast-json-iterable
   • 后续遇到相同隐藏类的对象时，直接复制键名（免检）
3. 此优化也应用于 JSON.parse 的数组键值比对

更快的双精度转字符串算法

将数字转换为字符串是性能关键操作：

• 弃用 Grisu3 算法 → 采用 Dragonbox 算法
• 提升所有数字转字符串操作性能（包括 Number.prototype.toString()）

优化临时缓冲区

内存管理优化：

• 分段缓冲区存储于 V8 Zone 内存
• 消除大对象序列化时的复制开销

限制条件

为保持正确性，以下情况会回退到通用序列化器：

1. 提供 replacer 函数或 space 参数（美化输出）
2. 对象/原型包含自定义 .toJSON() 方法
3. 对象含索引属性（如 {0:'a', 1:'b'}）
4. 特殊字符串类型（如需分配内存的 ConsString）

💡 多数场景（如 API 数据序列化）天然满足快速路径条件。

总结