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Qiankun原理詳解JS沙箱是如何做隔離

更新時(shí)間：2022年09月28日 17:05:44 作者：寫代碼的海怪

這篇文章主要為大家介紹了Qiankun原理詳解JS沙箱是如何做隔離示例，有需要的朋友可以借鑒參考下，希望能夠有所幫助，祝大家多多進(jìn)步，早日升職加薪

前言

相信大家也知道 qiankun 有 SnapshotSandbox, LegacySandbox 和 ProxySandbox 這些沙箱，而它們又可以分為單例和多例兩種模式，網(wǎng)上也有很多文章對(duì)其進(jìn)行介紹。

但這些文章的關(guān)注點(diǎn)都是沙箱的環(huán)境恢復(fù)做的事，那 JS 的隔離到底是怎么做到的呢？

換個(gè)問法，當(dāng)我寫 window.a = 1 的時(shí)候，a 是怎么被掛載到這些 XXXSandbox 上的呢？又或者我直接云修改 window.a = 123 時(shí)，JS 沙箱到底是怎么隔離這個(gè) a 的呢？

總不能這樣吧：

window = window.sandbox
window.a = 1 // window.sandbox.a = 1

這篇文章就來簡(jiǎn)單聊聊 qiankun 沙箱那些事。

復(fù)習(xí)一下沙箱

這里我們還是稍微復(fù)習(xí)一下 qiankun 的三大沙箱吧。

SanpshotSandbox

第一種是快照沙箱。

它的原理是：把主應(yīng)用的 window 對(duì)象做淺拷貝，將 window 的鍵值對(duì)存成一個(gè) Hash Map。之后無論微應(yīng)用對(duì) window 做任何改動(dòng)，當(dāng)要在恢復(fù)環(huán)境時(shí)，把這個(gè) Hash Map 又應(yīng)用到 window 上就可以了。大概如下圖所示。

稍微做下小結(jié)：

微應(yīng)用 mount 時(shí)
- 先把上一次記錄的變更 modifyPropsMap 應(yīng)用到微應(yīng)用的全局 window，沒有則跳過
- 淺復(fù)制主應(yīng)用的 window key-value 快照，用于下次恢復(fù)全局環(huán)境
微應(yīng)用 unmount 時(shí)
- 將當(dāng)前微應(yīng)用 window 的 key-value 和快照的 key-value 進(jìn)行 Diff，Diff 出來的結(jié)果用于下次恢復(fù)微應(yīng)用環(huán)境的依據(jù)
- 將上次快照的 key-value 拷貝到主應(yīng)用的 window 上，以此恢復(fù)環(huán)境

LegacySandbox

上面的 SnapshotSandbox 有一個(gè)問題：每次微應(yīng)用 unmount 時(shí)都要對(duì)每個(gè)屬性值做一次 Diff，類似這樣：

for (const prop in window) {
  if (window[prop] !== this.windowSnapshot[prop]) {
    // 記錄微應(yīng)用的變更
    this.modifyPropsMap[prop] = window[prop];
    // 恢復(fù)主應(yīng)用的環(huán)境
    window[prop] = this.windowSnapshot[prop];
  }
}

如果有 1000 個(gè)屬性就要對(duì)比 1000 次，不是那么優(yōu)雅。

LegacySandbox 的想法則是通過監(jiān)聽對(duì) window 的修改來直接記錄 Diff 內(nèi)容，因?yàn)橹灰獙?duì) window 屬性進(jìn)行設(shè)置，那么就會(huì)有兩種情況：

如果是新增屬性，那么存到 addedMap 里
如果是更新屬性，那么把原來的鍵值存到 prevMap，把新的鍵值存到 newMap

（當(dāng)然這里的變量名做了簡(jiǎn)化）

通過 addedMap, prevMap 和 newMap 這三個(gè)變量就能反推出微應(yīng)用以及原來環(huán)境的變化，qiankun 也能以此作為恢復(fù)環(huán)境的依據(jù)。

當(dāng)然這里的監(jiān)聽用到了 ES6 的新語法 Proxy，不過這里先不展開討論，在之后的系列文章上會(huì)會(huì)自己手動(dòng)實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的沙箱。

ProxySandbox

前面兩種沙箱都是單例模式下使用的沙箱。也即一個(gè)頁面中只能同時(shí)展示一個(gè)微應(yīng)用，而且無論是 set 還是 get 依然是直接操作 window 對(duì)象。

在這樣單例模式下，當(dāng)微應(yīng)用修改全局變量時(shí)依然會(huì)在原來的 window 上做修改，因此如果在同一個(gè)路由頁面下展示多個(gè)微應(yīng)用時(shí)，依然會(huì)有環(huán)境變量污染的問題。

為了避免真實(shí)的 window 被污染，qiankun 實(shí)現(xiàn)了 ProxySandbox。它的想法是：

把當(dāng)前 window 的一些原生屬性（如document, location等）拷貝出來，單獨(dú)放在一個(gè)對(duì)象上，這個(gè)對(duì)象也稱為 fakeWindow
之后對(duì)每個(gè)微應(yīng)用分配一個(gè) fakeWindow
當(dāng)微應(yīng)用修改全局變量時(shí)：
- 如果是原生屬性，則修改全局的 window
- 如果是原生屬性，則修改 fakeWindow 里的內(nèi)容
微應(yīng)用獲取全局變量時(shí)：
- 如果是原生屬性，則從 window 里拿
- 如果不是原生屬性，則優(yōu)先從 fakeWindow 里獲取

這樣一來連恢復(fù)環(huán)境都不需要了，因?yàn)槊總€(gè)微應(yīng)用都有自己一個(gè)環(huán)境，當(dāng)在 active 時(shí)就給這個(gè)微應(yīng)用分配一個(gè) fakeWindow，當(dāng) inactive 時(shí)就把這個(gè) fakeWindow 存起來，以便之后再利用。

隔離原理

看完上面，你大概也知道了這些沙箱是怎么恢復(fù)環(huán)境的但是，回到我們的問題：qiankun 是怎么把 a 和這些沙箱聯(lián)系起來呢？也即寫下 window.a = 1 是怎么做到對(duì) a 變量隔離的呢？

這個(gè)邏輯的實(shí)現(xiàn)并不在 qiankun 的源碼里，而是在它所依賴的 import-html-entry 中，這里做一下簡(jiǎn)化：

const executableScript = `
  ;(function(window, self, globalThis){
    ;${scriptText}${sourceUrl}
  }).bind(window.proxy)(window.proxy, window.proxy, window.proxy);
`
eval.call(window, executableScript)

把上面字符串代碼展開來看看：

function fn(window, self, globalThis) {
  // 你的 JavaScript code
}
const bindedFn = fn.bind(window.proxy);
bindedFn(window.proxy, window.proxy, window.proxy);

可以發(fā)現(xiàn)這里的代碼做了三件事：

把要執(zhí)行 JS 代碼放在一個(gè)立即執(zhí)行函數(shù)中，且函數(shù)入?yún)⒂?window, self, globalThis
給這個(gè)函數(shù) 綁定上下文 window.proxy
執(zhí)行這個(gè)函數(shù)，并把上面提到的沙箱對(duì)象 window.proxy 作為入?yún)⒎謩e傳入

因此，當(dāng)我們?cè)?JS 文件里有 window.a = 1 時(shí)，實(shí)際上會(huì)變成：

function fn(window, self, globalThis) {
  window.a = 1;
}
const bindedFn = fn.bind(window.proxy);
bindedFn(window.proxy, window.proxy, window.proxy);

那么此時(shí)，window.a 的 window 就不是全局 window 而是 fn 的入?yún)?window 了。又因?yàn)槲覀儼?window.proxy 作為入?yún)魅?，所?window.a 實(shí)際上為 window.proxy.a = 1。這也正好解釋了 qiankun 的 JS 隔離邏輯。

XXX is undefined

不知道看完上面的實(shí)現(xiàn)，你有沒有發(fā)現(xiàn)問題。

假如現(xiàn)在代碼里有隱式聲明或調(diào)用全局對(duì)象的代碼：

add = (a, b) => {
  return a + b
}
add(1, 2)

當(dāng)這樣調(diào)用 add 時(shí)，上下文 this 則為剛剛綁定的 window.proxy。由于隱式聲明 add 不會(huì)自動(dòng)掛載到 window.proxy 上，所以當(dāng)執(zhí)行 add，eval 就會(huì)報(bào) add is undefined。詳見這個(gè) Issue。

不要覺得這種情況不會(huì)發(fā)生，實(shí)際上，這還是挺常見的：

老舊的第三方 SDK JS 文件
Webpack 插件引入的 JS
公司網(wǎng)關(guān)層自動(dòng)注入的 JS
等等...

我之前就遇到過這種情況：比如下面 Webpack 會(huì)注入腳手架定義好的 CDN 資源重試邏輯：

<script>
  var __JS_RETRY__ = {};
  function __rpReport(data) {
    console.log('__rpReport');
  }
  function __rpJsReport(loadType, msidType, url) {
    console.log('__rpJsReport');
  }
  function __retryPlugin(event) {
    console.log('retryPlugin')
  }
  // 改成下面就可以了
  // window.__JS_RETRY__ = {};
  //
  // window.__rpReport = (data) => {
  //     console.log('__rpReport');
  // }
  //
  // window.__rpJsReport = (loadType, msidType, url) => {
  //     console.log('__rpJsReport');
  // }
  //
  // window.__retryPlugin = (event) => {
  //     console.log('retryPlugin')
  // }
</script>

這個(gè)問題的解決的方法也很簡(jiǎn)單：

把代碼 a = 1 改成 window.a
添加全局聲明 window a

這樣一來，你就得每次打包代碼以及發(fā)布時(shí)執(zhí)行一個(gè)腳本來做這些文本替換，非常麻煩。而京東的新微應(yīng)用框架 MicroApp 則提供了一套插件系統(tǒng)：

它可以讓開發(fā)者在執(zhí)行 JS 前去做代碼文本的替換：

import microApp from '@micro-zoe/micro-app'
microApp.start({
  plugins: {
    // ...
    modules: {
      'appName1': [{
        loader(code, url, options) {
          if (url === 'xxx.js') {
            // 替換有問題的代碼
            code = code.replace('var abc =', 'window.abc =')
          }
          return code
        }
      }],
    }
  }
})

如果要對(duì)接別的團(tuán)隊(duì)的微應(yīng)用時(shí)，而且正好他們有 a = 1 這樣的代碼，那么在加載微應(yīng)用的時(shí)候直接修復(fù)全局變量的問題，不需要通知他們修改，也不失為一種策略吧。

總結(jié)

總結(jié)一下，qiankun 一共有 3 種沙箱：

SnapshotSandbox：記錄 window 對(duì)象，每次 unmount 都要和微應(yīng)用的環(huán)境進(jìn)行 Diff
LegacySandbox：在微應(yīng)用修改 window.xxx 時(shí)直接記錄 Diff，將其用于環(huán)境恢復(fù)
ProxySandbox：為每個(gè)微應(yīng)用分配一個(gè) fakeWindow，當(dāng)微應(yīng)用操作 window 時(shí)，其實(shí)是在 fakeWindow 上操作

要和這些沙箱結(jié)合起來使用，qiankun 會(huì)把要執(zhí)行的 JS 包裹在立即執(zhí)行函數(shù)中，通過綁定上下文和傳參的方式來改變 this 和 window 的值，讓它們指向 window.proxy 沙箱對(duì)象，最后再用 eval 來執(zhí)行這個(gè)函數(shù)。

以上就是Qiankun原理詳解JS沙箱是如何做隔離的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Qiankun原理JS沙箱隔離的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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