JS `Realm` (提案)：隔离全局对象与内置对象的新沙箱机制

各位观众老爷，晚上好！我是你们的老朋友，今天咱们来聊点刺激的——JS Realm提案！

别被“提案”吓到，其实它就是JS沙箱机制的进化版，能让你在更安全、更隔离的环境里跑代码，就像把你的代码关进一个“小黑屋”，不让它乱搞破坏。

为什么要搞Realm？

在JS的世界里，全局对象（window、global）和内置对象（Array、Object、String等）是共享的。这就意味着，你的代码可以随意访问和修改这些东西，但也意味着，别人的代码也可以。

想象一下：你引入了一个恶意第三方库，它偷偷修改了Array.prototype.map，给你所有的数组操作埋了个雷。或者它直接把window.alert给覆盖了，让你想弹个窗都弹不出来，简直防不胜防啊！

更可怕的是，如果你的代码运行在浏览器里，恶意脚本甚至可以通过document修改网页内容，搞钓鱼攻击，偷用户数据，想想都后背发凉。

所以，我们需要一种更强的隔离机制，把代码放到一个独立的环境里，让它只能访问自己的那份全局对象和内置对象，不能影响到其他代码，这就是Realm的使命。

Realm是啥？

简单来说，Realm就是一个独立的JS执行环境，拥有自己的一套全局对象和内置对象。你可以创建多个Realm，每个Realm里的代码都运行在自己的“小黑屋”里，互不干扰。

这就像虚拟机一样，你可以在一台电脑上运行多个操作系统，每个操作系统都是独立的，不会互相影响。

Realm怎么用？

Realm的使用方法很简单，只需要几个API：

• new Realm(): 创建一个新的Realm。
• realm.evaluate(code): 在Realm里执行JS代码。
• realm.global: 访问Realm的全局对象。

下面是一个简单的例子：

// 创建一个新的Realm
const realm = new Realm();

// 在Realm里执行代码
realm.evaluate(`
  let x = 10;
  console.log('Realm: x =', x);
`);

// 访问Realm的全局对象
const globalInRealm = realm.global;
globalInRealm.y = 20;
console.log('Realm: y =', globalInRealm.y);

// 在主Realm里访问x和y
console.log('Main: x =', typeof x); // undefined
console.log('Main: y =', typeof y); // undefined

运行结果：

Realm: x = 10
Realm: y = 20
Main: x = undefined
Main: y = undefined

可以看到，Realm里的变量x和y在主Realm里是访问不到的，说明Realm确实起到了隔离作用。

Realm的进阶用法

Realm不仅仅可以隔离全局变量，还可以隔离内置对象。这意味着，你可以在Realm里修改Array.prototype、Object.prototype等，而不会影响到主Realm。

// 创建一个新的Realm
const realm = new Realm();

// 在Realm里修改Array.prototype
realm.evaluate(`
  Array.prototype.myMap = function(callback) {
    const result = [];
    for (let i = 0; i < this.length; i++) {
      result.push(callback(this[i], i, this));
    }
    return result;
  };
`);

// 在Realm里使用myMap
const realmArray = realm.evaluate(`
  const arr = [1, 2, 3];
  arr.myMap(x => x * 2);
`);

console.log('Realm: realmArray =', realmArray); // [2, 4, 6]

// 在主Realm里使用myMap
const mainArray = [1, 2, 3];
console.log('Main: mainArray.myMap =', typeof mainArray.myMap); // undefined

运行结果：

Realm: realmArray = [2, 4, 6]
Main: mainArray.myMap = undefined

可以看到，我们在Realm里给Array.prototype添加了一个myMap方法，只能在Realm里使用，主Realm里是访问不到的。

Realm与<iframe>的区别

你可能会问，<iframe>也可以创建一个独立的JS环境，那Realm和<iframe>有什么区别呢？

特性	Realm	<iframe>
资源消耗	更轻量级，资源消耗更少	资源消耗较大，需要加载完整的HTML文档
通信	通过Realm.global进行对象传递	通过window.postMessage进行异步消息传递
隔离级别	更强的隔离，可以隔离内置对象	主要隔离全局对象，内置对象仍然共享
使用场景	需要高性能、高隔离的场景，例如WebAssembly模块	需要加载完整HTML文档的场景，例如第三方广告、插件

简单来说，Realm更轻量级、隔离性更强，适合在高性能、高安全的场景下使用。<iframe>则更适合加载完整的HTML文档。

Realm的应用场景

Realm的应用场景非常广泛，主要集中在需要安全隔离的场景：

• WebAssembly模块: WebAssembly模块需要在沙箱里运行，防止恶意代码破坏主程序。Realm可以提供一个安全的执行环境。
• 第三方插件: 第三方插件可能会包含恶意代码，Realm可以隔离插件的代码，防止其影响主程序。
• 在线代码编辑器: 在线代码编辑器需要运行用户输入的代码，Realm可以隔离用户代码，防止其访问敏感数据。
• 安全计算: 在需要进行安全计算的场景下，例如加密解密、数据验证等，Realm可以提供一个可信的执行环境。

Realm的局限性

Realm虽然强大，但也存在一些局限性：

• 性能: 创建和销毁Realm会消耗一定的性能，不适合频繁创建和销毁。
• 兼容性: Realm提案还在草案阶段，不同浏览器的支持程度可能不同。
• 调试: 在Realm里调试代码可能比较困难，需要使用特定的调试工具。

Realm的未来

Realm提案还在不断发展完善，未来可能会增加更多功能，例如：

• 跨Realm对象传递: 允许在不同的Realm之间传递对象，实现更灵活的通信。
• Realm权限控制: 允许对Realm的权限进行更细粒度的控制，例如限制Realm访问特定API。
• Realm快照: 允许创建Realm的快照，方便快速恢复Realm的状态。

总结

Realm是JS沙箱机制的进化版，可以提供更安全、更隔离的执行环境。它在WebAssembly模块、第三方插件、在线代码编辑器等场景下有着广泛的应用前景。虽然Realm还存在一些局限性，但随着提案的不断完善，相信它会成为JS安全领域的重要组成部分。

代码示例：一个简单的Realm沙箱

下面是一个简单的Realm沙箱的例子，它可以执行用户输入的JS代码，并限制代码的执行时间。

class RealmSandbox {
  constructor() {
    this.realm = new Realm();
    this.timeout = 1000; // 默认超时时间为1秒
  }

  async run(code) {
    return new Promise((resolve, reject) => {
      let timer = setTimeout(() => {
        reject(new Error('代码执行超时'));
      }, this.timeout);

      try {
        const result = this.realm.evaluate(code);
        clearTimeout(timer);
        resolve(result);
      } catch (error) {
        clearTimeout(timer);
        reject(error);
      }
    });
  }

  setTimeout(timeout) {
    this.timeout = timeout;
  }
}

// 使用示例
const sandbox = new RealmSandbox();

sandbox.run(`
  let sum = 0;
  for (let i = 0; i < 1000000; i++) {
    sum += i;
  }
  sum;
`)
  .then(result => {
    console.log('代码执行结果：', result);
  })
  .catch(error => {
    console.error('代码执行出错：', error);
  });

sandbox.run(`
  while (true) {} // 死循环
`)
  .then(result => {
    console.log('代码执行结果：', result);
  })
  .catch(error => {
    console.error('代码执行出错：', error); // 代码执行超时
  });

这个例子创建了一个RealmSandbox类，它使用Realm来执行代码，并使用setTimeout来限制代码的执行时间。如果代码执行超过了预定的时间，就会抛出一个“代码执行超时”的错误。

结语

好了，今天的Realm之旅就到这里了。希望大家对Realm有了更深入的了解。记住，安全第一，代码无价！ 咱们下期再见！