V8 JavaScript引擎研究（四）在應用程序中使用V8

V8引擎在C++程序中使用簡介

V8引擎可以被嵌入在任何C++程序中使用。

V8的APIs提供了對JavaScript代碼的編譯和執行功能、與C++函數互掉、訪問數據結構、錯誤處理、及安全檢查等功能。在應用程序中可將V8當做一個C++庫來使用，訪問V8的APIs需要包含V8的頭文件v8.h。

使用V8非常簡單，首先看一個簡單示例程序：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include "include/libplatform/libplatform.h"
#include "include/v8.h"
using namespace v8;
class ArrayBufferAllocator : public v8::ArrayBuffer::Allocator {
 public:
  virtual void* Allocate(size_t length) {
    void* data = AllocateUninitialized(length);
    return data == NULL ? data : memset(data, 0, length);
  }
  virtual void* AllocateUninitialized(size_t length) { return malloc(length); }
  virtual void Free(void* data, size_t) { free(data); }
};
int main(int argc, char* argv[]) {
  // 初始化V8
  V8::InitializeICU();
  V8::InitializeExternalStartupData(argv[0]);
  Platform* platform = platform::CreateDefaultPlatform();
  V8::InitializePlatform(platform);
  V8::Initialize();
  // 創建一個新的Isolate
  ArrayBufferAllocator allocator;
  Isolate::CreateParams create_params;
  create_params.array_buffer_allocator = &allocator;
  Isolate* isolate = Isolate::New(create_params);
  {
    Isolate::Scope isolate_scope(isolate);
    // 創建一個分配在棧上的handle scope.
    HandleScope handle_scope(isolate);
    // 創建一個context.
    Local<Context> context = Context::New(isolate);
    // 關聯context
    Context::Scope context_scope(context);
    // 創建一個包含JavaScript代碼的字符串
    Local<String> source =
        String::NewFromUtf8(isolate, "'Hello' + ', World!'",
                            NewStringType::kNormal).ToLocalChecked();
    // 編譯JavaScript代碼
    Local<Script> script = Script::Compile(context, source).ToLocalChecked();
    // 運行代碼並產生結果
    Local<Value> result = script->Run(context).ToLocalChecked();

    String::Utf8Value utf8(result);
    printf("%s\n", *utf8);
  }
  // 釋放資源
  isolate->Dispose();
  V8::Dispose();
  V8::ShutdownPlatform();
  delete platform;
  return 0;
}

• 一個isolate代表一個堆上的虛擬機實例。
• 一個handle是指向一個對象的指針，所有的V8對象都通過handle來訪問，這是為了便於垃圾回收器工作。
• 一個handle scope可以想象成是一系列handle的容器，當結束使用handle后，無需依次刪除每個handle，可直接簡單的刪除scope即可。
• 一個context代表一個執行環境上下文，允許單獨的、無關的JavaScript代碼運行在一個V8實例中。可以指定JavaScript代碼運行在任何context中。

Handles簡介

一個handle提供了一個對堆上對象地址的引用，V8垃圾回收器通過對釋放不再使用的對象來達到回收內存的作用。在垃圾回收周期期間，對象的位置可能發生移動，當一個對象發生移動后，所有指向它的handle都會被更新。

Handle的分類

分配在棧上的局部handle

生命周期由其所在的handle scope決定，當handle scope被刪除后，垃圾回收器將會回收其中的所有handle。這類handle典型使用在一個函數中。

可以像這樣聲明一個局部對象類：Local<Class>。

*注意：一個handle的棧不是C++調用棧的一部分，但handle scope是嵌入在C++調用棧中的。Handle scope只能通過棧內存來分配，不能使用new操作來分配。

分配在堆上的持久handle

當需要不僅是在局部保持對一個對象的引用時，使用堆handle。如在Chrome瀏覽器中，DOM節點都是使用堆handle。

可以像這樣聲明持久對象：Persistent<Class>。

Contexts簡介

一個context代表一個執行環境上下文，允許單獨的、無關的JavaScript代碼運行在一個V8實例中。可以指定JavaScript代碼運行在任何context中。

context機制的引入是非常必要的，JavaScript提供了非常多的內建函數和對象，由於這些函數和對象可以在JavaScript代碼執行時被改變，因此如果不提供一個單獨的執行環境context，將會產生許多問題。如兩個完全不相關的函數都修改了同一個內建的對象。

每次創建一個context都需要創建一系列的內建對象，這將產生很大的消耗。V8使用了緩存機制來解決這一問題，當創建完第一個context后，后續再需創建context時，代價非常小。V8同時使用了snapshot機制（可通過命令 snapshot=yes開啟，默認開啟）來高度優化第一次創建context所帶來的消耗。

當一個context被創建后，可以多次進出此context。例如，當在context A中時，進入了context B，此時當前的context更新為B，當退出B時，當前的context又被轉回A，見下圖所示：

 

在V8中使用context的絕佳實例是，每個瀏覽器中的每個iframe都使用一個單獨的context。

Templates簡介

Template被用來封裝C++函數和對象來給JavaScript對象使用。例如，Chrome封裝了C++中的DOM節點作為JavaScript對象。

Template分為函數template和對象template。

可以像下面這樣的方式來使用template：

Local<ObjectTemplate> global = ObjectTemplate::New(isolate);
global->Set(String::NewFromUtf8(isolate, "log"), FunctionTemplate::New(isolate, LogCallback));

 

V8引擎的擴展和綁定

當JavaScript引擎所提供的能力不能滿足業務需求時，如引擎本身對HTML5的支持程度不夠，這時應用程序可以擴展V8引擎的能力。V8提供兩種方式來擴展引擎：動態的擴展機制以及靜態的綁定機制。

V8擴展

V8通過提供一個基類Extension和一個全局注冊函數，來擴展JavaScript借口。

示例代碼：

class MyExtension : public v8::Extension
{
　　public:
　　virtual v8::Handle<v8::FunctionTemplate> GetNativeFunction(v8::Handle<v8::String> name)
　　{
　　　　// 可根據name來返回不同的函數
　　　　return v8::FunctionTemplate::New(MyExtension::MyFunc);
　　}

　　static v8::Handle<v8::Value> MyFunc(const v8::Arguments& args)
　　{
　　　　// 自定義處理
　　　　return v8::Undefined();
　　}

};

MyExtension extension;
RegisterExtension(&extension);

 

首先創建基於Extension基類的子類，然后實現GetNativeFunction。接着將子類的實例注冊到V8引擎中，這樣，當JavaScript代碼中調用MyFunc時，就能執行自定義的MyFunc函數。

整個過程非常簡單。

V8綁定

綁定的原理非常簡單，即使用IDL文件或接口文件來生成綁定文件，然后將這些文件與V8引擎一起編譯。

一個簡單的IDL文件如下：

module mymodule {

　　interface [

　　　　InterfaceName=MyObject
　　] MyObj {

　　　　readonly attribute long myAttr;
　　　　DOMString myMethod(DOMString myArg);
　　}
}

 

完成好IDL文件后，可以使用WebKit的工具來通過將IDL文件轉換成V8的綁定文件。V8的綁定文件即是標准的C++文件，包含了在IDL文件中定義的函數和對象。當綁定文件連同V8一起編譯后，即可在JavaScript代碼中直接使用自定義的函數和對象。