TypeScript中函数后续调用执行速度为何远快于首次调用？

p1: 0.921ms #

p1: 0.522ms #

p1a: 1.128ms #

p1a: 0.485ms #

p1a: 0.508ms

如果调换函数的调用顺序，会得到如下输出：

p1a: 3.511ms #

p1a: 1.102ms #

p1a: 0.468ms #

p1: 1.046ms #

p1: 0.567ms #

p1: 0.542ms

核心问题分为两部分：
1. 为什么完全相同的函数连续运行3次时，后续每次调用的执行速度都会逐次变快？
2. 为什么`p1`在首个调用时运行耗时为3.52ms，但在`p1a`之后调用时仅耗时1.046ms？反过来`p1a`先调用、`p1`后调用时也存在同样的现象，原因是什么？

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## 解答
### 问题1解答
该现象由JavaScript引擎（常见为Node.js/Chrome使用的V8引擎）的即时编译（JIT）和运行时优化机制直接导致：
- 第一次调用函数时，引擎以解释模式执行字节码，同时收集函数参数、内部变量的类型信息，无任何编译优化，叠加初始化开销所以耗时最长。
- 第二次调用时，函数被识别为热点代码，引擎将其编译为基线机器码，跳过解释步骤直接执行，同时内联缓存（IC）完成预热，`forEach`回调、字符串拆分、数组索引访问等操作的类型判断可以直接命中缓存，不需要动态查询，速度大幅提升。
- 第三次调用时，引擎基于前两次收集的稳定类型信息做激进优化编译，包括小函数内联、冗余类型检查消除、循环优化等，同时输入数据已经常驻CPU高速缓存，内存访问延迟进一步降低，速度达到稳定峰值。

### 问题2解答
两个函数首次调用的耗时差异，来源于先执行的函数已经完成了大量公共运行时预热工作：
- 两个函数核心逻辑高度相似，都用到了字符串拆分数组遍历、数组`forEach`迭代、二进制字符串转数字`parseInt`、`console`输出等通用操作，先执行的函数已经完成了这些通用API的内联缓存初始化、字节码编译，后执行的函数可以直接复用这些优化结果，不需要重复支付冷启动开销。
- 输入的`input`数组在首次访问时会触发操作系统的页缺失（Page Fault），加载完成后会留在物理内存和CPU缓存中，后续不管哪个函数访问这个数组，内存访问速度都会远高于第一次冷加载。
- 两个函数用到的数组、字符串对象的隐藏类（Shape）已经被先执行的函数稳定下来，后续属性访问不需要动态计算偏移量，进一步降低了首次调用的开销。

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内容的提问来源于stack exchange，提问作者dsf190