前端沙箱，构建安全的代码执行环境

在如今前端 Web 开发领域，安全性已经成为了一个不可忽视的重要议题。随着前端技术的不断演进，越来越多的应用需要在客户端执行各种复杂的代码。然而，这种能力的提升也带来了安全风险，尤其是当需要执行来自第三方或用户的不可信代码时。为了解决这个问题，前端沙箱技术应运而生，它为执行不可信代码提供了一个安全的环境。

文章中也着重介绍了微前端中如何使用沙箱，希望对你有所帮助！

什么是前端沙箱

前端沙箱是一种安全机制，它通过限制代码的执行权限和访问资源的能力，来确保代码在可控的环境中运行。这种机制可以防止恶意代码对宿主环境造成破坏，例如泄露敏感信息、发起恶意请求或者执行任意代码。

前端沙箱的工作原理

前端沙箱的工作原理主要是基于浏览器的同源策略和JavaScript的执行模型。它通过以下几种方式来限制代码的行为：

同源策略（SOP）

同源策略是浏览器的一个核心安全特性，它确保了来自不同源的文档或脚本无法相互干扰。这意味着，如果一个网站的脚本试图访问另一个源的资源，浏览器会出于安全考虑而阻止这个操作。

iframe沙箱属性

HTML5为

<iframe>

标签引入了

sandbox

属性，允许开发者对iframe内容实施更细粒度的控制。通过设置

sandbox

属性，可以禁止iframe中的脚本执行、表单提交、插件使用等行为。

假设我们想要在一个网页上运行用户提供的JavaScript代码，但是我们需要确保这段代码不能访问父页面的DOM。我们可以使用

iframe

和其

sandbox

属性来创建一个沙箱环境。

<!-- 父页面 --><iframesandboxsrc="child.html"></iframe>

在

child.html

中，用户提供的代码将在这个独立的页面中执行，由于

sandbox

属性的限制，这段代码将无法访问父页面的DOM。

<!-- child.html --><script>// 用户提供的代码
  console.log('Hello iframe!');</script>

通过这种方式，即使用户提供的代码包含恶意内容，它也无法逃脱

iframe

的沙箱环境，从而保证了父页面的安全。

window.postMessage()

window.postMessage()

方法提供了一种受控的方式来允许跨源通信。通过这个方法，窗口可以安全地接收来自其他源的消息，而不会破坏同源策略。

/*<iframe id="iframe" src="child.html"></iframe>*/// 父窗口页面const iframe = document.getElementById('iframe');const iframeWindow = iframe.contentWindow;// 获取iframe的window对象// 向iframe发送消息
iframeWindow.postMessage('Hello from parent','http://example.com');

// 子窗口页面 child.html
window.addEventListener('message',function(event){if(event.origin !=='http://example.com')return;// 安全检查
  console.log('Message received:', event.data);});// 向父窗口发送消息functionsendMessageToParent(){
  parent.postMessage('Hello from child','http://example.com');}

Web Workers

Web Workers允许在后台线程中运行JavaScript代码，与主线程隔离。这样，耗时或潜在的恶意操作可以被隔离在后台，不会影响到主线程的运行。

// 创建一个新的Web Workerconst worker =newWorker('worker.js');// 监听worker的消息
worker.onmessage=function(event){
  console.log('Result:', event.data);};// 向worker发送消息
worker.postMessage('Hello Worker');

// worker.jsonmessage=function(event){const data = event.data;const result = data.split(' ').reduce((a, b)=> a + b,0);postMessage(result);};

主线程（父窗口）创建了一个Web Worker，并发送了一条消息。Web Worker在后台线程中处理这个消息，并将结果发送回主线程。

JavaScript模块化

通过模块化，可以将代码分割成独立的模块，并在需要时加载。这有助于控制代码的执行范围，减少潜在的安全风险。

// module1.jsconst greeting ='Hello';functionsayHello(){
  console.log(greeting);}

module.exports ={
  sayHello
};

// main.jsconst{ sayHello }=require('./module1.js');sayHello();// 输出：Hello

微前端中的沙箱技术（qiankun）

微前端架构是一种设计理念，它允许多个前端应用共存于一个宿主应用中，每个应用可以独立开发、部署和扩展。在微前端架构中，沙箱技术扮演着至关重要的角色，因为它确保了各个微前端应用之间的隔离，防止它们之间的样式冲突、JavaScript冲突以及数据污染。

微前端中的沙箱技术通常涉及以下3个方面：

1. 样式隔离：

• Shadow DOM：通过创建Shadow DOM，可以将微前端的样式限定在Shadow DOM内部，避免影响到全局样式。

import{ registerMicroApps, start }from'qiankun';registerMicroApps([{name:'reactApp',// 微前端的名称entry:'//localhost:3000',// 微前端的入口container:'#subapp-container',// 微前端挂载的容器sandbox:{strictStyleIsolation:true,// 启用严格的样式隔离},// ...其他配置},// ...其他微前端]);start();

• CSS Modules：通过CSS Modules，每个微前端可以使用局部作用域的样式，确保样式不会泄漏到其他微前端。

// 微前端A的组件import styles from'./Button.module.css';exportfunctionButton(){return<button className={styles.button}>Click me</button>;}

/* Button.module.css */.button{color: blue;}

由于使用了CSS Modules，

.button

类只在

Button.module.css

的作用域内有效，不会影响到其他微前端。

2. JavaScript隔离：

• 模块化：每个微前端可以作为一个独立的模块加载，通过模块化的方式来隔离JavaScript作用域。

这里我们使用 ES Modules，以下是一个简单的例子。

// App1/index.jsexportconst app1Var ='I am from App1';exportfunctionapp1Func(){
  console.log(app1Var);}

// App2/index.jsexportconst app2Var ='I am from App2';exportfunctionapp2Func(){
  console.log(app2Var);}

在主应用中，我们可以使用import语句来加载这些微前端应用的入口文件，并通过模块的导出来执行渲染操作。

// main.jsimport{ app1Var, app1Func }from'./App1/index.js';import{ app2Var, app2Func }from'./App2/index.js';// 尝试访问App1的变量和函数
console.log(app1Var);// 输出：I am from App1app1Func();// 输出：I am from App1// 尝试访问App2的变量和函数
console.log(app2Var);// 输出：I am from App2app2Func();// 输出：I am from App2

App1和App2都是独立的模块，它们都有自己的变量和函数。在主应用中，我们可以分别导入App1和App2的变量和函数，但它们的作用域是隔离的，不会相互影响。

• 沙箱容器：使用JavaScript沙箱库（如qiankun中的sandbox）来创建一个沙箱环境，每个微前端都在自己的沙箱中运行，防止全局变量和函数的冲突。

registerMicroApps([{name:'App1',entry:'//localhost:3001',container:'#app1-container',// sandbox - `boolean` | `{ strictStyleIsolation?: boolean, experimentalStyleIsolation?: boolean }` - 可选，是否开启沙箱，默认为 `true`。// ...其他配置},// ...其他微前端]);start();

在这个例子中，各个微前端应用都是在 qiankun 的 sandbox 中执行的，确保了它们的行为不会影响到其他微前端。

3. 数据隔离：

• 状态管理：每个微前端可以使用独立的状态管理库（如Vuex、Redux），确保状态不会在微前端之间共享。
• 事件通信：通过中央事件总线或服务来进行微前端之间的通信，而不是直接访问其他微前端的数据。

微前端架构中的沙箱技术是确保各个微服务之间隔离性的关键。通过样式隔离、JavaScript隔离和数据隔离，开发者可以构建出更加健壮和可维护的微前端应用。在实际开发中，选择合适的沙箱技术和策略对于实现微前端架构至关重要。随着微前端架构的普及，沙箱技术也显得尤为重要。

其他沙箱的应用场景

前端沙箱技术在许多场景中都有广泛的应用，以下是一些典型的例子：

在线代码编辑器

在线代码编辑器如JSFiddle、CodePen等，允许用户实时编写和执行代码。这些平台利用前端沙箱来确保用户编写的代码不会影响到编辑器本身和其他用户。

在线IDE

在线IDE如GitHub Codespaces、Gitpod等，提供了完整的编程环境。前端沙箱在这里起到了至关重要的作用，确保了用户代码的安全执行。

结语

随着前端技术的不断发展，前端沙箱技术变得越来越重要。它为执行不可信代码提供了一个安全的环境，保护了用户和开发者的利益。在实际开发中，我们需要根据具体情况选择合适的前端沙箱技术，以确保应用的安全性和稳定性。