从前端到全端：JavaScript逆袭之路

背景

近年来，前端技术突飞猛进，前端已经不只仅是网页，更多的开始由狭义向广义发展。 前后涌现出了具有后端能力的node，具有移动开发能力的react native，具有游戏渲染能力的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如何作到上天入地无所不能?JavaScript真的能一统江湖吗?

领域

表明技术

web前端

各种MVVM框架，recat，angular，vue...

故事要从JavaScript的由来讲起。

乱世出英雄：

JavaScript的诞生

背景：

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，普遍应用于企业级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。名闻遐迩。

1994年Netscape公司成立，并推出了本身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，并很快发布了本身的 Internet Explorer 1.0。

1995年，当时在Netscape就任的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”，将其临时更名为“JavaScript”，往后这成为大众对这门语言有诸多误解的缘由之一。

JavaScript最初受Java启发而开始设计的，目的之一就是“看上去像Java”，所以语法上有相似之处，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。

因此，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、宝蓝等公司组织及我的组成的技术委员会在ECMA(欧洲计算机制造商协会)肯定定义了一种名叫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，便是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实现应包含三个部分：

名称

描述

ECMAScript

（语言核心）

便是基本语法，代码块，做用域，数据类型等。

在网景导航2.0和IE 3.0出现以后的几年间，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。这场浏览器之战到如今还在继续，如下一张图看清楚过程。

从浏览器之战能够看出，各家浏览器比拼的大体两个方面视觉体验(渲染排版)和速度(脚本运行)。

因此一个完整的浏览器组成，至少包含两个部分：

浏览器

组成部分

描述

排版引擎

（内核）

全称是Layout engine，也称为浏览器内核（web browser engine）、页面渲染引擎（rendering engine）或样版引擎）是一种软件组件，负责获取标记式内容（如HTML、XML及图像文件等等）、整理信息（如CSS及XSL等），并将排版后的内容输出至显示器或打印机。全部网页浏览器、电子邮件客户端以及其它须要根据表示性的标记语言（Presentational markup）来显示内容的应用程序都须要排版引擎。

JavaScript引擎

JavaScript引擎是一个专门处理JavaScript脚本的虚拟机，通常会附带在网页浏览器之中。常见的有SpiderMonkey，V8等。

补充一个市面常见浏览器的内核和JavaScript引擎搭配：

浏览器名称

排版引擎

（内核）

JavaScript引擎

Google Chrome

使用webkit排版，借鉴Safari和Firefox部分红果

V8

其余JavaScript引擎，Rhino，由Mozilla基金会管理，开放源代码，彻底以Java编写，能够看作SpiderMonkey的Java版。 注意：webkit不仅仅只是一个排版引擎，webkit = 排版引擎 + JavaScript引擎。 > 因此，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。无论是浏览器环境中是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，常常以猴子命名技术，因此看到带Monkey的，十有八九估计是他们搞的。)

诺曼底登录：

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自身具有的能力，而是浏览器native实现，而后经过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]的便是：

讲道理：

一、JavaScript运行 → 依赖于JavaScript引擎 ← 浏览器集成了JavaScript引擎，同时经过JavaScript引擎注入native代码工JS脚本使用

二、发散一下思惟，只要有JavaScript引擎，就能运行JS脚本，无论有没有浏览器!只是缺乏浏览器提供的alert，window等方法。

三、既然浏览器能够往JavaScript引擎中注入代码，赋予JS脚本在网页中特殊的能力，同理咱们能够本身集成JavaScript引擎，本身定义本身的方法往JavaScript引擎中注入，赋予JS更多更强的自定义能力!

注入的关键是：值类型相互对应，Obj映射class的一个实例，function映射一个句柄或者引用

JavaScript

C++

Java

number

int/long/float/double

int/long/float/double

JAVASCRIPT数值型中的坑

JavaScript内部，全部数字都是以64位浮点数形式储存，即便整数也是如此。因此，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，全部数字都是小数(64位浮点数)。容易形成混淆的是，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，而后再进行运算。因为浮点数不是精确的值，因此涉及小数的比较和运算要特别当心。尽可能避免使用JavaScript作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。

*第1位：符号位，0表示正数，1表示负数

*第2位到第12位：储存指数部分

*第13位到第64位：储存小数部分(即有效数字) 符号位决定了一个数的正负，指数部分决定了数值的大小，小数部分决定了数值的精度。 IEEE 754规定，有效数字第一位默认老是1，不保存在64位浮点数之中。也就是说，有效数字老是1.xx...xx的形式，其中xx..xx的部分保存在64位浮点数之中，最长可能为52位。所以，JavaScript提供的有效数字最长为53个二进制位(64位浮点的后52位+有效数字第一位的1)。

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，均可以精确表示。 而大部分的后端语言，C++、Java、Python等的long型都是能够支持到64位，所以long型数据从后端语言传给JavaScript会发生低位截断。遇到这种状况通常使用String处理，如须要在JavaScript中作long型计算，须要自行实现计算器。

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，若是本身的程序使用的是C++能够很方便的进行注入，若是是OC，可使用OC和C++混编的形式。 其余语言怎么破? 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。若是没有，则须要使用多一层桥接，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

咱们都知道nodeJS，可是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，好比网络，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建立完的实例。而后实现了一个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并没有异样，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，获得一个实例对象。无论是装载JS模块仍是装载C++模块，获得的均可以看作是一个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，若是找到了则返回该module object，若是没找到再执行上面的装载流程。 这就是node的基本原理：C++封装底层操做，经过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?是否是Java就必须是静态语言的玩法，没有办法像C++之类的，可使用JS的动态特性? 固然不是。这个时候，咱们须要提及前面介绍过的一个JS引擎 Rhino，Rhino是彻底由Java编写，可想而知，Rhino几乎就是为Java应用而生的。 用法是这样：

一、首先在咱们的Java应用中集成Rhino;

二、全部的IO操做，网络操做等，都封装成service，并提供增删改查，setter && getter等多种方法

三、经过spring，把这些service bean注入到Rhino中;

四、把业务逻辑写到JS代码中，JS代码调用多个已注入的Java service处理业务逻辑，拼装数据返回!

好处：修改业务逻辑不须要修改Java代码，也就是不须要从新编译和部署，只须要刷新下跑在Rhino中的JS代码便可。以往Java应用的一个痛点是部署，须要从新编译，打包，部署重启服务器，如今以这种形式开发，能够达到服务端的热更新和热部署。既能够享有Java服务的稳定性和可靠性，又能够享有JS的灵活性。 这种技术和用法在差很少十年前就有过，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，叫作spring-surf，作了一个胶水层。能够看作小十年前的node吧。

Demo，使用spring-surf框架的系统中一个webscript模块。

一、categorynode.get.xml定义URL拦截器和权限控制;

二、.get指明是处理GET请求，RESTful;

三、在categorynode.get.js中调用已注入的Java Bean处理业务逻辑;

四、若为网页请求返回.html.ftl，若为Ajax，返回.json.ftl;

(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。可是在iOS上JavaScriptCore并无使用即时编译技术(JIT)，由于在iOS中应用无权拥有可写可执行的内存页(于是没法动态生成代码)，在安卓上，理论上是可使用的。JavaScriptCore引擎也是使用C++编写，在iOS和安卓中，JavaScriptCore都作了一层封装，能够无须关心引擎和系统桥接的那一层。iOS/Android系统经过JavaScriptCore引擎将定制好的各类原生组件注入，如：listview，text等。

Cocos2d-JS中的桥接

cocos2dx是游戏开发中很是经常使用的游戏渲染引擎，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很是方便。对于作须要常常更新的渲染场景，C++是静态语言，每次修改都须要从新编译才能运行，显然是不合适的。天然也就想到了脚本语言，lua和js，二者有些相似，都是动态语言，只须要集成一个运行引擎，提供一个运行的容器便可运行，同时经过引擎注入底层方法供脚本调用便可。lua好处是精简，语法精简，引擎页很小很精简，因此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++)做为JS运行引擎，中间作了一个胶水层既是JS Binding，经过引擎注入了一个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，实际上操做的是底层的C++。cocos2d-js是代码能够运行在多种环境中，当运行的网页环境中时，使用的是cocos2d-html5引擎，底层操做的是canvas;当运行在客户端上时，使用的是cocos2dx引擎，底层操做的是C++，再由C++去操控openGL作绘制和渲染。提供相同的API，对开发者几乎是透明无差别的，开发者只须要关注实现效果便可。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 能作到经过 JS 调用和改写 OC 方法最根本的缘由是 Objective-C 是动态语言，OC 上全部方法的调用/类的生成都经过 Objective-C Runtime 在运行时进行，咱们能够经过类名/方法名反射获得相应的类和方法。JSPatch 的基本原理就是：JS 传递字符串给 OC，OC 经过 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 引擎时会建立一个 JSContext 实例，JSContext 是 JS 代码的执行环境，能够给 JSContext 添加方法，JS 就能够直接调用这个方法。本质上就是经过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：

一、集成JavaScriptCore引擎;

二、经过引擎，桥接JS和OC;

三、经过JS修改OC反射。

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 上可以运行的JavaScript 引擎有4个：JavaScriptCore，SpiderMonkey，V8，Rhino。下面这个表格展现各个引擎在iOS 和 Android 的兼容性。

JavaScript引擎

iOS

Android

JavaScriptCore

Interpreter only（仅解释器模式）

Interpreter and JIT（解释器模式和即时编译模式）

由于iOS平台不支持JIT即时编译，而V8只有JIT模式，因此V8没法在iOS平台使用(越狱设备除外，想体验iOS JIT的同窗能够自行越狱)。 因此，目前能够作到横跨iOS和Android双平台的JS引擎，只有两款，便是SpiderMonkey和JavaScriptCore。 JavaScript引擎会受不少东西影响，好比交叉编译器的版本、引擎的版本和操做系统的种类等。

至于如何选择，能够参考:《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，能够总结为“携引擎以令天下”。 不足之处，还请各位看官轻拍~

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