大家好，我卡颂。
codesandbox是前端工程师经常使用的「代码在线运行环境」，页面如下：
他的应用场景很广，比如：
- 有代码逻辑要分享，分享个codesandbox链接。
- 有新想法需要验证，又不想本地起个项目，用codesandbox。
- 技术文档演示Demo，用codesandbox。
作为一个在线运行代码的编辑器，这么多人天天免费用，他服务器扛得住么？
毕竟，同样作为在线代码运行环境（主要是跑算法题）的leetcode[1]，如果同时刷题的人多了，提交后都还得排队：
codesandbox是如何实现的？他会面临leetcode一样的服务器压力么？
codesandbox的分类
这个问题的本质其实是问 —— 用户在codesandbox中写的代码，究竟是在前端还是后端编译成静态资源的？毕竟，如果是在后端完成，会增加服务器压力。
比如，对于下面这段React代码：
// main.jsx
import { createRoot } from "react-dom/client";
import { Cpn } from "./Cpn";
function App() {
return (
<Cpn />
);
}
createRoot(document.getElementById("root")).render(<App />);要想在浏览器中运行，涉及几个前置工作：
- 需要编译JSX语法，比如将<App/>编译为_jsx(App, {})。
- 需要解析并提前下载所有依赖，比如这里的react-dom、react包。
- 需要解析模块依赖关系，比如main.jsx导入了Cpn.jsx中的Cpn组件。对于不支持ESM的浏览器，需要将代码打包。对于支持ESM的浏览器，需要处理引入路径。
- 如果涉及到其他资源，比如图片、文字、HTML文件，需要有相应的处理。
上述工作，codesandbox是在浏览器还是服务器完成的呢？
在这个例子中，这些工作都能在浏览器完成，比如：
- 对于所有第三方依赖，可以在浏览器中直接请求CDN。
- 涉及编译的工作（比如编译JSX、模块依赖分析），本质其实是字符串的解析，可以用浏览器版本的babel实现。
上面的例子是一个纯前端的React项目。但有些依赖服务端环境的项目没法采用上述方式运行，比如：
- 使用了Docker的项目。
- 类似Next.js这样的全栈项目。
这种情况就需要一个真实的服务端环境。
两者的区别可以用下图概括：
- 纯前端项目：编译与执行都能在浏览器完成。
- 全栈项目：项目编译在服务端进行，浏览器负责项目执行。
他们分别对应codesandbox的两种运行环境：
- Browser Sandbox：基于浏览器的本地运行环境。
- Cloud Sandbox：基于MicroVM的云端运行环境。
当我们通过模板创建codesandbox项目时，可以通过「右上角是否有Cloud标记」区分两者：
可以发现：
- 纯前端项目（比如React项目、纯JS项目）使用Browser Sandbox。
- 需要服务端运行环境（比如Docker项目、全栈框架项目）使用Cloud Sandbox。
对于Cloud Sandbox，他底层使用亚马逊开发的Firecracker快速启动轻量级的MicroVM，这也是AWS Lambda底层使用的库。
所以，基于Cloud Sandbox启动的项目确实会占用服务端资源。具体来说，每个项目会分配：
- CPU：2个虚拟 CPU（vCPUs）
- 内存：2GB
- 存储：6GB
这块是codesandbox公司的核心业务。毕竟，免费试用满意后，可能就会上付费的Pro版（更多资源分配），或者团队定制版。商业模式与Vercel类似 —— 提供免费基础服务（自担部分资源费用），通过增值的云服务收费。
而前端开发日常使用codesandbox创建的项目，大多数并不是基于Cloud Sandbox，而是基于Browser Sandbox启动的。这些项目并不会给codesandbox带来太多服务端压力。
两种sandbox的区别
有个很直观的方式区分两种Sandbox —— 当我们新建一个codesandbox项目，在预览区域可以看到项目临时url：
新开页面，访问这个url，如果请求的资源包括：
- 项目运行所需的静态资源
webpack热更新相关代码
那代表这是个Cloud Sandbox项目。Cloud Sandbox在云端启动后端服务与当前页面通信，就类似我们本地开发时起的后端服务一样。
如果请求的资源包括：
- 项目运行所需的静态资源。
- sandbox初始化相关代码。
那代表这是个Browser Sandbox项目。
「sandbox初始化相关代码」是一个简化版的webpack，他会在浏览器执行，下载依赖、编译代码，打包并执行代码。
我们平时使用codesandbox时看到的如下初始化画面就代表Browser Sandbox在浏览器执行相关操作。
比如，下图是在通过CDN安装依赖（@babel/core）：
当依赖安装完成后，下面是编译代码：
Browser Sandbox实现原理
Browser Sandbox相关代码都是开源的，让我们按照抽象程度从上往下介绍他。
首先是封装最完整的库 —— @codesandbox/sandpack-react。这个React库提供了很多开箱即用的codesandbox模块。
比如：
- SandPackCodeEditor：codesandbox左侧的代码编辑区域，底层采用的是codemirror[2]这个代码编辑器。
- SandpackConsole：codesandbox中的控制台。
- SandackPreview：codesandbox右侧的预览区域，会渲染一个iframe，iframe的地址对应了Browser Sandbox的执行环境。
各个组件通过postMessage与SandackPreview渲染的iframe交互。
我们会发现，codesandbox的核心实际上包含三部分内容：
- 各种编辑器相关模块的实现（比如代码编辑部分、控制台、预览）。
- Browser Sandpack运行环境，是一个独立的网页，在预览模块(SandackPreview)中通过iframe渲染。
- 1与2之间通信的协议（即页面与iframe之间的通信协议）。
@codesandbox/sandpack-react实现了1，他依赖的@codesandbox/sandpack-client[3]实现了3。
2相关的源代码在codesandbox-client/packages/app[4]中。将这个包的代码部署上线后，就能获得一个Browser Sandpack运行环境。
上面已经简单介绍了Browser Sandpack的工作原理，再将他（2）与1、3结合起来的工作原理如下：
比如，用户选择React作为项目模版：
编辑项目代码后，项目代码与preset（类似webpack中的preset选项项，不同模版对应不同preset）会通过通信协议传递给Browser Sandpack页面。
Browser Sandpack页面通过内置的mini webpack与其他工具（比如babel），编译并执行代码。
代码编译、执行的信息也会通过通信协议传递回各个需要的模块。比如，控制台模块可以根据type为console的信息打印消息。
总结
codesandbox有两种代码运行环境：
- Browser Sandpack：针对「编译与执行都能在浏览器完成」的纯前端项目。
- Cloud Sandpack：针对需要服务端运行环境的项目。
这两种环境会体现为一个独立网站，这个网站会作为iframe嵌入在codesandbox编辑器的预览模块中。
预览模块通过定义好的通信协议与其他模块（比如代码编辑模块、控制台模块）通信。
对于Cloud Sandpack，会占用一定服务端资源。对于Browser Sandpack，则不会占用什么服务端资源，因为他大部分逻辑都是在前端执行的。
参考资料
[1]leetcode:https://leetcode.cn/problems/two-sum/。
[2]codemirror:https://codemirror.net/。
[3]@codesandbox/sandpack-client:https://www.npmjs.com/package/@codesandbox/sandpack-client。
[4]codesandbox-client/packages/app:https://github.com/codesandbox/codesandbox-client/tree/master/packages/app。
