沙箱是什么,怎样做一个js沙箱?

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沙箱是什么,怎样做一个js沙箱?

1.什么是沙箱

沙箱,即sandbox,顾名思义,就是让你的程序跑在一个隔离的环境下,不对外界的其他程序造成影响,通过创建类似沙盒的独立作业环境,在其内部运行的程序并不能对硬盘产生永久性的影响。[1]
例如,我们在leetcode提交算法题代码时,会用到沙箱创建一个独立的运行环境运行这段代码,保证机器的安全性;在服务区中使用docker创建一个独立的应用容器;与我们最相近的就是我们的浏览器窗口,每个浏览器窗口其实也是一个沙箱。

2.JS沙箱能做什么

前面我们了解到,沙箱时让程序跑在一个隔离的环境下,不对外界造成影响的一个环境。因此,沙箱可以作为一个相对安全的环境去运行某一些程序或代码。例如:

  1. 实现JS在线编辑器:可以把用户输入的代码放到沙箱中运行,以免用户输入的信息影响页面的运行。

  2. 服务端渲染:例如在vue服务端渲染时,服务端会利用node中的vm创建一个沙箱,将前端的bundle代码放入沙箱中运行,以免影响node服务的正常运行。

  3. vue模板中表达式计算:vue模板中表达式的计算被放在沙盒中,只能访问全局变量的一个白名单,如 Math 和 Date 。你不能够在模板表达式中试图访问用户定义的全局变量。

沙箱的应用还有很多,这里也不一一列举了,总之,沙箱的作用就是创建一个相对独立的环境用来运行不可信的代码或程序

3.如何实现沙箱

以前我在看jquery源码时会看到作者创建了一个立即执行函数以防内部的变量污染全局并对外暴露$,这其实就是一个简易的沙箱,但它不安全,仅仅只是一个作用域沙箱,并不是一个独立的运行环境,他依然能够访问外部的全局变量。

    (function(window) {
        window.$ = ....
    })(window)
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下面介绍两种可以沙箱的实现方法

3.1利用iframe实现沙箱

iframe实际上就是一个封闭的沙箱环境,用户可以在页面中使用iframe内嵌页面

    <iframe src="..."  />
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下图是iframe中的一些权限控制 image.png 虽然iframe使用方便,功能强大,但是也存在一些缺点:
1. url 不同步。浏览器刷新 iframe url 状态丢失、后退前进按钮无法使用。
2. UI 不同步,DOM 结构不共享。想象一下屏幕右下角 1/4 的 iframe 里来一个带遮罩层的弹框,同时我们要求这个弹框要浏览器居中显示,还要浏览器 resize 时自动居中..
3. 全局上下文完全隔离,内存变量不共享。iframe 内外系统的通信、数据同步等需求,主应用的 cookie 要透传到根域名都不同的子应用中实现免登效果。
4. 慢。每次子应用进入都是一次浏览器上下文重建、资源重新加载的过程。[2]

3.2利用with + new Function + proxy 实现JS沙箱

首先了解一下 with 的用法(不推荐单独使用)

    var a = {
        b: 1
    }
    with(a) {
        console.log(b); // 返回1 相当于 a.b
    }
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new Function使用方法

    const fun = new Function('a', 'console.log(a)'); // 返回一个函数
    fun('hello'); // hello
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简单了解withnew Function用法后,将两者结合一下

    function sandBox(code) {
        const withStr = `with(obj) { ${ code } }`;
        return new Function('obj', withStr);
    }
    const tmpObj = { a: 'hello' }
    sandBox('console.log(a)')(tmpObj); // hello;
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虽然上面是实现了查找obj.a的方法,但是由于with的特性:在obj中搜索不到时,会向上以及原型查找,直到原型链为空。所以如果在全局声明一个a变量,obj中不声明变量,console.log(a)会向上查找a变量,这不满足沙箱的封闭条件。

    // 在外部声明a变量,且传入的对象没有队友的key时,会向上查找a变量
    function sandBox(code) {
        const withStr = `with(obj) { ${ code } }`;
        return new Function('obj', withStr);
    }
    var tmpObj = { };
    var a = 'world';
    sandBox('console.log(a)')(tmpObj); // world;
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解决这个问题的办法就是使用proxy

    function sandBox(code) {
        const withStr = `with(obj) { ${ code } }`;
        const fun = new Function('obj', withStr);
        return function(obj) {
            const proxy = new Proxy(obj, { has: handle });
            return fun(proxy);
        }
    }
    
    function handle(target, key) {
        if (['console'].indexOf(key) >= 0) {
            return target[key];
        } 
        if (target.hasOwnProperty(key)) {
            return target[key];
        }
        else {
            throw `${ key } is not defined`
        }
    }
    
    var obj = { a: 'hello world' };
    var b = 'test';
    sandBox(`console.log(a)`)(obj); // hello world;
    sandBox(`console.log(b)`)(obj); // error
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node中的沙箱环境

node中原生实现了一个vm模块,利用他vm中的createContextrunInContext可以创建一个执行的上下文:

    const vm = require('vm');
    const code = `var c = a + ' ' + b;`;
    const context = { a: 'hello', b: 'world', }
    vm.createContext(context);
    vm.runInContext(code, context);
    console.log(context.c); // hello world
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总结

总的来说,沙箱的作用就是创建一个独立的运行环境,用于运行一些不稳定或不可信的程序或代码,以防这些程序污染到全局

后记

前两天看了一下蚂蚁金服的微前端框架qiankun的源码,发现其中原生实现了一个sandbox,于是了解了一下沙箱~

  • 文中如有错误,欢迎在评论区指正。

参考文章

1.说说JS中的沙箱
2.why not iframe

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前端
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