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JavaScript原型防御：保护内置对象行为及预防策略

心靈之曲

发布： 2025-11-21 20:27:01

原创

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JavaScript原型防御：保护内置对象行为及预防策略

本文探讨了javascript中第三方脚本可能恶意修改原始类型原型的问题，导致内置方法行为异常。文章核心内容是介绍如何利用`object.freeze()`方法来冻结内置对象的原型，从而有效预防原型被篡改，确保代码运行的稳定性和预期行为。同时，也指出了这种防御策略的局限性，如执行顺序要求和无法恢复已被修改的原型等。

引言：JavaScript原型污染的挑战

在复杂的JavaScript应用环境中，特别是当代码需要与第三方脚本（如广告SDK、分析工具或旧有库）协同工作时，一个常见的风险是内置原始类型（如Boolean、String、Number、Array等）的原型被意外或恶意修改。这种“原型污染”会导致这些原始类型的方法行为发生不可预测的变化，从而影响应用程序的稳定性和逻辑的正确性。

例如，一个第三方脚本可能会重写Boolean.prototype.toString方法，导致原本应返回布尔值字符串的方法返回一个非预期的结果：

// 恶意脚本代码：修改Boolean原型上的toString方法
Boolean.prototype.toString = function() {
  return true; // 预期是返回 "false" 或 "true"，但这里被修改为始终返回布尔值true
};

let flag = false;
console.log(flag.toString()); // 期望输出 "false"，但因为原型被修改，实际可能输出 true

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这种行为改变可能导致难以追踪的bug，因为开发者通常依赖于内置方法的标准行为。面对此类问题，开发者需要一种机制来保护其代码免受原型污染的影响，或者在一定程度上隔离运行环境。

防御策略：冻结内置对象原型

JavaScript提供了一个内置方法Object.freeze()，可以用于冻结一个对象，使其不能再被修改（不能添加新属性、不能删除现有属性、不能修改现有属性的可枚举性、可配置性、可写性，并且其原型也不能被重新赋值）。通过对内置原始类型的原型应用Object.freeze()，我们可以有效地预防后续脚本对其进行篡改。

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如何冻结原型

为了最大限度地保护应用程序，建议在所有可能修改原型的脚本执行之前，尽早冻结关键的内置对象原型。这通常意味着在应用程序的入口点或核心库加载之前执行冻结操作。

以下代码示例展示了如何冻结常用的内置原始类型及其构造函数的原型：

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// 在其他可能修改原型的脚本加载之前执行
Object.freeze(String.prototype);
Object.freeze(Number.prototype);
Object.freeze(Boolean.prototype);
Object.freeze(Object.prototype); // 谨慎冻结，因为许多库可能依赖于修改Object.prototype
Object.freeze(Array.prototype);
Object.freeze(Date.prototype);
Object.freeze(Math); // Math是一个对象，不是构造函数，直接冻结对象本身
Object.freeze(Function.prototype);

// 尝试修改已被冻结的原型，将会失败或抛出错误 (在严格模式下)
try {
  Boolean.prototype.toString = function() {
    return 'evil';
  };
} catch (e) {
  console.error("尝试修改Boolean.prototype.toString失败:", e.message); // 在严格模式下会抛出TypeError
}

let flag = false;
console.log(flag.toString()); // 此时会调用原始的toString方法，输出 "false"

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注意事项：

执行顺序至关重要： Object.freeze()只能防止未来的修改。如果原型在Object.freeze()调用之前已经被修改，那么冻结操作将无法恢复到原始状态，它只会阻止进一步的修改。因此，确保您的防御代码在任何潜在的恶意或不规范的第三方脚本之前运行是关键。
Object.prototype的冻结： 冻结Object.prototype需要特别谨慎。许多JavaScript库和框架可能会在Object.prototype上添加辅助方法（尽管这不是推荐的做法，但历史遗留代码中常见）。冻结它可能会破坏这些库的功能。在决定冻结Object.prototype之前，请务必进行彻底的测试。
Math对象的特殊性： Math本身是一个全局对象，而不是构造函数。因此，我们直接冻结Math对象，而不是Math.prototype。

关于全局函数的保护

问题中还提到了如何保护像window.parseInt这样的全局函数不被修改。Object.freeze()主要作用于对象的原型链，而parseInt是window对象的一个属性。冻结原型并不能直接阻止对全局对象属性的修改。

// 尝试修改全局函数
window.parseInt = function(number) {
  return 'evil';
};

console.log(parseInt(1)); // 输出 'evil'

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要保护全局函数，您可能需要采取不同的策略：

存储原始引用： 在任何第三方脚本加载之前，将原始的全局函数引用保存到一个局部变量中，并在您的代码中使用这个局部引用。
```
const originalParseInt = window.parseInt;
// ... 之后在您的代码中使用 originalParseInt(someString)
```
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冻结window对象： 理论上，您可以尝试冻结window对象本身，但这是一个非常激进且通常不推荐的做法，因为它会阻止对全局作用域的几乎所有修改，这可能会破坏许多依赖全局变量或属性的第三方脚本和浏览器API。