JS 引擎赛道中的 Rust 角色

引言

JavaScript 引擎作为现代 Web 开发的核心基础设施，一直在性能优化和安全性之间寻找平衡。随着 Rust 语言的崛起，这个以内存安全和高性能著称的系统级编程语言正在为 JavaScript 引擎带来新的可能性。本文将深入探讨 Rust 在 JavaScript 引擎赛道中的角色，分析当前主要的 Rust 实现的 JavaScript 引擎，以及它们如何影响未来 JavaScript 的执行效率和安全性。

一、JavaScript 引擎的演进与 Rust 的机遇

JavaScript 引擎从最初的简单解释器，发展到如今复杂的 JIT 编译执行系统，经历了显著的技术变革。传统的 JavaScript 引擎如 V8（Chrome/Node.js）、SpiderMonkey（Firefox）和 JavaScriptCore（Safari）主要由 C++ 实现，虽然性能卓越，但在内存安全性和并发控制方面仍面临挑战。

Rust 语言的出现为这一领域带来了新的解决方案。Rust 凭借其所有权系统、借用检查器和零成本抽象等特性，能够在编译时捕获内存错误，同时保持与 C++ 相当的性能。这使得 Rust 成为构建新一代 JavaScript 引擎的理想选择。

二、主要的 Rust 实现的 JavaScript 引擎

2.1 Boa：纯 Rust 实现的实验性引擎

Boa 是目前最知名的纯 Rust 实现的 JavaScript 引擎之一。

技术特点：

纯 Rust 实现，代码仓库约 6.1K Stars，208 贡献者
最小编译后体积约 1MB，内存占用通常低于 5MB
提供完整的词法分析器、解析器和解释器实现
支持 ES5 完整特性，ES6+ 部分特性，兼容性约 85%
提供 C API 和 WebAssembly 构建目标

使用案例：

Rust 嵌入式项目中的脚本扩展
Boa 引擎自身的测试和示例应用
教育领域用于教学 JavaScript 引擎内部工作原理

评分：3.5/5 - 作为纯 Rust 引擎的先驱者，在安全性和轻量级方面表现出色，但在功能完整性和性能方面仍有提升空间。

2.2 Yavashark：轻量级 Rust JavaScript 引擎

Yavashark 是一个新兴的 Rust 实现的 JavaScript 引擎，专注于轻量级应用场景。

技术特点：

纯 Rust 实现，代码库约 1225 Stars
编译后体积约 5.6MB，启动时间小于 10ms
支持 ES2023 完整标准，ES2025 兼容性达 98%
基于标记-清除垃圾收集器，内存占用峰值通常低于 20MB
提供多线程执行支持，利用 Rust 的安全并发特性

使用案例：

资源受限的嵌入式设备
需要快速启动的边缘计算应用
部分实验性 WebAssembly 运行时的 JavaScript 支持

评分：4.0/5 - 在标准兼容性方面表现突出，轻量级设计使其适合嵌入式场景，但社区规模相对较小影响其生态建设。

2.3 Nova：新一代 Rust JavaScript 引擎

Nova 是另一个值得关注的 Rust 实现的 JavaScript 引擎，在性能和标准支持方面都有不俗表现。

技术特点：

纯 Rust 实现，采用分层架构设计
字节码解释器针对热点路径优化，比同类解释器快约 15-20%
内存占用基准测试显示比 Boa 低约 30%
提供插件系统支持自定义内置对象和函数
启动时间平均低于 5ms，适合快速启动场景

使用案例：

部分实时应用的脚本引擎
需要高性能响应的桌面应用插件系统
某些实验性的微前端框架

评分：3.8/5 - 在性能优化方面有亮点，模块化设计提升了扩展性，但项目成熟度和生态系统仍在发展中。

2.4 Brimstone：专注性能的 Rust JavaScript 引擎

Brimstone 是一个专注于性能优化的 Rust 实现的 JavaScript 引擎。

技术特点：

纯 Rust 实现，包含基础的 JIT 编译能力
热点路径执行速度比纯解释器快 2-3 倍
提供 WebAssembly 模块加载和通信接口
内存占用约 7-15MB，取决于执行的 JavaScript 复杂度
支持 SIMD 指令集优化数值计算密集型操作

使用案例：

需要高性能数值计算的科学计算应用
游戏引擎中的脚本系统
WebAssembly 运行时中的 JavaScript 互操作层

评分：4.2/5 - 在性能方面表现突出，特别是在数值计算领域，与 WebAssembly 的集成也很有优势，但功能覆盖范围仍需扩展。

2.5 SpiderMonkey 生态中的 Rust 项目

Mozilla 的 SpiderMonkey 引擎虽然主要用 C++ 实现，但在其生态系统中有两个重要的 Rust 项目：

2.5.1 Mozjs：SpiderMonkey 与 Rust 的结合

Mozjs 提供了 SpiderMonkey 引擎的完整 Rust 绑定，使开发者能够在 Rust 项目中无缝集成成熟的 SpiderMonkey 引擎。

技术特点：

完整封装 SpiderMonkey C++ API，提供约 200 个 Rust 结构体和特征
支持 ECMAScript 2023 完整标准
内存占用约 50-150MB，取决于执行的 JavaScript 复杂度
提供完整的 JIT 编译、垃圾回收和并发支持
构建大小约 20-30MB，取决于编译选项

使用案例：

Mozilla Firefox 的部分 Rust 组件与 SpiderMonkey 的交互
一些使用 Rust 构建的需要完整 JavaScript 支持的桌面应用
服务端应用中的 JavaScript 插件系统

评分：4.5/5 - 在功能完整性和性能方面表现出色，依托成熟的 SpiderMonkey 引擎，但集成复杂度较高，且并非纯 Rust 实现。

2.5.2 Jsparagus：Rust 构建的 JavaScript 解析器

Jsparagus 是一个由 Mozilla 开发的使用 Rust 构建的 JavaScript 解析器，它的目标是逐步替换 SpiderMonkey 中的现有解析器。

技术特点：

纯 Rust 实现，基于 PEG (Parsing Expression Grammar) 解析器生成器
解析速度比传统递归下降解析器快约 10-15%
内存占用峰值通常低于 5MB
生成的解析树支持增量更新，适合编辑器实时解析场景
代码覆盖率达 95% 以上

使用案例：

Mozilla Firefox 的 JavaScript 解析器组件
一些需要高性能 JavaScript 解析的开发工具
部分 IDE 的 JavaScript 代码分析功能

评分：4.3/5 - 在解析性能和准确性方面表现出色，作为专业解析器有很高的技术水准，但功能仅限于解析阶段，不包含执行环境。

2.6 其他 Rust 相关的 JavaScript 引擎项目

2.6.1 Rustyscript

技术特点：

纯 Rust 实现的轻量级 JavaScript 执行环境
提供简化的 API，最小化集成复杂度
内存占用通常在 3-8MB 范围内
支持基础的 ES5 特性和部分 ES6 特性
编译后体积约 3.5MB

使用案例：

简单的脚本自动化任务
配置文件解析和执行
小型应用的插件系统

评分：3.0/5 - 作为轻量级解决方案具有一定优势，但功能覆盖范围有限，适合简单场景使用。

2.6.2 其他相关项目

Wasmer 的 JavaScript 支持：WebAssembly 运行时对 JavaScript 的集成支持，允许在 WebAssembly 环境中嵌入 JavaScript 代码
js2rust：探索 JavaScript 到 Rust 的编译转换，试图将 JavaScript 代码自动转换为 Rust 代码以提高性能和安全性

三、Rust 为 JavaScript 引擎带来的技术优势

3.1 内存安全与漏洞减少

Rust 的所有权系统和借用检查器能够在编译时捕获大量内存相关的错误，这对于 JavaScript 引擎这类复杂系统尤为重要。根据研究数据，使用 Rust 可以显著减少内存安全漏洞。例如，华为将 OpenEuler 内核驱动 Rust 化后，减少了 67% 的内存安全漏洞 1。

3.2 并发性能的提升

Rust 的无数据竞争保证使得 JavaScript 引擎能够更安全地利用多核处理器。与传统的基于锁的并发模型相比，Rust 的所有权系统提供了更细粒度的并发控制，减少了死锁和资源争用的可能性。

3.3 资源占用优化

Rust 程序通常具有较小的内存占用和启动时间。这使得 Rust 实现的 JavaScript 引擎在嵌入式环境和资源受限设备上具有明显优势。例如，类似 Tauri 这样的基于 Rust 的桌面应用框架，通过使用 Rust 和 Webview2，成功解决了 Electron 的包体积大、内存占用高的问题 4。

四、代码示例：Rust 与 JavaScript 引擎的集成

本节提供几个实用的代码示例，展示如何在 Rust 项目中集成和使用不同的 JavaScript 引擎。

4.1 使用 Boa 引擎执行表达式和函数

Boa 提供了简洁的 API 来执行 JavaScript 代码。下面是一个更全面的示例，展示了如何：初始化引擎、执行表达式、调用函数、处理错误，以及在 Rust 和 JavaScript 之间传递数据。

rust 复制代码

use boa_engine::{Context, Source, js_string};
use boa_engine::property::Attribute;
use boa_engine::value::StringOrSymbol;

fn main() -> Result<(), Box<dyn std::error::Error>> {
    // 创建 JavaScript 执行上下文
    let mut context = Context::default();
    
    // 1. 执行简单表达式
    let result = context.eval(Source::from_bytes("2 + 2 * 10"))?;
    println!("数学表达式结果: {}", result);
    
    // 2. 定义和调用函数
    let js_code = r#"
        function calculateFactorial(n) {
            if (n <= 1) return 1;
            return n * calculateFactorial(n - 1);
        }
        
        // 返回一个对象
        {
            factorial: calculateFactorial,
            version: "1.0.0",
            processData: function(data) {
                return data.map(item => item * 2).filter(item => item > 10);
            }
        }
    "#;
    
    let js_module = context.eval(Source::from_bytes(js_code))?;
    
    // 3. 调用 JavaScript 函数
    let args = [20.into()]; // 计算 20 的阶乘
    let factorial_result = context.call_property(
        &js_module, 
        js_string!("factorial"), 
        &args
    )?;
    println!("20 的阶乘: {}", factorial_result);
    
    // 4. 从 Rust 向 JavaScript 传递数据
    let data = vec![1, 5, 7, 12, 3];
    let js_array = context.construct_array(data.into_iter())?;
    
    let process_args = [js_array];
    let processed_data = context.call_property(
        &js_module, 
        js_string!("processData"), 
        &process_args
    )?;
    
    // 5. 获取 JavaScript 对象的属性
    let version = context.get_property(
        &js_module, 
        StringOrSymbol::String(js_string!("version"))
    )?;
    println!("模块版本: {}", version);
    
    // 6. 注册 Rust 函数到 JavaScript 环境
    context.register_global_function(
        "logFromRust", 
        1, 
        |_, args, _| {
            if let Some(arg) = args.get(0) {
                println!("JavaScript 调用 Rust 函数: {}", arg);
            }
            Ok(().into())
        }
    )?;
    
    context.eval(Source::from_bytes("logFromRust('Hello from JavaScript!')"))?;
    
    Ok(())
}

4.2 使用 Mozjs (SpiderMonkey 的 Rust 绑定)

Mozjs 提供了 SpiderMonkey 引擎的完整 Rust 绑定，下面是一个更实用的示例，展示如何执行 JavaScript 代码、处理值和错误：

rust 复制代码

use mozjs::jsapi::{JSContext, JS_NewRuntime, JS_EnterCompartment, JS_Init, JS::RootedValue, JS::RootedObject};
use mozjs::jsval::UndefinedValue;
use mozjs::rust::{Runtime, Context, JSEngine};
use std::ptr;

fn main() {
    // 初始化 SpiderMonkey 引擎
    let engine = JSEngine::init().unwrap();
    
    // 创建运行时环境（设置 8MB 堆大小）
    let runtime = Runtime::new(engine.handle(), 8 * 1024 * 1024).unwrap();
    
    // 创建 JavaScript 上下文
    let context = Context::new(&runtime).unwrap();
    
    // 进入 JavaScript 上下文的执行区域
    let _ac = context.acquire().unwrap();
    
    // 获取全局对象
    let global = context.global_object().unwrap();
    
    // 创建一个 JavaScript 值用于存储执行结果
    let mut result = RootedValue::new(context.as_ptr());
    
    // 1. 执行简单的 JavaScript 表达式
    let js_code = "2 + 3 * 4";
    println!("执行表达式: {}", js_code);
    
    match context.evaluate_script(js_code, "<test>", 1, &mut result) {
        Ok(_) => {
            println!("执行结果: {}", result);
        },
        Err(e) => {
            println!("执行错误: {}", e);
        }
    }
    
    // 2. 定义和调用 JavaScript 函数
    let function_code = r#"
        function greet(name) {
            return 'Hello, ' + name + '! Welcome to SpiderMonkey via Rust!';
        }
        
        // 导出函数到全局对象
        this.greet = greet;
        true; // 表达式返回值
    "#;
    
    println!("\n注册 JavaScript 函数");
    if context.evaluate_script(function_code, "<functions>", 1, &mut result).is_ok() {
        println!("函数注册成功");
        
        // 3. 准备调用函数的参数
        let name_value = context.string_value("Rust Developer");
        let mut args = [name_value];
        
        // 4. 调用全局函数
        if let Ok(greet_func) = context.get_property(&global, "greet") {
            println!("\n调用 greet 函数");
            if context.call_function(None, &greet_func, &mut args, &mut result).is_ok() {
                println!("函数返回: {}", result);
            } else {
                println!("函数调用失败");
            }
        }
    }
    
    println!("\nSpiderMonkey 引擎使用完成");
}

4.3 使用 Rustyscript 执行简单脚本

Rustyscript 是一个轻量级的 JavaScript 执行环境，下面是如何使用它的示例：

rust 复制代码

use rustyscript::{json_args, Runtime, Script, Module, Error};
use std::collections::HashMap;

fn main() -> Result<(), Error> {
    // 1. 创建基本运行时
    println!("=== 创建基本运行时 ===");
    let mut runtime = Runtime::new()?;
    
    // 执行简单表达式
    let result: i64 = runtime.execute_expression("5 + 5 * 2")?;
    println!("表达式结果: {}", result);
    
    // 2. 创建包含自定义函数的脚本
    println!("\n=== 执行包含函数的脚本 ===");
    let script = Script::from_string(r#"
        function calculateDiscount(price, rate) {
            return price * (1 - rate / 100);
        }
        
        function formatCurrency(amount) {
            return '$' + amount.toFixed(2);
        }
        
        // 返回可用函数的对象
        {
            calculateDiscount,
            formatCurrency
        }
    "#);
    
    // 3. 执行脚本并获取导出的函数
    let module: Module = runtime.execute_module(script)?;
    
    // 4. 调用导出的函数
    println!("\n=== 调用 JavaScript 函数 ===");
    let price = 100.0;
    let discount_rate = 20.0;
    
    // 调用计算折扣的函数
    let discounted_price: f64 = module.call("calculateDiscount", json_args!(price, discount_rate))?;
    println!("原价 ${}, 折扣 {}%, 折后价: ${:.2}", 
             price, discount_rate, discounted_price);
    
    // 调用格式化货币的函数
    let formatted: String = module.call("formatCurrency", json_args!(discounted_price))?;
    println!("格式化后的价格: {}", formatted);
    
    // 5. 注册 Rust 函数到 JavaScript 环境
    println!("\n=== 注册 Rust 函数到 JavaScript ===");
    let mut runtime_with_functions = Runtime::new()?;
    
    // 注册一个日志函数
    runtime_with_functions.register_function("logMessage", move |args: Vec<String>| -> Result<String, Error> {
        let message = args.get(0).unwrap_or(&"No message".to_string());
        println!("[Rust] JavaScript 调用: {}", message);
        Ok(format!("Rust 收到: {}", message))
    })?;
    
    // 在 JavaScript 中调用 Rust 函数
    let js_result: String = runtime_with_functions.execute_expression(r#"
        logMessage('Hello from JavaScript to Rust!')
    "#)?;
    println!("JavaScript 收到 Rust 函数返回: {}", js_result);
    
    // 6. 使用 Rust 的类型系统与 JavaScript 交互
    println!("\n=== 类型交互示例 ===");
    let mut type_runtime = Runtime::new()?;
    
    // 创建包含数据的 JavaScript 对象
    let data = HashMap::from([
        ("name", "Product A"),
        ("price", "29.99"),
        ("inStock", "true")
    ]);
    
    // 将数据注入到 JavaScript 环境
    type_runtime.insert_values(data)?;
    
    // 在 JavaScript 中使用这些值
    let total_price: String = type_runtime.execute_expression(r#"
        const taxRate = 0.1;
        const price = parseFloat(price);
        const tax = price * taxRate;
        
        `${name} - 含税总价: $${(price + tax).toFixed(2)}`
    "#)?;
    
    println!("类型交互结果: {}", total_price);
    
    Ok(())
}

五、JavaScript 引擎技术对比

5.1 语言实现对比

特性	Rust 实现 (如 Boa)	C++ 实现 (如 V8)	C 实现 (如 QuickJS)
内存安全	编译时检查，几乎无内存错误	依赖手动内存管理，存在潜在风险	有限的内存安全保证
性能	良好，但尚未完全优化	优异，高度优化	轻量级但性能相对较弱
生态系统	新兴，正在发展	成熟，工具丰富	稳定但扩展有限
学习曲线	陡峭	较陡	中等
内存占用	低	中高	极低
线程安全	内置保证	需额外机制	有限支持

5.2 主要 Rust JS 引擎项目对比

引擎/项目	类型	技术特点	使用案例	评分 (5分制)
Boa	完整引擎	纯 Rust实现，代码库6.1K Stars，编译后体积约1MB，ES5完整支持，ES6+兼容性85%	嵌入式项目脚本扩展，教育工具	3.5
Yavashark	完整引擎	纯 Rust实现，1225 Stars，编译后5.6MB，启动<10ms，ES2023完整支持，ES2025兼容性98%	嵌入式设备，边缘计算，WebAssembly运行时	4.0
Nova	完整引擎	纯 Rust实现，分层架构，热点路径比同类快15-20%，内存比Boa低30%，启动<5ms	实时应用脚本引擎，桌面应用插件系统	3.8
Brimstone	完整引擎	纯 Rust实现，基础JIT编译，热点路径比纯解释器快2-3倍，支持SIMD指令集	科学计算，游戏引擎脚本系统，WASM互操作层	4.2
Mozjs	绑定库	SpiderMonkey的Rust绑定，约200个Rust结构体和特征，ES2023完整支持	Firefox组件，需要完整JS支持的桌面应用	4.5
Jsparagus	解析器	纯 Rust实现，基于PEG生成器，解析比传统快10-15%，代码覆盖率>95%	Firefox解析器组件，开发工具，IDE代码分析	4.3
Rustyscript	执行环境	轻量级JS执行环境，简化API	简单脚本执行需求	3.0

5.3 内存占用与启动性能对比

引擎类型	典型内存占用	启动时间	适用环境
Rust 轻量引擎	< 10MB	毫秒级	嵌入式设备、微控制器
Rust 完整引擎	10-50MB	亚秒级	桌面应用、服务端
C++ 主流引擎	50-200MB	秒级	浏览器、Node.js
C 轻量引擎	< 5MB	微秒级	极资源受限环境

六、JS 引擎发展趋势与 Rust 的未来角色

6.1 安全性优先的设计理念

随着网络安全威胁的日益复杂，JavaScript 引擎的安全性将成为首要考量。根据行业趋势，我们可以预见：

内存安全漏洞减少：如华为的实践所示，将核心组件 Rust 化可减少高达 67% 的内存安全漏洞 1，这一数据将推动更多引擎开发者采用 Rust
形式化验证增加：Rust 的类型系统为形式化验证提供了基础，未来可能会看到更多经过形式化验证的 JS 引擎组件
零信任架构融合：JavaScript 引擎将更深入地融入零信任安全架构，Rust 的不可变性和所有权特性使其成为实现这一目标的理想语言

6.2 多样化部署环境的适应

JavaScript 引擎正从浏览器和服务器扩展到更广泛的领域：

嵌入式与物联网：Rust 实现的轻量级 JS 引擎将成为 IoT 设备的理想选择，支持在资源受限环境中运行 JS 代码
边缘计算节点：在 5G/6G 网络推动下，边缘节点需要高效执行 JS 代码，Rust 引擎可提供低延迟、高吞吐量的解决方案
智能汽车与工业系统：这些对安全性和实时性要求极高的领域，将从 Rust 实现的 JS 引擎中获益良多

6.3 WebAssembly 与 JavaScript 的深度融合

WebAssembly 的普及正在改变 JavaScript 引擎的架构设计：

统一执行模型：未来 JS 引擎可能采用更统一的执行模型，无缝切换 JavaScript 和 WebAssembly 代码
混合优化策略：Rust 作为 WebAssembly 的主要开发语言，将在优化混合执行环境方面发挥关键作用
共享内存与协作：JavaScript 和 WebAssembly 模块之间的内存共享和协作将更加高效，Rust 的安全并发特性将促进这一发展

6.4 云原生与服务器端应用

JavaScript 在服务器端的应用正在扩展，Rust 实现的引擎将在以下方面提供价值：

微服务架构：轻量级 Rust JS 引擎适合构建高效的微服务，减少资源占用
无服务器计算：更快的启动时间和更低的内存占用，使 Rust JS 引擎成为 FaaS 场景的理想选择
实时数据处理：利用 Rust 的性能优势，处理高吞吐量的实时数据流

6.5 生态系统整合与标准演进

Rust 与 JavaScript 生态系统的整合将加深：

工具链共享：更多构建工具、调试器和性能分析工具将同时支持 Rust 和 JavaScript
标准库互操作：JavaScript 标准库可能会借鉴 Rust 的某些设计理念，如更严格的类型检查
跨语言框架：更多框架将支持 Rust 和 JavaScript 的无缝协作，如 Tauri 等桌面应用框架

6.6 量化的未来展望：2025-2030

基于当前技术发展趋势，我们可以对 Rust 在 JS 引擎领域的未来做出以下预测：

2025 年：至少有一个主流浏览器引擎将有 20% 以上的组件使用 Rust 实现
2026 年：首个完全使用 Rust 实现的生产级 JS 引擎将问世
2028 年：Rust 实现的 JS 引擎在嵌入式和边缘计算领域的市场份额将超过 30%
2030 年：JavaScript 引擎的安全漏洞将比 2023 年减少 50%，主要归功于 Rust 等内存安全语言的采用

七、结论

Rust 在 JavaScript 引擎赛道中正在扮演越来越重要的角色。从纯 Rust 实现的 Boa 引擎，到 Mozilla 的 Jsparagus 解析器，再到与现有 C++ 引擎的集成方案，Rust 正在为 JavaScript 引擎带来新的技术可能性。

随着 Rust 生态系统的不断成熟和性能优化工作的持续推进，我们有理由相信，未来将会看到更多性能卓越、安全可靠的 JavaScript 引擎采用 Rust 实现或部分组件 Rust 化。对于开发者而言，了解 Rust 在 JavaScript 引擎中的应用，不仅有助于选择合适的技术栈，也能更好地理解现代 Web 技术的发展方向。

在这个性能与安全并重的时代，Rust 正在为 JavaScript 引擎的发展开辟一条新的道路，而这条道路，值得我们持续关注和探索。

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