关于JavaScript的沙箱模式

从语言学的角度上来说，允许代码无节制地使用全局变量，是最错误的选择之一。而更可怕的，就是一个变量"可能"成为全局的（在未知的时间与地点）。但是这两项，却伴随JavaScript这门语言成功地走到了现在。

也许是限于浏览器应用的规模，所以这一切还迟迟没有酿成灾难。在此之前，出现了两种解决方案。一种是ECMA在新的规范（Edition5）中对此做出了限制，其中最重要的一条便是eval()的使用变得不再随意和无度。而另一种方案，则是相对没有那么官僚与学术的，尽管也拥有一个同样学术的名字：沙箱。

沙箱（Sandbox）并不是一个新东西，即使对于JavaScript来说，也已经存在了相当长的时间。在SpiderMonkeyJS的源代码中，就明确地将一个闭包描述为一个沙箱。这包含着许多潜在的信息：它有一个初始环境，可以被重置，可以被复制，以及最重要的，在它内部的所有操作，不会影响到外部。

当然事实上远非如此。JavaScript里的闭包只是一个"貌似沙箱"的东西--仍然是出于JavaScript早期的语言规范的问题，闭包不得不允许那些"合法泄漏"给外部的东西。而对于这一切无法忍受的前端工程师们，开始寻求另外的解决之道，这其中相对较早的尝试，是基于IFRAME的实践。例如dean.edwards在2006年提出过的方案：

1	a_frames.document.write(

2	"<script>" +

3	"var MSIE/*@cc_on=1@*/;" + // sniff

4	"parent.sandbox=MSIE?this:{eval:function(s){return eval(s)}}" +

5	"<\/script>"

6

);

显然，由于在不同的IFRAME中运行着各自的JavaScript引擎实例，所以上述的方案也意味着沙箱是"引擎"这个级别的：在任何一个沙箱中的崩溃，将导致该引擎以及对应IFRAME崩溃。但--理论上说--不会影响整个浏览器。

问题是，这并不那么理想。往往的，引擎会导致整个浏览器锁在那里，例如用alert()弹出一个对话框而又因为某种意外失去了焦点。又或者单个的IFRAME会导致全局的CPU被耗光，例如一个死循环。于是更加复杂的方案--在JavaScritp中包含一个完整的执行器--出现了。最有名的则是NarrativeJavaScript，它内建了一个执行器，用于逐行地解释执行JavaScript代码，这使得它可以控制所有的代码执行序列，或者随时重置整个执行引擎--如同一个沙箱所要做的那样。

这一切或者太过依赖于环境，又或者太过复杂，但都不乏追随者。例如jsFiddle这个项目在"嵌入或装载"这样的路子上就已经有了不俗的成绩。但是，YUI在新版本中却给出了它自己的选择：以更加明确的编程约定，来实现应用级别的沙箱。这包括一个非常简单的、新的YUI语法：

1	YUI().use( 'dom-base' , function (Y) {

2	// Y是一个新的沙箱

3

});

在'dom-base'位置上，可以是1到N个字符串，表明一个需要在沙箱中装载的模块列表。这可以是沙箱的初始列表，或者后续的callback函数(亦即是用户代码)所需依赖的模块列表。在这种实现方案中，YUI为每个沙箱维护各自的装载模块列表和上下文环境中的变量、成员。但是出于JavaScript语言自己的局限，这个沙箱依然是相当脆弱的。例如下一示例中沙箱内的代码就会污染到全局：

1	YUI().use( '' , function (Y) {

2	abc =1234; //<--这里可能导致一个全局变量'abc'被隐式地声明

3

});

同样，在上述的沙箱里也可以使用类似window、document等全局变量、修改它们的成员或无限制地调用方法（例如使用setTimeout()来创建时钟）。所以YUI的沙箱事实上是靠"规约"来约束的，而不是真正意义上的沙箱。当然，这也意味着，如果用户能按照规约来处理沙箱内的代码，那么也就能自由地享用它带来的便利：安全、移植和有效的隔离副作用。

而我们再穷究其根底，YUI沙箱的实质不过是一行：

1	// codefromyui.js

2	// -mod.fn(this,name)

3	mod.entryFunc(sandbox, modName);

其实际含义是：

mod：沙箱当前装载的模块；
entryFunc:上述模块的入口函数；
sandbox：当前的沙箱的实例，即YUI()返回值；
modName：模块名

除了依赖关系（以及可能需要的异步加载）之外，YUI沙箱环境仅是用下面的代码来简单地调用callback函数：

1	callback(Y, response);

然而这些需求的实现并不那么复杂。首先，我们设定数据结构mod为一个对象：

1	{ name:modName,fn:entryFunc,req:[],use:[]}

则一个环境对象env，将包括多个mod(将它们处理成对象而非数组，主要是便于使用名字来索引模块)和以及对它们进行管理操作的方法：

1	{ mods:{},used:{},add:...,use:...}

最后，所谓一个沙箱sandbox，就是上述环境对象的一个实例，并在初始时sandbox.mods与sandbox.used为空。由此简单的实现为：

01

/**

02	* tinysandboxframework

03	* mirrorfromYUI3byaimingoo.

04

**/

05	function Sandbox() {

06	if (!( this instanceof arguments.callee)) return new arguments.callee();

07	this .mods = this .mods ||{};

08	this .used ={};

09

}

10	Sandbox.prototype ={

11	add: function (modName, entryFunc,reqArr,useArr){

12	this .mods[modName] ={fn:entryFunc,req:reqArr,use:useArr}

13

},

14	use: function () {

15	var mods =[].slice.call(arguments,0); // 0..length-2ismodNames

16	var callback =mods.pop(); // length-1iscallback

17	var recursive_load = function (name, mod){

18	if (! this .used[name] &&(mod= this .mods[name])) {

19	mod.req.forEach(recursive_load, this );

20	mod.fn( this , name);

21	mod.use.forEach(recursive_load, this );

22	this .used[name] = true ;

23

}

24

}

25	mods.forEach(recursive_load, this );

26	callback( this );

27

}

28

}

现在我们来尝试一个与YUI类似的语法风格：

1	Sandbox().use( '' , function (){

2	alert( 'user code.' );

3

});

或者，先向整个Sandbox环境注册一些模块（在真实的框架实现中，这一步可能是通过框架的装载器来初始化）：

01	// fortest,entryofmods

02	f1 = function () {alert( 'f1' ) };

03	f2 = function () {alert( 'f2' ) };

04	f3 = function () {alert( 'f3' ) };

05	// modsforglobal/commonenv.

06	Sandbox.prototype.mods ={

07	'core' : {fn:f1,req:[],use:[]},

08	'oo' : {fn:f2,req:[ 'core' ], use:[ 'xml' ] },

09	'xml' : {fn:f3,req:[],use:[]}

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}

然后再尝试在一个沙箱实例中运行代码：

1	// f1->f2->f3->usercode

2	Sandbox().use( 'oo' , function (){

3	alert( 'user code.' );

4

});

其实即便是上述代码中用于处理模块依赖的逻辑，也并不是什么"神奇的"代码或者技巧。除开这些，这样的沙箱隔离泄露的能力还抵不过一个嵌入式DSL语言。而后者所应用的技巧很简单，看不出什么花招：

1	with (YUI()) this .eval( "... mod_context..." );

这样一来，在mod_context里的代码就只会在YUI()的一个实例中造成污染了。当然，仍然是源于JavaScript的限制，我们还是无法避免一个变量泄露到全局--除非，我们回到jsinjs这个项目，真的在环境中重新初始化一个js引擎。

从这一意义上来说，引擎级别的沙箱与操作系统的进程一样，带来的是终级的解决方案，所以Chrome、IE等等主流浏览器纷纷有了"独立进程"模式。而在这样的背景之下，试图用"框架内置沙箱"来改善ECMAScripted3中一些设计疏失的种种努力，不过是一张张空头的支票罢了。

甚至，用这本支票签完单也未必有人会收的。