基礎(chǔ)知識
SpiderMonkey 簡介
和其他的 JavaScript 引擎一樣，SpiderMonkey 不直接提供像 DOM 這樣的對象，而是提供解析，執(zhí)行 JavaSccript 代碼，垃圾回收等機制。SpidlerMonkey 是一個在 Mozilla 之下的開源項目，要使用 SpiderMonkey，需要下載其源碼，然后編譯為靜態(tài) / 動態(tài)庫使用。
要在自己的應(yīng)用程序中使用 SpiderMonkey，首先需要了解以下三個核心概念：
運行時環(huán)境運行時環(huán)境是所有 JavaScript 變量，對象，腳本以及代碼的上下文所存在的空間。每一個上下文對象，以及所有的對象均存在于此。一般應(yīng)用僅需要一個運行時即可。
上下文上下文即腳本執(zhí)行的環(huán)境，在 SpiderMonkey 中，上下文可以編譯執(zhí)行腳本，可以存取對象的屬性，調(diào)用 JavaScript 的函數(shù)，轉(zhuǎn)換類型，創(chuàng)建 / 維護對象等。幾乎所有的 SpiderMonkey 函數(shù)都需要上下文作為其第一個參數(shù) (JSContext *)。
上下文與線程密不可分，一般來講，單線程應(yīng)用可以使用一個上下文來完成所有的操作，每一個上下文每次只能完成一個操作，所有在多線程應(yīng)用中，同一時刻只能有一個線程來使用上下文對象。一般而言，多線程應(yīng)用中，每個線程對應(yīng)一個上下文。
全局對象全局對象包含 JavaScript 代碼所用到的所有類，函數(shù)，變量。在 DOM 操作中，我們使用的：
事實上使用的是全局變量 window 的一個屬性 alter( 這個屬性正好是一個函數(shù) )，事實上上邊的語句在執(zhí)行時會別解釋為：
window.alter("something");
|
三者的關(guān)系如下圖所示：
圖 1. 引擎內(nèi)部結(jié)構(gòu)依賴關(guān)系
安裝 SpiderMonkey
首先從 SpiderMonkey 的代碼庫中下載其源碼包 js-1.7.0.tar.gz 本文在 Linux 環(huán)境下編譯，SpiderMonkey 的編譯安裝很容易：
# 解壓縮
tar xvzf js-1.7.0.tar.gz
# 切換至源碼目錄
cd js-1.7.0/src
# 編譯
make -f Makefile.ref
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編譯完成之后，會生成一個新的目錄，這個目錄的名稱依賴于平臺，比如在 Linux 下，名稱為：Linux_All_DBG.OBJ，其中包含靜態(tài)鏈接庫 libjs.a 和動態(tài)鏈接庫 libjs.so 等。本文后續(xù)的編譯環(huán)境就需要依賴于我們此處編譯出來的庫文件。應(yīng)該注意的是，此處編譯出來的庫文件包含對調(diào)試的支持，體積較大，在應(yīng)用程序發(fā)布時，可以去掉這些調(diào)試支持，使用下列重新編譯庫：
# 創(chuàng)建非 debug 模式的庫
make BUILD_OPT=1 -f Makefile.ref
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Windows 及其他平臺的編譯此處不再贅述，讀者可以自行參考 SpiderMonkey 的官方文檔。
JavaScript 對象與 C 對象間的轉(zhuǎn)換關(guān)系
JavaScript 是一門弱類型的語言，變量的值的類型在運行時才確定，而且可以在運行時被修改為其他類型的變量；而 C 語言，是一門靜態(tài)類型的語言，變量類型在編譯時就已經(jīng)確定。因此，這兩者之間變量的互訪就有了一定的難度，SpiderMonkey 提供了一個通用的數(shù)據(jù)類型 jsval 來完成兩者之間的交互。
事實上，在 C 代碼中定義的 jsval 類型的變量可以是 JavaScript 中的字符串，數(shù)字，對象，布爾值，以及 null 或者 undefined?；谶@個類型，SpiderMonkey 提供了大量的類型判斷及類型轉(zhuǎn)換的宏和函數(shù)。可以參看下表：
表 1. JavaScript 對象與 C 對象轉(zhuǎn)換表
| JavaScript 類型 |
jsval 類型判斷 |
jsval 常量 |
jsval 轉(zhuǎn)化 |
| null |
JSVAL_IS_NULL(v) |
JSVAL_NULL |
|
| Undefined |
JSVAL_IS_VOID(v) |
JSVAL_VOID |
|
| Boolean |
JSVAL_IS_BOOLEAN(v) |
JSVAL_TRUE,
JSVAL_FALSE,
BOOLEAN_TO_JSVAL(b) |
JSVAL_TO_BOOLEAN(v) |
| number |
JSVAL_IS_NUMBER(v),
JSVAL_IS_INT(v),
JSVAL_IS_DOUBLE(v) |
INT_TO_JSVAL(i),
DOUBLE_TO_JSVAL(d) |
JSVAL_TO_INT(v),
JSVAL_TO_DOUBLE(v) |
| string |
JSVAL_IS_STRING(v) |
STRING_TO_JSVAL(s) |
JSVAL_TO_STRING(v),
JS_GetStringChars(s),
JS_GetStringLength(s) |
object |
JSVAL_IS_OBJECT(v)
&& JSVAL_IS_NULL(v) |
OBJECT_TO_JSVAL(o) |
JSVAL_TO_OBJECT(v) |
應(yīng)該注意的是，jsval 有一定的缺陷：
- jsval 并非完全的類型安全，在進行類型轉(zhuǎn)換之前，你需要明確被轉(zhuǎn)換的對象的真正類型，比如一個變量的值為 number 類型，而對其做向字符串的轉(zhuǎn)化，則可能引起程序崩潰。解決方法是，在轉(zhuǎn)換之前，先做判斷。
- jsval 是 SpiderMonkey 垃圾回收機制的主要目標(biāo)，如果 jsval 引用一個 JavaScript 對象，但是垃圾收集器無法得知這一點，一旦該對象被釋放，jsval 就會引用到一個懸空指針。這樣很容易使得程序崩潰。解決方法是，在引用了 JavaScript 對象之后，需要顯式的告知垃圾收集器，不引用時，再次通知垃圾收集器。
簡單示例
基本代碼模板
基本流程
使用 SpiderMonkey，一般來講會使用以下流程：
- 創(chuàng)建運行時環(huán)境
- 創(chuàng)建一個 / 多個上下文對象
- 初始化全局對象
- 執(zhí)行腳本，處理結(jié)果
- 釋放引擎資源
在下一小節(jié)詳細說明每個流程
代碼模板
使用 SpiderMonkey，有部分代碼是幾乎每個應(yīng)用程序都會使用的，比如錯誤報告，初始化運行時環(huán)境，上下文，全局變量，實例化全局變量等操作。這里是一個典型的模板：
清單 1. 必須包含的頭文件
引入 jsapi.h，聲明引擎中的所用到的記號，結(jié)構(gòu)體，函數(shù)簽名等，這是使用 SpiderMonkey 所需的唯一一個接口文件 ( 當(dāng)然，jsapi.h 中不可能定義所有的接口，這些文件在 jsapi.h 頭部引入 jsapi.h，如果對 C 語言的接口，頭文件引入方式不熟悉的讀者，請參閱相關(guān)資料 )。
清單 2. 全局變量聲明
/* 全局變量的類聲明 */
static JSClass global_class = {
"global",
JSCLASS_GLOBAL_FLAGS,
JS_PropertyStub,
JS_PropertyStub,
JS_PropertyStub,
JS_PropertyStub,
JS_EnumerateStub,
JS_ResolveStub,
JS_ConvertStub,
JS_FinalizeStub,
JSCLASS_NO_OPTIONAL_MEMBERS
};
|
JSClass 是一個較為重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，定義了 JavaScript 對象的基本結(jié)構(gòu) ---“類”，這個類可以通過 SpiderMonkey 引擎來實例化為對象。JS_PropertyStub 是 JS_PropertyOp 類型的變量，這里的 JS_PropertyStub 是為了提供一個默認(rèn)值。JS_PropertyOp 可以用做對象的 setter/getter 等的，這些內(nèi)容我們將在后邊的章節(jié)詳細討論。
清單 3. 錯誤處理函數(shù)
/* 錯誤處理函數(shù)，用于回調(diào)，打印詳細信息 */
void report_error(JSContext *cx, const char *message, JSErrorReport *report){
fprintf(stderr, "%s:%u:%s\n",
report->filename ? report->filename : "<no filename>",
(unsigned int) report->lineno,
message);
}
|
定義好這些結(jié)構(gòu)之后，我們需要實例化這些結(jié)構(gòu)，使之成為內(nèi)存對象，流程如下：
清單 4. 主流程
int main(int argc, char *argv[]){
JSRuntime *runtime;
JSContext *context;
JSObject *global;
// 創(chuàng)建新的運行時 8M
runtime = JS_NewRuntime(8L * 1024L * 1024L);
if (runtime == NULL){
return -1;
}
// 創(chuàng)建新的上下文
context = JS_NewContext(runtime, 8*1024);
if (context == NULL){
return -1;
}
//
JS_SetOptions(context, JSOPTION_VAROBJFIX);
// 設(shè)置錯誤回調(diào)函數(shù) , report_error 函數(shù)定義如上
JS_SetErrorReporter(context, report_error);
// 創(chuàng)建一個新的 JavaScript 對象
global = JS_NewObject(context, &global_class, NULL, NULL);
if (global == NULL){
return -1;
}
// 實例化 global, 加入對象，數(shù)組等支持
if (!JS_InitStandardClasses(context, global)){
return -1;
}
//
// 使用 global, context 等來完成其他操作，用戶定制代碼由此開始
//
// 釋放上下文對象
JS_DestroyContext(context);
// 釋放運行時環(huán)境
JS_DestroyRuntime(runtime);
// 停止 JS 虛擬機
JS_ShutDown();
return 0;
}
|
用戶自己的代碼從上邊代碼中部注釋部分開始，用戶代碼可以使用此處的 context 對象及預(yù)設(shè)過一定屬性，方法的 global 對象。
執(zhí)行 JavaScript 代碼
執(zhí)行 JavaScript 代碼片段
執(zhí)行 JS 最簡單的方式，是將腳本作為字符串交給引擎來解釋執(zhí)行，執(zhí)行完成之后釋放臨時的腳本對象等。SpiderMonkey 提供一個 JS_EvaluateScript 函數(shù)，原型如下：
清單 5. 執(zhí)行 JS 代碼的函數(shù)原型
JSBool JS_EvaluateScript(JSContext *cx, JSObject *obj,
const char *src, uintN length, const
char *filename,
uintN lineno, jsval *rval);
|
使用這個函數(shù)，需要提供上下文，全局變量，字符串形式的腳本，腳本長度及返回值指針，腳本名和行號參數(shù)可以填空值 ( 分別為 NULL 和 0)。如果函數(shù)返回 JS_TRUE，表示執(zhí)行成功，執(zhí)行結(jié)果存放在 rval 參數(shù)中，否則執(zhí)行失敗，rval 中的值為 undefined。我們可以具體來看一個例子：
清單 6. 執(zhí)行 JS 代碼片段
char *script = "(function(a, b){return a * b;})(15, 6);";
jsval rval;
status = JS_EvaluateScript(context, global, script, strlen(script)\
, NULL, 0, &rval);
if (status == JS_TRUE){
jsdouble d;
JS_ValueToNumber(context, rval, &d);
printf("eval result = %f\n", d);
}
|
執(zhí)行結(jié)果為：
編譯 JavaScript 代碼
通常，我們可能會多次執(zhí)行一段腳本，SpiderMonkey 可以將腳本編譯成 JSScript 對象，然后可以供后續(xù)的多次調(diào)用?，F(xiàn)在來看一個例子，使用 C 代碼編譯一個 JavaScript 腳本，然后運行這個腳本。
清單 7. 從文件加載并執(zhí)行腳本
JSBool evalScriptFromFile(JSContext *cntext, const
char *file){
JSScript *script;
JSString *jss;
JSBool status;
jsval value;
//get the global object
JSObject *global = JS_GetGlobalObject(context);
//compile the script for further using
script = JS_CompileFile(context, global, file);
if (script == NULL){
return JS_FALSE;
}
//execute it once
status = JS_ExecuteScript(context, global, script, &value);
jss = JS_ValueToString(context, value);
printf("eval script result is : %s\n", JS_GetStringBytes(jss));
//destory the script object
JS_DestroyScript(context, script);
return status;
}
|
這里傳遞給函數(shù) evalScriptFromFile的 JSContext* 參數(shù)為外部創(chuàng)建好的 Context 對象，創(chuàng)建的方法參看上一節(jié)。
清單 8. 執(zhí)行
JSBool status = evalScriptFromFile(context, "jstest.js");
if (status == JS_FALSE){
fprintf(stderr, "error while evaluate the script\n");
}
|
假設(shè)我們將如下腳本內(nèi)容保存進一個腳本 jstest.js:
清單 9. jstest.js 腳本內(nèi)容
varPerson = function(name){
var _name_ = name;
this.getName = function(){
return _name_;
}
this.setName = function(newname){
_name_ = newname;
}
}
varjack = new Person("jack");
jack.setName("john");
// 最后一句將作為腳本的執(zhí)行結(jié)果返回給 C 代碼
jack.getName();
|
jack 對象的名字現(xiàn)在設(shè)置為了”john”, 腳本的最后一條語句的值將作為腳本的返回值返回到 C 代碼處，并打印出來：
eval script result is : john
|
C 與 JavaScript 的交互
C 程序調(diào)用 JavaScript 函數(shù)
由于兩者的數(shù)據(jù)類型上有較大的差異，因此無法直接從 C 代碼中調(diào)用 JavaScript 代碼，需要通過一定的轉(zhuǎn)化，將 C 的變量轉(zhuǎn)換為 JavaScript 可以設(shè)別的變量類型，然后進行參數(shù)的傳遞，返回值的處理也同樣要經(jīng)過轉(zhuǎn)換。
我們在 JavaScript 中定義一個函數(shù) add，這個函數(shù)接受兩個參數(shù)然后返回傳入的兩個參數(shù)的和。定義如下：
清單 10. JavaScript 版本的 add
function add(x, y){
return x + y;
}
|
然后，我們在 C 語言中根據(jù)名稱調(diào)用這個 JS 函數(shù)：
清單 11. 從 C 代碼中調(diào)用 JavaScript 函數(shù)
JSBool func_test(JSContext *context){
jsval res;
JSObject *global = JS_GetGlobalObject(context);
jsval argv[2];
//new 2 number to pass into the function "add" in script
JS_NewNumberValue(context, 18.5, &res);
argv[0] = res;
JS_NewNumberValue(context, 23.1, &res);
argv[1] = res;
JS_CallFunctionName(context, global, "add", 2, argv, &res);
jsdouble d;
//convert the result to jsdouble
JS_ValueToNumber(context, res, &d);
printf("add result = %f\n", d);
return JS_TRUE;
}
|
這里需要注意的是，JS_CallFunctionName 函數(shù)的參數(shù)列表：
清單 12. JS_CallFunctionName 原型
JSBool JS_CallFunctionName(JSContext *cx, JSObject *obj,
const char *name, uintN argc, jsval *argv, jsval *rval);
|
表 2. JS_CallFunctionName 參數(shù)列表含義
| 名稱 |
類型 |
類型描述 |
cx |
JSContext * |
上下文定義 |
obj |
JSObject * |
調(diào)用該方法的對象 |
name |
const char * |
函數(shù)名 |
argc |
uintN |
函數(shù)參數(shù)個數(shù) |
argv |
jsval * |
函數(shù)實際參數(shù)形成的數(shù)組 |
rval |
jsval * |
返回值 |
參數(shù)中的 argv 是一個 jsval 形成的數(shù)組，如果直接傳遞 C 類型的值，則很容易出現(xiàn) core dump(Linux 下的段錯誤所導(dǎo)致 )，因此，需要 JS_NewNumberValue 函數(shù)轉(zhuǎn)換 C 語言的 double 到 number( 原因見對象轉(zhuǎn)換小節(jié) )。
JavaScript 程序調(diào)用 C 函數(shù)
從 JS 中調(diào)用 C 函數(shù)較上一節(jié)為復(fù)雜，我們來看一個較為有趣的例子：SpiderMonkey 中原生的 JavaScript 的全局變量中沒有 print 函數(shù)，我們可以使用 C 的 printf 來實現(xiàn)這個功能。我們定義了一個函數(shù) print, print 使用 logging 函數(shù)，而 logging 函數(shù)是定義在 C 語言中的，接受一個字符串作為參數(shù)，打印這個字符串到標(biāo)準(zhǔn)輸出上 :
清單 13. JavaScript 調(diào)用 C 函數(shù)
//log user log in information
logging("user jack login on 2010/7/6");
//user do nothing else
nothing();
//log user log out information
logging("user jack logout on 2010/7/7");
function print(){
for (vari = 0; i < arguments.length; i++){
logging(arguments[i]);
}
}
print("hello", "all", "my", "friend");
|
在 C 語言中，我們定義 logging 函數(shù)和 nothing 函數(shù)的原型如下：
清單 14. C 函數(shù)的實現(xiàn)
/**
* define an exposed function to be used in scripts
* print out all the incoming arguments as string.
*/
static JSBool logging(JSContext *context, JSObject *object, uintN argc,
jsval *argv, jsval *value){
int i = 0;
JSString *jss;
for(i = 0; i < argc; i++){
jss = JS_ValueToString(context, argv[i]);
printf("message from script environment : %s\n", \
JS_GetStringBytes(jss));
}
return JS_TRUE;
}
/**
* define an exposed function to be used in scripts
* do nothing but print out a single line.
*/
static JSBool nothing(JSContext *context,
JSObject *object, uintN argc, jsval *argv, jsval *value)
{
printf("got nothing to do at all\n");
return JS_TRUE;
}
|
從函數(shù)的簽名上可以看出，C 中暴露給 JS 使用的函數(shù)，參數(shù)的個數(shù)，及對應(yīng)位置上的類型，返回值都是固定的。所有的從 C 中暴露給 JS 的函數(shù)都需要“實現(xiàn)這個接口”。
定義好了函數(shù)之后，還需要一些設(shè)置才能在 JS 中使用這些函數(shù)。首先定義一個 JSFunctionSpec 類型的數(shù)組，然后通過 JS_DefineFunctions 將這些函數(shù)放到 global 對象上，然后在 JS 代碼中就可以訪問上邊列出的 C 函數(shù)了。具體步驟如下：
清單 15. 注冊函數(shù)列表
static JSFunctionSpec functions[] = {
{"logging", logging, LOG_MINARGS, 0, 0},
{"nothing", nothing, NOT_MINARGS, 0, 0},
{0, 0, 0, 0, 0}
};
//define function list here
if (!JS_DefineFunctions(context, global, functions)){
return -1;
}
|
運行結(jié)果如下：
message from script environment : user jack login on 2010/7/6
got nothing to do at all
message from script environment : user jack logout on 2010/7/7
message from script environment : hello
message from script environment : all
message from script environment : my
message from script environment : friend
|
在 C 程序中定義 JavaScript 對象
在 SpiderMonkey 中，在 JavaScript 中使用由 C 語言定義的對象較為復(fù)雜，一旦我們可以定義對象，使得兩個世界通過 JS 交互就變得非常簡單而有趣，很容易使用這樣的方式來定制我們的應(yīng)用，在系統(tǒng)發(fā)布之后仍然可以輕松的修改系統(tǒng)的行為。
首先，我們要定義好基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，即我們要暴露給 JS 世界的對象的屬性，結(jié)構(gòu)；然后，使用 JSAPI 定義這個對象的屬性；然后，使用 JSAPI 定義對象的方法；最后，創(chuàng)佳這個對象，并綁定其屬性表和方法列表，放入全局對象。
假設(shè)我們有這樣一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用來表述一個人的簡單信息 :
清單 16. PersionInfo 結(jié)構(gòu)
typedef struct{
char name[32];
char addr[128];
}PersonInfo;
|
定義屬性表為枚舉類型：
清單 17. 屬性表
enum person{
NAME,
ADDRESS
};
|
我們需要將 C 語言原生的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義為 JSAPI 所識別的那樣：
清單 18. 屬性定義
//define person properties
JSPropertySpec pprops[] = {
{"name", NAME, JSPROP_ENUMERATE},
{"address", ADDRESS, JSPROP_ENUMERATE},
{0}
};
|
清單 19. 方法定義
//define person methods
JSFunctionSpec pfuncs[] = {
{"print", printing, 0},
{"getName", getName, 0},
{"setName", setName, 0},
{"getAddress", getAddress, 0},
{"setAddress", setAddress, 0},
{0}
};
|
清單 20. 類定義
//define person class (JSClass)
JSClass pclass = {
"person", 0,
JS_PropertyStub, JS_PropertyStub, JS_PropertyStub, JS_PropertyStub,
JS_EnumerateStub, JS_ResolveStub, JS_ConvertStub, JS_FinalizeStub
};
|
一旦這些基本信息定義好 (pfuncs 數(shù)組中的 getter/setter 的實現(xiàn)比較簡單，這里由于篇幅不列出代碼，感興趣的朋友可以參看附錄 )，我們就可以實例化它，并將其放入上下文中，使得 JS 代碼可以訪問。
清單 21. 定義對象及對象的屬性，方法
JSObject *person;
//define the object
person = JS_DefineObject(\
context, global, "person", &pclass, 0, JSPROP_ENUMERATE);
//install the properties and methods on the person object
JS_DefineProperties(context, person, pprops);
JS_DefineFunctions(context, person, pfuncs);
|
這樣，在 JavaScript 代碼中，我們就可以通過 person 這個標(biāo)識符來訪問 person 這個對象了：
清單 22. 測試腳本
//undefined of course
person.print();
//person.name = "abruzzi";
//person.address = "Huang Quan Road";
person.setName("Desmond");
person.setAddress("HuangQuan Road");
//print is global function, access properties directly
print("person name = " + person.name);
print("person address = " + person.address);
person.print();
(function(){
//using getter/setter to access properties
return person.getName() + " : " + person.getAddress();
})();
|
對運行結(jié)果如下：
name : undefined
address : undefined
person name = Desmond
person address = HuangQuan Road
name : Desmond
address : HuangQuan Road
eval script result is : Desmond : HuangQuan Road
|
結(jié)束語
本文中詳細討論了如何使用基于 C 的 JavaScript 引擎：SpiderMonkey 的用法。包括最基本的代碼模板，C 代碼與 JavaScript 代碼之間的交互，以及在 C 代碼中定義 JavaScript 對象等內(nèi)容，使用這些基本概念，很容易將實現(xiàn)應(yīng)用程序的腳本化。在實際的應(yīng)用中，可以將應(yīng)用程序的部分組件 ( 提供給用戶自定義的組件 ) 暴露給 JavaScript 訪問，或者在 JavaScript 腳本中提供函數(shù)的存根 ( 僅僅定義函數(shù)的原型 )，用戶可以通過實現(xiàn)這些函數(shù)的具體邏輯，來實現(xiàn)腳本化。
下載
| 描述 |
名字 |
大小 |
下載方法 |
| 樣例代碼 |
jsfun.zip |
8KB |
HTTP |
關(guān)于下載方法的信息
參考資料
學(xué)習(xí)
討論
關(guān)于作者
邱俊濤，畢業(yè)于昆明理工大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，對機械控制、電子、人工智能、函數(shù)式編程等領(lǐng)域有濃厚的興趣，對計算機科學(xué)的底層比較熟悉。喜歡 C/JAVA/Python/JavaScript 等語言。現(xiàn)就職于云電同方研發(fā)中心。