V8 JavaScript引擎研究（四）在应用程序中使用V8

V8引擎在C++程序中使用简介

V8引擎可以被嵌入在任何C++程序中使用。

V8的APIs提供了对JavaScript代码的编译和执行功能、与C++函数互掉、访问数据结构、错误处理、及安全检查等功能。在应用程序中可将V8当做一个C++库来使用，访问V8的APIs需要包含V8的头文件v8.h。

使用V8非常简单，首先看一个简单示例程序：

#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();
  // 创建一个新的Isolate
  ArrayBufferAllocator allocator;
  Isolate::CreateParams create_params;
  create_params.array_buffer_allocator = &allocator;
  Isolate* isolate = Isolate::New(create_params);
  {
    Isolate::Scope isolate_scope(isolate);
    // 创建一个分配在栈上的handle scope.
    HandleScope handle_scope(isolate);
    // 创建一个context.
    Local<Context> context = Context::New(isolate);
    // 关联context
    Context::Scope context_scope(context);
    // 创建一个包含JavaScript代码的字符串
    Local<String> source =
        String::NewFromUtf8(isolate, "'Hello' + ', World!'",
                            NewStringType::kNormal).ToLocalChecked();
    // 编译JavaScript代码
    Local<Script> script = Script::Compile(context, source).ToLocalChecked();
    // 运行代码并产生结果
    Local<Value> result = script->Run(context).ToLocalChecked();

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

• 一个isolate代表一个堆上的虚拟机实例。
• 一个handle是指向一个对象的指针，所有的V8对象都通过handle来访问，这是为了便于垃圾回收器工作。
• 一个handle scope可以想象成是一系列handle的容器，当结束使用handle后，无需依次删除每个handle，可直接简单的删除scope即可。
• 一个context代表一个执行环境上下文，允许单独的、无关的JavaScript代码运行在一个V8实例中。可以指定JavaScript代码运行在任何context中。

Handles简介

一个handle提供了一个对堆上对象地址的引用，V8垃圾回收器通过对释放不再使用的对象来达到回收内存的作用。在垃圾回收周期期间，对象的位置可能发生移动，当一个对象发生移动后，所有指向它的handle都会被更新。

Handle的分类

分配在栈上的局部handle

生命周期由其所在的handle scope决定，当handle scope被删除后，垃圾回收器将会回收其中的所有handle。这类handle典型使用在一个函数中。

可以像这样声明一个局部对象类：Local<Class>。

*注意：一个handle的栈不是C++调用栈的一部分，但handle scope是嵌入在C++调用栈中的。Handle scope只能通过栈内存来分配，不能使用new操作来分配。

分配在堆上的持久handle

当需要不仅是在局部保持对一个对象的引用时，使用堆handle。如在Chrome浏览器中，DOM节点都是使用堆handle。

可以像这样声明持久对象：Persistent<Class>。

Contexts简介

一个context代表一个执行环境上下文，允许单独的、无关的JavaScript代码运行在一个V8实例中。可以指定JavaScript代码运行在任何context中。

context机制的引入是非常必要的，JavaScript提供了非常多的内建函数和对象，由于这些函数和对象可以在JavaScript代码执行时被改变，因此如果不提供一个单独的执行环境context，将会产生许多问题。如两个完全不相关的函数都修改了同一个内建的对象。

每次创建一个context都需要创建一系列的内建对象，这将产生很大的消耗。V8使用了缓存机制来解决这一问题，当创建完第一个context后，后续再需创建context时，代价非常小。V8同时使用了snapshot机制（可通过命令 snapshot=yes开启，默认开启）来高度优化第一次创建context所带来的消耗。

当一个context被创建后，可以多次进出此context。例如，当在context A中时，进入了context B，此时当前的context更新为B，当退出B时，当前的context又被转回A，见下图所示：

 

在V8中使用context的绝佳实例是，每个浏览器中的每个iframe都使用一个单独的context。

Templates简介

Template被用来封装C++函数和对象来给JavaScript对象使用。例如，Chrome封装了C++中的DOM节点作为JavaScript对象。

Template分为函数template和对象template。

可以像下面这样的方式来使用template：

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

 

V8引擎的扩展和绑定

当JavaScript引擎所提供的能力不能满足业务需求时，如引擎本身对HTML5的支持程度不够，这时应用程序可以扩展V8引擎的能力。V8提供两种方式来扩展引擎：动态的扩展机制以及静态的绑定机制。

V8扩展

V8通过提供一个基类Extension和一个全局注册函数，来扩展JavaScript借口。

示例代码：

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

　　static v8::Handle<v8::Value> MyFunc(const v8::Arguments& args)
　　{
　　　　// 自定义处理
　　　　return v8::Undefined();
　　}

};

MyExtension extension;
RegisterExtension(&extension);

 

首先创建基于Extension基类的子类，然后实现GetNativeFunction。接着将子类的实例注册到V8引擎中，这样，当JavaScript代码中调用MyFunc时，就能执行自定义的MyFunc函数。

整个过程非常简单。

V8绑定

绑定的原理非常简单，即使用IDL文件或接口文件来生成绑定文件，然后将这些文件与V8引擎一起编译。

一个简单的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的工具来通过将IDL文件转换成V8的绑定文件。V8的绑定文件即是标准的C++文件，包含了在IDL文件中定义的函数和对象。当绑定文件连同V8一起编译后，即可在JavaScript代码中直接使用自定义的函数和对象。