近年来,前端技术日新月异,前端已经不仅仅是网页,更多的开始由狭义向广义发展。 先后涌现出了具备后端能力的node,具备移动开发能力的react native,具备游戏渲染能力的cocos2d-js,以及iOS上的热修复技术JSPatch等等新技术。 咋一看,几乎各个端都被JavaScript攻陷,大有一统江湖之势。 究竟,JavaScript如何做到上天入地无所不能?JavaScript真的能一统江湖吗?
故事要从JavaScript的由来说起。 乱世出英雄:JavaScript的诞生
1995年SUN开发了Java技术,这是第一个通用软件平台。Java拥有跨平台、面向对象、泛型编程的特性,广泛应用于企业级Web应用开发和移动应用开发。Java也伴随着互联网的迅猛发展而发展,逐渐成为重要的网络编程语言。名噪一时。 1994年Netscape公司成立,并推出了自己的浏览器的免费版本 Netscape Navigator,很快就占有了浏览器市场。到了 1995 年,微软公司开始加入,并很快发布了自己的 Internet Explorer 1.0。 1995年,当时在Netscape就职的Brendan Eich(布兰登·艾克),正为Netscape Navigator 2.0浏览器开发的一门名为LiveScript的脚本语言,后来Netscape与Sun Microsystems组成的开发联盟,为了让这门语言搭上Java这个编程语言“热词”,将其临时改名为“JavaScript”,日后这成为大众对这门语言有诸多误解的原因之一。 JavaScript最初受Java启发而开始设计的,目的之一就是“看上去像Java”,因此语法上有类似之处,一些名称和命名规范也借自Java。但JavaScript的主要设计原则源自Self和Scheme。JavaScript与Java名称上的近似,是当时Netscape为了营销考虑与SUN达成协议的结果。 ==> 所以,JavaScript和Java其实没有半毛钱关系。 JavaScript推出后在浏览器上大获成功,微软在不久后就为Internet Explorer 3.0浏览器推出了JScript,以与处于市场领导地位的Netscape产品同台竞争。JScript也是一种JavaScript实现,这两个 JavaScript语言版本在浏览器端共存意味着语言标准化的缺失,对这门语言进行标准化被提上了日程,在1997年,由Netscape、SUN、微软、宝蓝等公司组织及个人组成的技术委员会在ECMA(欧洲计算机制造商协会)确定定义了一种名叫ECMAScript的新脚本语言标准,规范名为ECMA-262。JavaScript成为了ECMAScript的实现之一。ECMA-262 第五版,即是ES5。 ==> ECMA-262,包括ES5, ES6等是一个标准,JavaScript是ECMAScript的一个实现。 完整的JavaScript实现应该包含三个部分:
在网景导航2.0和IE 3.0出现之后的几年间,网景和微软公司不停的发布新版本的浏览器,支持更多的新功能。自此拉开了浏览器之战的序幕。这场浏览器之战到现在还在继续,以下一张图看清楚过程。 从浏览器之战可以看出,各家浏览器比拼的大致两个方面视觉体验(渲染排版)和速度(脚本运行)。 ==> 所以一个完整的浏览器组成,至少包含两个部分:
补充一个市面常见浏览器的内核和JavaScript引擎搭配:
其他JavaScript引擎,Rhino,由Mozilla基金会管理,开放源代码,完全以Java编写,可以看做SpiderMonkey的Java版。 注意:webkit不单单只是一个排版引擎,webkit = 排版引擎 + JavaScript引擎。 ==> 所以,JavaScript是动态语言,它的运行都是基于JavaScript引擎,引擎大都是由静态语言实现C++、Java、and so on。JavaScript的能力也是由引擎赋予。不管是浏览器环境中是window,亦或是node环境中的process,均是由引擎提供。 (番外:Mozilla的人不知道为啥特别喜欢猴子,经常以猴子命名技术,所以看到带Monkey的,十有八九估计是他们搞的。) 诺曼底登陆:JavaScript Binding/Bridge 桥接技术在浏览器环境中,DOM、BOM、window对象、setTimeout/setInterval,alert,console等方法均不是JavaScript自身具备的能力,而是浏览器native实现,然后通过JavaScript引擎注入到JS运行的全局上下文中,供JS使用。 鉴别方式,在调试器console中打出来,带有[native code]的即是: 讲道理:
JavaScript数值型中的坑JavaScript内部,所有数字都是以64位浮点数形式储存,即使整数也是如此。所以,1与1.0是相同的,是同一个数。 这就是说,在JavaScript语言的底层,根本没有整数,所有数字都是小数(64位浮点数)。容易造成混淆的是,某些运算只有整数才能完成,此时JavaScript会自动把64位浮点数,转成32位整数,然后再进行运算。由于浮点数不是精确的值,所以涉及小数的比较和运算要特别小心。尽量避免使用JavaScript做精准计算和密集计算。 根据国际标准IEEE 754,JavaScript浮点数的64个二进制位,从最左边开始,是这样组成的。
内部表现公式:(-1)^符号位 1.xx…xx 2^指数位 精度最多只能到53个二进制位,这意味着,绝对值小于2的53次方的整数,即-(253-1)到253-1,都可以精确表示。 而大部分的后端语言,C++、Java、Python等的long型都是可以支持到64位,因此long型数据从后端语言传给JavaScript会发生低位截断。遇到这种情况一般使用String处理,如需要在JavaScript中做long型计算,需要自行实现计算器。 有了自行往JavaScript引擎中注入的想法,接下来就是分析可行性。 大部分是JavaScript引擎是使用C++编写,如果自己的程序使用的是C++可以很方便的进行注入,如果是OC,可以使用OC和C++混编的形式。 其他语言怎么破? 要在一门静态语言上与动态语言JavaScript相互调用,最便捷的方式是找到一个这门语言实现的JavaScript引擎(开源),直接进行集成,注入。如果没有,则需要使用多一层桥接,把这门语言的接口暴露给C++,再由C++实现的JavaScript引擎将接口注入供JavaScript使用。 服务端集成思路&实践: nodeJS中的桥接我们都知道nodeJS,但是nodeJS的运行依赖于Google的V8 引擎,V8是C++实现,底层使用C++实现底层功能,比如网络,数据库IO,对外暴露一个构造器接口注入到上下文中,注意此处暴露的只是一个构造器接口而不是一个创建完的实例。然后实现了一个require的hook函数。当使用require加载一个JS模块时,跟网页中使用AMD 的require并无异样,当使用require加载系统库,既是C++的模块时,会调用暴露出来的构造器接口,得到一个实例对象。不管是装载JS模块还是装载C++模块,得到的都可以看做是一个Module Object,node会将装载完的模块缓存到binding_cache中,下次在别处的代码中使用require装载模块时,就会先去binding_cache中查找,如果找到了则返回该module object,如果没找到再执行上面的装载流程。 这就是node的基本原理:C++封装底层操作,通过V8注入,使得JS脚本有网络和IO能力 基于Spring的桥接以上说到的几个都是C++层面的应用,那么经典的Java怎么玩?是不是Java就必须是静态语言的玩法,没有办法像C++之类的,可以使用JS的动态特性? 当然不是。这个时候,我们需要说起前面介绍过的一个JS引擎 Rhino,Rhino是完全由Java编写,可想而知,Rhino几乎就是为Java应用而生的。 用法是这样:
好处:修改业务逻辑不需要修改Java代码,也就是不需要重新编译和部署,只需要刷新下跑在Rhino中的JS代码即可。以往Java应用的一个痛点是部署,需要重新编译,打包,部署重启服务器,现在以这种形式开发,可以达到服务端的热更新和热部署。既可以享有Java服务的稳定性和可靠性,又可以享有JS的灵活性。 这种技术和用法在差不多十年前就有过,前EMC的工程师基于EMC著名的商业产品Documentum,设计了一套Java开源的中小企业CMS系统Alfresco,在该系统中实现了这种技术,这种技术基于spring,叫做spring-surf,做了一个胶水层。可以看做小十年前的node吧。 Demo,使用spring-surf框架的系统中一个webscript模块
(此处配套使用的是FreeMarker模板引擎) ==> categorynode.get.desc.xml ==> categorynode.get.js ==> categorynode.get.html.ftl ==> categorynode.get.json.ftl 移动端集成思路&实践:React Native中的桥接React Native目前也是异常火爆,RN程序的运行依赖于Facebook的RN框架。在iOS、Android的模拟器或是真机上,React Native使用的是JavaScriptCore引擎,也就是Safari所使用的JavaScript引擎。但是在iOS上JavaScriptCore并没有使用即时编译技术(JIT),因为在iOS中应用无权拥有可写可执行的内存页(因而无法动态生成代码),在安卓上,理论上是可以使用的。JavaScriptCore引擎也是使用C++编写,在iOS和安卓中,JavaScriptCore都做了一层封装,可以无须关心引擎和系统桥接的那一层。iOS/Android系统通过JavaScriptCore引擎将定制好的各种原生组件注入,如:listview,text等。 Cocos2d-JS中的桥接cocos2dx是游戏开发中非常常用的游戏渲染引擎,有一系列的产品,如:cocos2dx(C++),cocos2d-lua(lua), cocos2d-js(JavaScript)等多个产品。其中最新退出的是cocos2dx的JS版本的cocos2d-js,编写游戏渲染特效代码相比于C++和lua非常方便。对于做需要经常更新的渲染场景,C++是静态语言,每次修改都需要重新编译才能运行,显然是不合适的。自然也就想到了脚本语言,lua和js,两者有些类似,都是动态语言,只需要集成一个运行引擎,提供一个运行的容器即可运行,同时通过引擎注入底层方法供脚本调用即可。lua好处是精简,语法精简,引擎页很小很精简,所以不可避免的代码量会比js多,同时学习成本比较高。js的好处是有ECMAScrtpt的核心,语法比较丰富,同时有支持一些高级属性。在cocos2d-js中,cocos2dx(C++)集成了SpiderMonkey(C++)作为JS运行引擎,中间做了一个胶水层既是JS Binding,通过引擎注入了一个cc的全局对象,映射的是底层C++的一个单例C++实例。表面上写的是JS代码,实际上操作的是底层的C++。cocos2d-js是代码可以运行在多种环境中,当运行的网页环境中时,使用的是cocos2d-html5引擎,底层操作的是canvas;当运行在客户端上时,使用的是cocos2dx引擎,底层操作的是C++,再由C++去操控openGL做绘制和渲染。提供相同的API,对开发者几乎是透明无差异的,开发者只需要关注实现效果即可。达到一套代码,多端运行(网页端,客户端)。 JSPatch技术中的桥接JSPatch是目前比较流行的iOS上的热修复技术,JSPatch 能做到通过 JS 调用和改写 OC 方法最根本的原因是 Objective-C 是动态语言,OC 上所有方法的调用/类的生成都通过 Objective-C Runtime 在运行时进行,我们可以通过类名/方法名反射得到相应的类和方法。JSPatch 的基本原理就是:JS 传递字符串给 OC,OC 通过 Runtime 接口调用和替换 OC 方法。 关键技术之一是 JS 和 OC 之间的消息互传。JSPatch里包含了,一个JS引擎JavaScriptCore(Safari,React Native用的同款)。用到了 JavaScriptCore 的接口,OC 端在启动 JSPatch 引擎时会创建一个 JSContext 实例,JSContext 是 JS 代码的执行环境,可以给 JSContext 添加方法,JS 就可以直接调用这个方法。本质上就是通过JavaScriptCore引擎注入,暴露OC的方法供JS调用来实现动态修改OC的反射。 Demo,iOS热更新,热修复:
详细的JSPatch技术介绍请移步:https://github.com/bang590/JSPatch/wiki 关于JavaScript引擎: 在iOS 或 android 上能够运行的JavaScript 引擎有4个:JavaScriptCore,SpiderMonkey,V8,Rhino。下面这个表格展示各个引擎在iOS 和 Android 的兼容性。
因为iOS平台不支持JIT即时编译,而V8只有JIT模式,所以V8无法在iOS平台使用(越狱设备除外,想体验iOS JIT的同学可以自行越狱)。 所以,目前可以做到横跨iOS和Android双平台的JS引擎,只有两款,即是SpiderMonkey和JavaScriptCore。 JavaScript引擎会受很多东西影响,比如交叉编译器的版本、引擎的版本和操作系统的种类等。 至于如何选择,可以参考:《Part I: How to Choose a JavaScript Engine for iOS and Android Development》 至此,JavaScript从立足于前端,到征战全端的逆袭之路,可以总结为“携引擎以令天下”。 不足之处,还请各位看官轻拍~ 参考文章:bang590/JSPatch中问参考文档 Cocos2d-JS | Cocos2d-x官方参考文档 Alfresco官方参考文档 《Browser Wars: The End or Just the Beginning?》 《Part I: How to Choose a JavaScript Engine for iOS and Android Development》 《React Native 从入门到源码》 |
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