JavaScriptCore全面解析（下篇）

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作者 | 殷源
编辑 | 迷鹿

殷源，专注移动客户端开发，微软Imagine Cup中国区特等奖获得者，现就职于腾讯。

接JavaScriptCore全面解析（上篇）

六、 JSExport

JSExport协议提供了一种声明式的方法去向JavaScript代码导出Objective-C的实例类及其实例方法，类方法和属性。

1. 在JavaScript中调用native代码

两种方式：

Block
JSExport

Block的方式很简单，如下：

context[@"add"] = ^(NSInteger a, NSInteger b) {
    return a+b;
};

JSValue *resultValue = [context evaluateScript:@"add(5, 6)"];
//另外一种调用JS函数的方法
resultValue = [context[@"add"] callWithArguments:@[@(5), @(6)]];
NSLog(@"resultValue = %@", resultValue);

Output：

JSExport的方式需要通过继承JSExport协议的方式来导出指定的方法和属性：

@class MyPoint;

@protocol MyPointExports <JSExport>
@property double x;
@property double y;
- (NSString *)description;
- (instancetype)initWithX:(double)x y:(double)y;
+ (MyPoint *)makePointWithX:(double)x y:(double)y;
@end

@interface MyPoint : NSObject <MyPointExports>
- (void)myPrivateMethod; // Not in the MyPointExports protocol, so
    not visible to JavaScript code.
+ (void)test;
@endltValue);

继承于JSExport协议的MyPointExports协议中的实例变量，实例方法和类方法都会被导出，而MyPoint类的- (void)myPrivateMethod方法却不会被导出。

在OC代码中我们这样导出：

//导出对象
context[@"point"] = [[MyPoint alloc] initWithX:6 y:8];

//导出类
context[@"MyPoint"] = [MyPoint class];

在JS代码中可以这样调用：

// Objective-C properties become fields. 
point.x; 

point.x = 10; 

// Objective-C instance methods become functions. 
point.description(); 

// Objective-C initializers can be called with constructor syntax. 
var p = MyPoint(1, 2); 

// Objective-C class methods become functions on the constructor object. 
var q = MyPoint.makePointWithXY(0, 0);

2. 导出OC方法和属性给JS

默认情况下，一个Objective-C类的方法和属性是不会导出给JavaScript的。你必须选择指定的方法和属性来导出。对于一个class实现的每个协议，如果这个协议继承了JSExport协议，JavaScriptCore就将这个协议的方法和属性列表导出给JavaScript。
对于每一个导出的实例方法，JavaScriptCore都会在prototype中创建一个存取器属性。对于每一个导出的类方法，JavaScriptCore会在constructor对象中创建一个对应的JavaScript function。
在Objective-C中通过@property声明的属性决定了JavaScript中的对应属性的特征：

Objective-C类中的属性，成员变量以及返回值都将根据JSValue指定的拷贝协议进行转换。

3. 函数名转换

转换成驼峰形式：

去掉所有的冒号
所有冒号后的第一个小写字母都会被转为大写

4. 自定义导出函数名

如果不喜欢默认的转换规则，也可以使用JSExportAs来自定义转换

5. 导出OC对象给JS

如何导出自定义的对象？
自定义对象有复杂的继承关系是如何导出的？

在讨论这个话题之前，我们首先需要对JavaScript中的对象与继承关系有所了解。

七、 JavaScript对象继承

如果你已经了解JavaScript的对象继承，可以跳过本节。

这里会快速介绍JavaScript对象继承的一些知识：

1. JavaScript的数据类型

最新的 ECMAScript 标准定义了 7 种数据类型：

6 种原始类型:

Boolean
Null
Undefined
Number
String
Symbol (ECMAScript 6 新定义)和 Object

2. JavaScript原始值

除 Object 以外的所有类型都是不可变的（值本身无法被改变）。我们称这些类型的值为“原始值”。

布尔类型：两个值：true 和 false
Null 类型：只有一个值： null
Undefined 类型：一个没有被赋值的变量会有个默认值 undefined
数字类型
字符串类型：不同于类 C 语言，JavaScript 字符串是不可更改的。这意味着字符串一旦被创建，就不能被修改
符号类型

3. JavaScript对象

在 Javascript 里，对象可以被看作是一组属性的集合。这些属性还可以被增减。属性的值可以是任意类型，包括具有复杂数据结构的对象。

以下代码构造了一个point对象：

var point = { 
    x : 99, 
    y : 66, 
    revers : function() { 
        var tmp = this.x 
        this.x = this.y 
        this.y = tmp 
    }, 
    name : 'BiuBiuBiu', 
    next : null 
} 

point.revers();

4. JavaScript属性

ECMAScript定义的对象中有两种属性：数据属性和访问器属性。

数据属性

数据属性是键值对，并且每个数据属性拥有下列特性:

访问器属性

访问器属性有一个或两个访问器函数 (get 和 set) 来存取数值，并且有以下特性:

5. JavaScript属性设置与检测

设置一个对象的属性会只会修改或新增其自有属性，不会改变其继承的同名属性
调用一个对象的属性会依次检索本身及其继承的属性，直到检测到

var point = {x:99, y:66}; 
var childPoint = Object.create(point); 
console.log(childPoint.x) 
childPoint.x = 88 
console.log(childPoint.x)

Output:

99
88

在chrome的控制台中，我们分别打印设置x属性前后point对象的内部结构：

设置前

设置后

可见，设置一个对象的属性并不会修改其继承的属性，只会修改或增加其自有属性。

这里我们谈到了proto和继承属性，下面我们详细讲解。

八、 Prototype

JavaScript对于有基于类的语言经验的开发人员来说有点令人困惑 (如Java或C ++) ，因为它是动态的，并且本身不提供类实现。(在ES2015/ES6中引入了class关键字，但是只是语法糖，JavaScript 仍然是基于原型的)。

当谈到继承时，Javascript 只有一种结构：对象。每个对象都有一个内部链接到另一个对象，称为它的原型 prototype。该原型对象有自己的原型，等等，直到达到一个以null为原型的对象。根据定义，null没有原型，并且作为这个原型链 prototype chain中的最终链接。

任何一个对象都有一个proto属性，用来表示其继承了什么原型。

以下代码定一个具有继承关系的对象，point对象继承了一个具有x，y属性的原型对象。

var point = { 
    name : null, 
    __proto__ : { 
        x:99, 
        y:66, 
        __proto:Object.prototype 
    } 
}

Object.prototype.__proto__ == null        \\true

在Chrome的控制台中，我们打印对象结构：

可见继承关系，point继承的原型又继承了Object.prototype，而Object.prototype的proto指向null，因而它是继承关系的终点。
这里我们首先要知道prototype和proto是两种属性，前者只有function才有，后者所有的对象都有。后面会详细讲到。

1. JavaScript类？

Javascript 只有一种结构：对象。类的概念又从何而来？

在JavaScript中我们可以通过function来模拟类，例如我们定义一个MyPoint的函数，并把他认作MyPoint类，就可以通过new来创建具有x，y属性的对象

function MyPoint(x, y) { 
    this.x = x; 
    this.y = y; 
} 

var point = new MyPoint(99, 66);

打印point对象结构：

这里出现一个constructor的概念

2. JavaScript constructor

每个JavaScript函数都自动拥有一个prototype的属性，这个prototype属性是一个对象，这个对象包含唯一一个不可枚举属性constructor。constructor属性值是一个函数对象

执行以下代码我们会发现对于任意函数F.prototype.constructor == F

var F = function(){}; //一个函数对象F 

var p = F.prototype; //F关联的原型对象 

var c = p.constructor; //原型对象关联的constructor函数

c == F // =>true: 对于任意函数F.prototype.constructor == F

这里即存在一个反向引用的关系：

3. new发生了什么？

当调用new MyPoint(99, 66)时，虚拟机生成了一个point对象，并调用了MyPoint的prototype的constructor对象对point进行初始化，并且自动将MyPoint.prototype作为新对象point的原型。
相当于下面的伪代码

var point ;
point = MyPoint.prototype.constructor(99,66);
point.__proto__ = MyPoint.prototype;

4. _ proto __ 与prototype

简单地说：

_proto__是所有对象的属性，表示对象自己继承了什么对象
prototype是Function的属性，决定了new出来的新对象的proto

如图详细解释了两者的区别

5. 打印JavaScript对象结构

在浏览器提供的JavaScript调试工具中，我们可以很方便地打印出JavaScript对象的内部结构
在Mac/iOS客户端JavaScriptCore中并没有这样的打印函数，这里我自定义了一个打印函数。鉴于对象的内部结构容易出现循环引用导致迭代打印陷入死循环，我们在这里简单地处理，对属性不进行迭代打印。为了描述对象的原型链，这里手动在对象末尾对其原型进行打印。

function __typeof__(objClass)
{
    if ( objClass && objClass.constructor )
    {
        var strFun = objClass.constructor.toString();
        var className = strFun.substr(0, strFun.indexOf('('));
        className = className.replace('function', '');
        return className.replace(/(^\s*)|(\s*$)/ig, '');
    }
    return typeof(objClass);
}

function dumpObj(obj, depth) {

    if (depth == null || depth == undefined) {
        depth = 1;
    }
    if (typeof obj != "function" && typeof obj != "object") {
        return '('+__typeof__(obj)+')' + obj.toString();
    }

    var tab = '    ';
    var tabs = '';
    for (var i = 0; i<depth-1; i++) {
        tabs+=tab;
    }

    var output = '('+__typeof__(obj)+') {\n';

    var names = Object.getOwnPropertyNames(obj);
    for (index in names) {
        var propertyName = names[index];

        try {
            var property = obj[propertyName];
            output += (tabs+tab+propertyName + ' = ' + '('+__typeof__(property)+')' +property.toString()+ '\n');
        }catch(err) {
            output += (tabs+tab+propertyName + ' = ' + '('+__typeof__(property)+')' + '\n');
        }
    }

    var prt = obj.__proto__;
    if (typeof obj == "function") {
        prt = obj.prototype;
    }

    if (prt!=null && prt!= undefined) {
        output += (tabs+tab+'proto = ' + dumpObj(prt, depth+1) + '\n');
    }else {
        output += (tabs+tab+'proto = '+prt+' \n');
    }

    output+=(tabs+'}');
    return output;
}

function printObj(obj) {
    log(dumpObj(obj));
}

6. log

我们为所有的context都添加一个log函数，方便我们在JS中向控制台输出日志

context[@"log"] = ^(NSString *log) {
        NSLog(@"%@", log);
};

九、导出OC对象给JS

现在我们继续回到Objective-C中，看下OC对象是如何导出的

1. 简单对象的导出

当你从一个未指定拷贝协议的Objective-C实例创建一个JavaScript对象时，JavaScriptCore会创建一个JavaScript的wrapper对象。对于具体类型，JavaScriptCore会自动拷贝值到合适的JavaScript类型。

以下代码定义了一个继承自NSObject的简单类

@interface DPoint : NSObject

@property (nonatomic, retain) NSString *type;

@end

导出对象

DPoint *dPoint = [[DPoint alloc] init];
dPoint.type = @"Hello Point!";
//导出对象
context[@"d_point"] = dPoint;
[context evaluateScript:@"printObj(d_point)"];

然后我们打印JavaScript中的d_point对象结构如下：

//Output
() { 
    proto = () { 
        constructor = (Object)[object DPointConstructor] 
        proto = (Object) { 
            toString = (Function)function toString() { [native code] } 
            toLocaleString = (Function)function toLocaleString() { [native code] } 
            valueOf = (Function)function valueOf() { [native code] } 
            hasOwnProperty = (Function)function hasOwnProperty() { [native code] } 
            propertyIsEnumerable = (Function)function propertyIsEnumerable() { [native code] } 
            isPrototypeOf = (Function)function isPrototypeOf() { [native code] } 
            __defineGetter__ = (Function)function __defineGetter__() { [native code] } 
            __defineSetter__ = (Function)function __defineSetter__() { [native code] } 
            __lookupGetter__ = (Function)function __lookupGetter__() { [native code] } 
            __lookupSetter__ = (Function)function __lookupSetter__() { [native code] } 
            __proto__ = (object) 
            constructor = (Function)function Object() { [native code] } 
            proto = null 
        } 
    } 
}

可见，其type属性并没有被导出。

JS中的对象原型是就是Object.prototype。

2. 继承关系的导出

在JavaScript中，继承关系是通过原型链（prototype chain）来支持的。对于每一个导出的Objective-C类，JavaScriptCore会在context中创建一个prototype。对于NSObject类，其prototype对象就是JavaScript context的Object.prototype。

对于所有其他的Objective-C类，JavaScriptCore会创建一个prototype属性指向其父类的原型属性的原型对象。如此，JavaScript中的wrapper对象的原型链就反映了Objective-C中类型的继承关系。

我们让DPoint继承子MyPoint

@interface DPoint : MyPoint

@property (nonatomic, retain) NSString *type;

@end

在OC中，它的继承关系是这样的

在JS中，它的继承关系是这样的

打印对象结构来验证：

//导出类
context[@“DPoint"] = [DPoint class] ;
[context evaluateScript:@“log(Dpoint.prototype.constructor==DPoint)"];
[context evaluateScript:@"printObj(DPoint)"];

Output:

true
(Function) { 
    name = (String)DPoint 
    prototype = (DPoint)[object DPointPrototype] 
    proto = (DPoint) { 
        constructor = (Function)function DPoint() { [native code] } 
        proto = (MyPoint) { 
            constructor = (Function)function MyPoint() { [native code] } 
            description = (Function)function () { [native code] } 
            x = (Function) 
            y = (Function) 
            proto = (Object) {
        toString = (Function)function toString() { [native code] } 
        toLocaleString = (Function)function toLocaleString() { [native code] } 
        ……        
        __proto__ = (object) 
        constructor = (Function)function Object() { [native code] } 
        proto = null 
    } 
        } 
    } 
}

可见，DPoint自身的未导出的属性type没有在JS对象中反应出来，其继承的MyPoint的导出的属性和函数都在JS对象的原型中。

十、内存管理

1. 循环引用

之前已经讲到，每个JSValue对象都持有其JSContext对象的强引用，只要有任何一个与特定JSContext关联的JSValue被持有（retain），这个JSContext就会一直存活。如果我们将一个native对象导出给JavaScript，即将这个对象交由JavaScript的全局对象持有
，引用关系是这样的：

这时如果我们在native对象中强引用持有JSContext或者JSValue，便会造成循环引用：

因此在使用时要注意以下几点：

2. 避免直接使用外部context

避免在导出的block/native函数中直接使用JSContext
使用 [JSContext currentContext] 来获取当前context能够避免循环引用

//错误用法
context[@"block"] = ^() {
    NSLog(@"%@", context);
};

//纠正用法
context[@"block"] = ^() {
    NSLog(@"%@", [JSContext currentContext]);
};

3. 避免直接使用外部JSValue

避免在导出的block/native函数中直接使用JSValue

//错误用法
JSValue *value = [JSValue valueWithObject:@"test“ inContext:context];
context[@"block"] = ^(){
    NSLog(@"%@", value);
};

//纠正用法
JSValue *value = [JSValue valueWithObject:@"test“ inContext:context];
JSManagedValue *managedValue = [JSManagedValue managedValueWithValue:value     andOwner:self];
context[@"block"] = ^(){
    NSLog(@"%@", [managedValue value]);
};

这里我们使用了JSManagedValue来解决这个问题

十一、 JSManagedValue

一个JSManagedValue对象包含了一个JSValue对象，“有条件地持有（conditional retain）”的特性使其可以自动管理内存。
最基本的用法就是用来在导入到JavaScript的native对象中存储JSValue。
不要在在一个导出到JavaScript的native对象中持有JSValue对象。因为每个JSValue对象都包含了一个JSContext对象，这种关系将会导致循环引用，因而可能造成内存泄漏。

1. 有条件地持有

所谓“有条件地持有（conditional retain）”，是指在以下两种情况任何一个满足的情况下保证其管理的JSValue被持有：可以通过JavaScript的对象图找到该JSValue

可以通过native对象图找到该JSManagedValue。使用addManagedReference:withOwner:方法可向虚拟机记录该关系反之，如果以上条件都不满足，JSManagedValue对象就会将其value置为nil并释放该JSValue。
JSManagedValue对其包含的JSValue的持有关系与ARC下的虚引用（weak reference）类似。

2. 为什么不直接用虚引用？

通常我们使用weak来修饰block内需要使用的外部引用以避免循环引用，由于JSValue对应的JS对象内存由虚拟机进行管理并负责回收，这种方法不能准确地控制block内的引用JSValue的生命周期，可能在block内需要使用JSValue的时候，其已经被虚拟机回收。

API Reference

/* 可以直接使用JSManagedValue的类方法直接生产一个带owner的对象 */
+ managedValueWithValue:andOwner:

/* 也可以使用JSVirtualMachine的实例方法来手动管理 */
addManagedReference:withOwner: 
removeManagedReference:withOwner:

/* owner即JSValue在native代码中依托的对象，虚拟机就是通过owner来确认native中的对象图关系 */

十二、异常处理

JSContext的exceptionHandler属性可用来接收JavaScript中抛出的异常
默认的exceptionHandler会将exception设置给context的exception属性
因此，默认的表现就是从JavaScript中抛给native的未处理的异常又被抛回到JavaScript中，异常并未被捕获处理。
将context.exception设置为nil将会导致JavaScript认为异常已经被捕获处理。

@property (copy) void(^exceptionHandler)(JSContext *context, JSValue *exception);

context.exceptionHandler = ^(JSContext *context, JSValue *exception) {
    NSLog(@"exception : %@", exception);
    context.exception = exception;
};