V8嵌入开发(三)

HandleScope 与句柄

使用V8来编程时，必不可少要用到的几个概念就是HandleScope, Local, Persistent。简单来说，HandleScope表示JS对象的生命周期的范围，Local创建一个指向JS对象的本地引用，而Persistent则创建一个指向JS变量的持久引用。所谓本地引用，就是指Local引用不能超出HandleScope的范围；所谓持久引用，即Persistent引用不受HandleScope的影响。

Handle，简单的说，是对一个特定JS对象的索引。它指向此JS对象在V8所管理的Heap中的位置。需要注意的是，Handle不存于Heap中，而是存在于stack中。只有一个Handle被释放后，此Handle才会从stack中推出。这就带来一个问题，在执行特定操作时，我们可能需要声明很多Handle。如果要一个个手动释放，未免太麻烦。为此，我们使用Handle Scope来集中释放这些Handle。

Handle Scope，形象的说是一个可以包含很多Handle的工作区。当这个工作区Handle Scope被移出堆栈时，其所包含的所有Handle都会被移出堆栈，并且被垃圾管理器标注，从而在后续的垃圾回收过程快速的定位到这些可能需要被销毁的Handle。

HandleScope 句柄作用域

HandleScope 是用来装 Handle 的容器，如果在代码中未创建 HandleScope ，则当运行发现 Handle 时V8会报错。

当HandleScope生命周期结束的时候，Handle也将会被释放。

HandleScope是分配在栈上，不能通过直接New的方式进行创建。对于同一个作用域内可以有多个HandleScope，新的HandleScope将会覆盖上一个HandleScope，并对Local Handle进行管理。

理论上，只要内存足够，HandleScope 中可容纳句柄的数量是无限的。 HandleScope 包含了对 Handle 的内存控制，部分和GC有很打关联

HandleScope

创建

v8::HandleScope handle_scope(isolate);

HandleScope在使用的时候必须绑定一个Isolate，因为Isolate里管理内存相关信息。

EscapableHandleScope

除了HandleScope外，还有一个EscapableHandleScope。所有处于HandleScope范围内的Local引用，一旦HandleScope失效了，对应的引用也处于不确定状态。

假如开发者希望保留一个有用的最终结果，但是忽略掉中间引用的话，EscapableHandleScope就会非常有用。比如，你希望从一个Object中获取一个属性，这需要3个Local引用：Object对象的引用，Key的引用（假设使用字符串作为key）和最终的Value的引用。我们希望保留Value的引用，但是Key和Object的引用不再保留，那么EscapableHandleScope就是最好的手段了。

EscapableHandleScope的原理非常简单：它继承自HandleScope，在HandleScope记录当前Block地址和Slot地址之前，预先保留一个Slot作为需要逃逸的引用地址。EscapableHandleScope只能逃逸一个。本质上，它只是一个简单的辅助类而已。

SealHandleScope

SealHandleScope的作用类似于不允许分配句柄的HandleScope。它可以用于调试句柄泄漏。句柄可在内部的普通 HandleScope中分配。

Handle 句柄

句柄就是做V8开发的重点核心的概念。我们接入的接口全部都由句柄来实现。即Local和Persistent管理的并不是JS对象本身，而是JS对象的引用。在V8内，JS对象的实际类型是 v8::internal::Object*，而 Local/Persistent 管理的是 v8::internal::Object**。

句柄根据其生命周期的差异分为几类，在使用时需要注意。句柄的实现均是以泛型模板的方式实现，这种方式可以配合不同的数据类型使用。

Local：本地句柄，由GC管理的局部对象，在创建之后会被放入到HandleScope中管理生命周期。
Eternal：永久句柄，这种句柄生命周期跟着所属的Isolate。
PersistentBase：全局性（持久型）句柄。

PersistentBase全局性句柄中根据管理所有权方式的不同又分为两个子类型。 - Persistent：采用赋值和复制方式 - Global：采用移动语义，注意它拥有一个模块类实现的别名，叫做 UniquePersistent

Local,Eternal和PersistentBase之间没有共基类的关系。

要掌握句柄的使用方法必定涉及到V8的数据类型，数据类型概念相对独立，此处可先跳转到“V8数据类型” 章节了解相关技术。为了方便简单理解，在后面的内容中，均使用 v8::String 来作为讲解.

Local 句柄

Local是v8中存储对象的结构，代表了被GC管理的对象引用。简单的可以理解为，我们在JS中创建的对象，在c++层，都能找到对应的Local引用，而每个对象因为类型不同，Local中的类型也不同。

以下代码中，在C++层定义一个字符串类型。

v8::Local<v8::String> str = v8::String::NewFromUtf8(isolate, "'Hello");

句柄的创建条件

并非在任意时刻都能创建任意类型的句柄。这些创建条件取决于对应的类型内存分配条件。

例如，创建 v8::Local<v8::String> 时，可以在 Isolate 创建后， Context 创建前这个阶段。这是因为 v8::String 表示原始字符串值。无需调用特定于上下文的构造函数即可创建它。

而当你创建 v8::Array 时，则必须在创建 Context 之后才会正常执行。这是因为 V8实际上会从当前Context 上下文中调用Array的构造函数。如果没有上下文，那么V8将无法调用以创建一个数组，并将导致 segmentation fault 错误。

为了保险起见，最好将所有的句柄创建都放到V8环境创建完毕之后。

MaybeLocal

MaybeLocal<>是一个围绕Local<>的包装器，它强制检查Local<>在可以使用之前是否为空。

如果API方法返回MaybeLocal<>，则该API方法可能会失败，原因可能是引发了异常，或者异常处于挂起状态，例如，前一个API调用引发了尚未捕获的异常，或者引发了TerminateExecution异常。在这种情况下，返回一个空的MaybeLocal。

如果拿到了一个MaybeLocal 结果，可以调用 ToLocalChecked() 转换为 Local。如果此MaybeLocal<>为空，V8将进程崩溃。

Eternal 句柄

永久句柄生命周期是跟着 Isolate 共生存的。创建方式如下：

v8::Local<v8::FunctionTemplate> t = v8::FunctionTemplate::New(isolate);
v8::Eternal<v8::FunctionTemplate> eternal(isolate, t);

也可以先新建一个，然后再调用Set进行设置。

v8::Eternal<v8::FunctionTemplate> eternal();

v8::Local<v8::FunctionTemplate> t = v8::FunctionTemplate::New(isolate);
eternal->(isolate, t);

Persistent /Global（UniquePersistent）句柄

持久型句柄，基类为 PersistentBase ，这里将统一讨论它和它子类的差异。当涉及到持久型句柄时，应该默认为是 PersistentBase 的行为。 Local 句柄生命周期受到 HandleScope 控制，而持久型句柄不受任何 HandleScope 生命周期控制。如果想释放一个持久型句柄，则需要调用它的 Reset() 方法。

持久型句柄是对V8引擎中存储数据的引用，当GC执行时，它的引用也会跟随移动。

弱引用

一旦使用了持久型句柄，则对应在V8堆中的数据就不会被GC回收。除非我们手动调用 Reset() 方法。但还可以设置其成为弱引用，一旦被标记为弱引用，则GC在检测该对象时，其引用计数则会忽略它。当GC检测到该对象不可被访问时，会自动执行 reset。

SetWeak () 和 ClearWeak () 可以设置或取消设置句柄成为弱引用。

Persistent变量被v8的Isolate记录，会在对象被回收后自动置空该对象。这里需要非常注意一点：Persistent这个C++对象不能在Isolate dispose之前被删除，否则就会导致非法指针。

弱引用回调

设置为弱引用还有另外一个接口，可以在GC处理不可访问时，进行回调。但是并不保证回调的时间和时机。在回调中，不能调用V8代码，如果需要，可以设置二次回调。API原型如下：

void v8::PersistentBase< T >::SetWeak(P * parameter,
                    typename WeakCallbackInfo< P >::Callback callback,
                    WeakCallbackType type 
)

WeakCallbackType的定义如下：

kParameter 回调函数callback会收到 paramter参数
kInternalFields: 回调函数callback会收到paramter参数，和object中的前两个内部field。这两个内部field是v8允许C++对象附件额外的数据指针到JS对象上的方法。
kFinalizer：回调函数callback会收到paramter参数，且在对象被真正释放的时候才会被调用。

回调函数可如下定义：

void SecondCallBack const v8::WeakCallbackInfo<v8::Value>& data){
    //...
}

void Callback(const v8::WeakCallbackInfo<v8::Value>& data){
    //...
    //如果要进行二次回调，参考下面代码
    data->SetSecondPassCallback( SecondCallBack );
}

AnnotateStrongRetainer
void v8::PersistentBase< T >::AnnotateStrongRetainer(const char * label)

给句柄设置一个 label 标记，主要为堆的快照生成器做标识用。

Persistent 句柄

Persistent 继承自 PersistentBase，它允许赋值和复制。 Persistent是不能直接参与到v8 API的使用，必须先转换为v8::Local，然后才能使用。

Global 句柄

Global 继承自 PersistentBase，它具有移动语义。

HandleScope 与 句柄