JavaScript 操作系统

引言

JavaScript 于 20 世纪 90 年代中期由 Brendan Eich 推出。它是一种用于向网页添加控制的脚本语言。从那时起，它已从一种仅仅是语言发展成为一种重要的微不足道的语言，技术领域的大多数开发人员都在使用它。JavaScript 最初是一种严格用于开发网页的语言，因其相对**_轻量级、解释型和平台无关性_**而广为人知。

更具体地说，它为当今许多应用程序的开发奠定了平台，例如由 **_Node.js 开发的侧边应用程序、桌面应用程序_**，甚至**_移动应用程序_**。在许多领域对这种语言的期望导致了整个工作系统概念的开发。

基于 JavaScript 的操作系统概念

基于 JavaScript 的操作系统简单来说就是利用 Javascript 作为基础 shell 的系统，它将服务交付给普通的 内核操作系统 服务，但处于**_用户平面、进程平面、软件 执行_**等。同时，JS 操作系统没有特定的操作系统特性使其可以作为完整的操作系统运行；基于网络的操作系统希望处理在浏览器上运行的应用程序。

i. 定义和目的

JavaScript 操作系统或 JS 操作系统，可以最好地描述为一个环境，它利用**_HTML、CSS 和 JavaScript_** 等网络相关技术来接口和模拟尽可能多的常见操作系统功能。在许多情况下，这些操作系统在浏览器中运行，或者在像 **_Node.js_** 这样的 JavaScript 引擎中运行。有效利用这些系统需要创建一个有效的多层系统，可以通过任何支持 **_WWW 窗口_** 的设备访问。

JavaScript 操作系统架构

1. 主要组件和结构

• **用户界面 (UI)：** 系统使用 HTML、CSS 和 JavaScript 界面。它倾向于模仿操作系统的桌面，具有**_窗口、菜单和任务栏_**。其中之一是用户交互的唯一或第一个点，另一个是它**_在浏览器或客户端应用程序中查看_**。
• **文件系统抽象：** 由于 JavaScript 在浏览器中部署并对机器资源访问受限，文件系统基于**_Web API_**，即所谓的 **_FileSystem API 或 IndexedDB_**，数据存储在其中。这之所以成为可能，是因为像用户界面一样，它以类似于普通操作系统的方式直接与文件结构交互，文件和目录封装在沙盒浏览器的基础内。
• **进程管理：** JavaScript 具有 Web **_Workers 和 Service Workers_**，用于多线程和后台执行能力，这使得系统可以同时执行多个进程。这些在后台运行 JavaScript 代码，提供**_并行处理以模拟操作系统的多任务处理_**。
• **内存管理：** JavaScript 操作系统中的内存由 JavaScript 运行时空间控制，该空间**_具有垃圾回收器_**，可以擦除未使用的内存。它在 JavaScript 环境中仍然受到限制，并且无法拥有常规操作系统中实际拥有的**_低级内存操作_**。
• **事件循环和调度程序：** JavaScript 操作系统中的同步和异步操作和交互管理依赖于**_事件循环和任务调度程序_**。它还控制所有活动，例如**_输入、HTTP 和内部更新_**，所有这些都在比原生操作系统并发程度较低的环境中进行。

2. Web 技术的使用

WWW 技术是开发和实现基于 JavaScript 的操作系统的基础。这些技术有助于在浏览器上模拟标准操作系统范式（如 **_REAL-TIME JarOS_**），或在原生 JavaScript 空间中模拟标准操作系统范式（如 JSOS）。

• **HTML (超文本标记语言)：** HTML 在操作系统层面实施，用于定位和放置每个操作系统片段（窗口、图标、任务栏）。HTML5 具有一些称为 **_API_** 的功能，例如 **_Web 存储_** 和 **_文件 API_**，这对于使操作系统具有捕捉**_存储或设置_**等环境的形式至关重要。
• **CSS (层叠样式表)：** CSS 应用于 HTML 元素，以赋予用户界面设计并将其构建成类似于 Intuit 桌面。其应用涉及**_动画、响应式设计和主题_**。
• **Node.js：** JSOS 已在浏览器上启动，JSOS 可以在其中执行。**_Node.js 用作操作系统_** 的扩展，而不仅仅是**_渲染引擎_** 的执行环境。Node.js 提供**_服务器功能或请求处理_** 能力，与数据库协同工作，以及浏览器环境之外的某种系统“类”能力（网络、文件等）。Node.js 能够充当操作系统的引擎，在浏览器之外执行 JavaScript 代码，并处理不限于浏览器或操作系统服务的作业。

3. 虚拟化和浏览器引擎

Shell 和框架引擎在操作系统的运行和功能中扮演着相对重要的角色，例如基于 JavaScript 环境的实体，它们模仿但又在 Web 技术之内。

1. **虚拟化：** 虚拟化是将**_一个系统映射到另一个系统_**的行为，与通过**_原生操作系统上的虚拟机监控程序_**完成的传统虚拟化的基本类型一样，JS 具有基于 Web 的虚拟化。这些可能包括
   
   • **容器化：** 一些基于 JavaScript 的操作系统可能会采用容器等技术，例如 Docker，它模拟了不同进程在不同于虚拟机环境中的操作条件。
   • **JavaScript VM：** 如果为脚本交互（特别是 JavaScript 执行）创建虚拟机，它可以模拟系统级接口。**_WebAssembly (Wasm)_** 在浏览器内使用第一个代码执行，这是 JavaScript 操作系统功能，减少了传统上在操作系统范围内的任务管理。
2. **浏览器引擎：** 浏览器引擎可以定义为在 Web 浏览器环境中执行的 JavaScript 操作系统。因为它包含的环境提供了基于 HTML/CSS 和 JS 中的格式化标签制作的可视化界面以及操作系统逻辑的直接执行。

JavaScript 操作系统的主要功能

1. 用户界面和体验

UI/UX 的结构有助于将操作系统最好地定义为传统的直观桌面环境。该模式通常简单、易懂，并对 Web 技术做出响应，以确保有意义和刺激的体验。

• **图形用户界面 (GUI)：** 几乎所有基于 JavaScript 的操作系统都采用 HTML5 CSS 和 JavaScript 来设计操作系统的 GUI。这与 Windows 菜单和图标以及模仿最流行的图形操作系统的工具栏有关。在这些应用程序的开发中，应用了**_响应式设计、材料设计和简洁性_**等与新 UI 设计范式相关的合适技术，旨在使应用程序可供各种设备上的用户使用。
• **可定制主题：** 几乎所有 JSOS 都具有用于布置桌面外观的选项，其中包含**_主题、壁纸和图标集_**。这具有为用户或客户提供个性化设置的优势。
• **窗口管理：** 操作系统的可能功能可以包括一些可以在其上操作的功能，例如**_可拖动和可调整大小的窗口、多窗口/表格操作和任务栏_**。这些功能允许用户完全控制其桌面上的工作环境，从而使系统用户友好。
• **触摸屏和多点触控支持：** 由于最近的浏览器支持触摸操作，为移动设备或平板电脑开发的 JavaScript 操作系统已集成了触摸和多点触控功能，以支持**_滑动、捏合、缩放和拖动窗口_**等功能。此功能使 JSOS 可以轻松部署在不同平台上，包括智能手机、平板电脑和笔记本电脑。

2. 应用程序支持和集成

协调和应用程序支持在每个操作系统环境中都发挥着重要作用，因为它们影响任何操作系统的运行。对于 JavaScript 操作系统，这些系统使用 Web 技术和云应用程序来提供一套基本进程和工具来执行原生 JS 应用程序。

• **Web 应用程序：** 所有基于 JavaScript 的操作系统都鼓励将 Web 应用程序作为使用程序的基本方式，并有望为实现基于 Internet 的应用程序付出努力。整个框架依赖于 Web 技术，应用程序的 Web 通常成为系统中主要的应用程序类型。这些应用程序大多是**_基于云的_**，可以通过浏览器或原生应用程序访问，提供**_邮件、办公套件和存储_**等功能。一些知名服务包括 Google Docs 和 Gmail，云存储服务包括 Dropbox 和 Google Drive。
• **单点登录 (SSO)：** 许多 JavaScript 操作系统包含**_单点登录_**功能，允许多个 Web 应用程序一次性登录。这消除了使用各种服务尝试记住登录详细信息所花费的时间。
• **原生 JavaScript 应用程序：** 一些 JavaScript 操作系统允许创建和执行原生 JavaScript 应用程序，这些应用程序与典型的桌面应用程序具有相同的底层基础，但受限于浏览器或 NodeJS 执行空间。这包括那些在内部操作系统应用程序编程接口上下文中开发和使用 HTML、CSS 和 JavaScript 的应用程序。
• **WebAssembly：** 随着 JSOS 变得越来越复杂，在某些情况下，WebAssembly (Wasm) 将用于在浏览器中执行编译后的代码，使其尽可能接近原生程序。这使得可以实现操作系统之外的内置应用程序，但更具体地说是针对游戏或媒体播放器等复杂应用程序。
• **与云服务集成：** 云集成是必要的，因为大多数 JSOS 都采用了**_云优先策略_**。文件存储、文件同步或备份等每个功能都可以与 **_Google Drive、OneDrive 或 Dropbox_** 一起使用和连接。这确保了用户的数据在任何设备或会话的任何时间都与当前版本保持同步。
• **云 IDE：** 可能还有 Web 开发集成应用程序，例如 **_Cloud9 或 Glitch_**，开发人员可以直接通过操作系统编写、编译和测试 JS 应用程序。
• **应用市场或商店：** 基于 JavaScript 构建的专用移动操作系统也可能包含一个应用商店，客户可以使用它下载更多应用程序。这些可以是基于 Web 的应用程序，也可以是使用 Script 构建的独立应用程序。此功能的优势在于能够添加与特定重要应用程序和实用程序相关的有趣系统功能。

3. 性能考虑

• **CPU 和 内存管理：** 通过使用 JavaScript 运行时环境的能力，JavaScript 操作系统受到限制或约束，因此它们不像传统操作系统那样进行低级系统管理。在这种情况下，可能会出现**_内存泄漏、处理缓慢和无法执行多任务处理_**等问题，尤其是在使用复杂应用程序或处理高负载时。
• **垃圾回收：** JavaScript 确实具有自动内存管理，但与其有效地管理它，手动管理在低级语言中效果更好。如果不加以解决，这可能会导致性能下降，尤其是在占用大量内存的进程或持续程序上。
• **并发和多任务处理：** JavaScript 主要在单线程环境中运行，这导致了并发问题。Web Workers 使 JavaScript 操作系统能够同时执行多项任务，而不会停止主线程。它提供了一些多任务处理功能，但系统不像原生操作系统那样并行，而且可以说在**_CPU 密集型_**应用程序方面有些滞后。
• **异步编程：** JavaScript 操作系统使用源自**_异步编程语言_**（async/await）概念的范例来同时处理任务。这使得系统响应更快，但如果处理不当，会使执行的空间流进一步复杂化，从而影响整体用户体验。
• **浏览器和 Node.js 性能：** 它也可能受到实际浏览器运行时环境或 Node.js 的影响，JavaScript 操作系统应该从那里启动。这种接口的困难在于它们在浏览器中巨大的启动时间，而在 Node.js 等后端进程中效率很高，但在前端图形用户界面中缺乏这种增强。因此，根据利用程度，一个或另一个非 JOS 可能比纯操作系统慢，尤其是在需要高计算资源时。它提供了一些多任务处理功能，但系统不像原生操作系统那样并行，而且在 CPU 密集型应用程序方面或多或少滞后。

JavaScript 操作系统的示例

1. JoliOS

JoliOS，早先被称为 **_Jolicloud_**，是几种新型操作系统中的领导者之一，这些操作系统将仅基于 JavaScript 并代表云上的操作体验。Jolicloud 为上网本和笔记本电脑首创了此产品，但已逐步淘汰。JoliOS 将 Web 2.0 概念和计算机简洁性与云计算相结合。

• **概述：** JoliOS 旨在为用户提供一个**_面向 Internet 的桌面空间_**，其中 Internet 和云应用程序占据主导地位，同时没有本地软件。HTML5、CSS 和 JavaScript 用于相对轻松地在完全基于浏览器的环境中创建有效但外观简洁的桌面环境。Web 应用程序和 Web 存储的统一，以及方便的**_桌面格式_**，使系统易于理解。

主要特点

• **云集成：** 此应用程序非常倾向于云操作；用户必须能够上传他们的文档并在任何具有 Web 连接的设备上使用他们的应用程序。
• **用户界面：** 它具有干净、简约的外观，类似于 Windows 桌面上的全新安装，带有**_任务栏、系统托盘和应用程序启动器_**。应用程序主要是基于 Internet 的应用程序，它们在 Web 浏览器中作为客户端应用程序运行。

2. NodeOS

NodeOS 基于 Node.js，一个用于在服务器域中高效运行 JavaScript 的事件更新系统。虽然其他形式的 JavaScript 操作系统完全依赖于 Web 浏览器环境，但 NodeOS 是一个存在于机器上类似于普通操作系统的操作系统，但主要用于 JavaScript 和 Node.js。

• **概述：** NodeOS 目前正在开发中，作为 Node.js 的进一步演变，它是**_传统 Linux 的简单、可定制的重新解释_**。这些任务应足以将其版本化为准系统操作系统，同时制度化其消耗很少的处理器资源。这基于 Node.js 中用于进程管理的 JavaScript 语言的非阻塞、事件驱动特性。

主要特点

• **极简设计：** NodeOS 以低开销系统运行。它没有内置的图形用户界面 (GUI)。但它具有**_CLI (命令行界面)_**，并且是为**_嵌入式系统、服务器系统_**等可能不需要大量图形说明而更注重简单性和效率的系统开发的。
• **Node.js 作为内核：** NodeOS 是一种非常规的 Node.js 应用程序形式，其中开发环境提供与系统进程的通信，并防止用户干扰进程或在操作系统级别运行 JavaScript 代码。这与其他操作系统不同，在其他操作系统中，内核占据了大部分时间并用 C 语言编写。
• **包管理：** 它将 **_npm 用作包安装程序_** 和**_管理器_**，使用户能够直接从 **_npm 注册表_** 安装 Javascript 应用程序。

3. WebDesktop 项目

• **DesktopOS：** WebOS 是一种基于网络的操作系统，用户可以通过它在 浏览器 中的不同虚拟桌面上打开另一个 Web 应用程序。DesktopOS 布局类似于 Windows 系统和任务栏，所有应用程序都是 Web 应用程序。当用户已经熟悉典型的基于 Windows 的环境时，最容易理解它。
• **WebOS：** 这里的想法是在 BE 浏览器设置中复制普通 Windows 操作系统的一个惊人功能。它基于 JavaScript，作为**_窗口管理器、桌面和文件系统模拟器以及云应用程序接口_**。

JavaScript 操作系统的独特之处

• **沙盒：** JavaScript 操作系统包括更多的安全功能，但最显着的是**_沙盒_**。由于这些操作系统通常在浏览器平台中运行，因此它们利用现代浏览器将 Web 应用程序放置在无法干扰操作系统的环境中。JSOS 是一种有效的设备，可以最大限度地减少在操作系统内遇到病毒或系统相关问题的困难。
• **低资源使用：** 由于 JavaScript 操作系统是轻量级 Web 应用程序，因此它们可以在**_低级架构、Raspberry Pi 驱动器或 虚拟机_** 上启动。因此，它们非常适合低预算情况和将旧设备组装成用于特定目的的功能系统的用户。
• **内置服务器功能：** 某些 JavaScript 操作系统，例如 NodeOS，允许用户直接在操作系统上创建和启动应用程序，这使得操作系统成为 WebApp 的运行时环境。这种类似服务器的架构将应用程序直接部署到操作系统中。