摘要:注很多以前的源碼分析文章中,所寫的第一個執(zhí)行的文件代碼為,但這個文件在中已被移除,并被拆解為了等其他下的文件,為正文作為第一段被執(zhí)行的代碼,它的歷史使命免不了就是進(jìn)行一些環(huán)境和全局變量的初始化工作。
大家可能會好奇,在 Node.js 啟動后,第一個執(zhí)行的 JavaScript 文件會是哪個?它具體又會干些什么事?
一步步來看,翻開 Node.js 的源碼,不難看出,入口文件在 src/node_main.cc 中,主要任務(wù)為將參數(shù)傳入 node::Start 函數(shù):
</>復(fù)制代碼
// src/node_main.cc
// ...
int main(int argc, char *argv[]) {
setvbuf(stderr, NULL, _IOLBF, 1024);
return node::Start(argc, argv);
}
node::Start 函數(shù)定義于 src/node.cc 中,它進(jìn)行了必要的初始化工作后,會調(diào)用 StartNodeInstance :
</>復(fù)制代碼
// src/node.cc
// ...
int Start(int argc, char** argv) {
// ...
NodeInstanceData instance_data(NodeInstanceType::MAIN,
uv_default_loop(),
argc,
const_cast(argv),
exec_argc,
exec_argv,
use_debug_agent);
StartNodeInstance(&instance_data);
}
而在 StartNodeInstance 函數(shù)中,又調(diào)用了 LoadEnvironment 函數(shù),其中的 ExecuteString(env, MainSource(env), script_name); 步驟,便執(zhí)行了第一個 JavaScript 文件代碼:
</>復(fù)制代碼
// src/node.cc
// ...
void LoadEnvironment(Environment* env) {
// ...
Local f_value = ExecuteString(env, MainSource(env), script_name);
// ...
}
static void StartNodeInstance(void* arg) {
// ...
{
Environment::AsyncCallbackScope callback_scope(env);
LoadEnvironment(env);
}
// ...
}
// src/node_javascript.cc
// ...
Local MainSource(Environment* env) {
return String::NewFromUtf8(
env->isolate(),
reinterpret_cast(internal_bootstrap_node_native),
NewStringType::kNormal,
sizeof(internal_bootstrap_node_native)).ToLocalChecked();
}
其中的 internal_bootstrap_node_native ,即為 lib/internal/bootstrap_node.js 中的代碼。(注:很多以前的 Node.js 源碼分析文章中,所寫的第一個執(zhí)行的 JavaScript 文件代碼為 src/node.js ,但這個文件在 Node.js v5.10 中已被移除,并被拆解為了 lib/internal/bootstrap_node.js 等其他 lib/internal 下的文件,PR 為: https://github.com/nodejs/node/pull/5103 )
正文作為第一段被執(zhí)行的 JavaScript 代碼,它的歷史使命免不了就是進(jìn)行一些環(huán)境和全局變量的初始化工作。代碼的整體結(jié)構(gòu)很簡單,所有的初始化邏輯都被封裝在了 startup 函數(shù)中:
</>復(fù)制代碼
// lib/internal/bootstrap_node.js
"use strict";
(function(process) {
function startup() {
// ...
}
// ...
startup();
});
而在 startup 函數(shù)中,邏輯可以分為四塊:
初始化全局 process 對象上的部分屬性 / 行為
初始化全局的一些 timer 方法
初始化全局 console 等對象
開始執(zhí)行用戶執(zhí)行指定的 JavaScript 代碼
讓我們一個個來解析。
初始化全局 process 對象上的部分屬性 / 行為 添加 process 上 uncaughtException 事件的默認(rèn)行為在 Node.js 中,如果沒有為 process 上的 uncaughtException 事件注冊監(jiān)聽器,那么該事件觸發(fā)時(shí),將會導(dǎo)致進(jìn)程退出,這個行為便是在 startup 函數(shù)里添加的:
</>復(fù)制代碼
// lib/internal/bootstrap_node.js
"use strict";
(function(process) {
function startup() {
setupProcessFatal();
}
// ...
function setupProcessFatal() {
process._fatalException = function(er) {
var caught;
// ...
if (!caught)
caught = process.emit("uncaughtException", er);
if (!caught) {
try {
if (!process._exiting) {
process._exiting = true;
process.emit("exit", 1);
}
} catch (er) {
}
}
// ...
return caught;
};
}
});
邏輯十分直白,使用到了 EventEmitter#emit 的返回值來判斷該事件上是否有注冊過的監(jiān)聽器,并最終調(diào)用 c++ 的 exit() 函數(shù)退出進(jìn)程:
</>復(fù)制代碼
// src/node.cc
// ...
void FatalException(Isolate* isolate,
Local error,
Local message) {
// ...
Local caught =
fatal_exception_function->Call(process_object, 1, &error);
// ...
if (false == caught->BooleanValue()) {
ReportException(env, error, message);
exit(1);
}
}
根據(jù) Node.js 在啟動時(shí)所帶的某些參數(shù),來調(diào)整 process 上 warning 事件觸發(fā)時(shí)的行為
具體來說,這些參數(shù)是:--no-warnings,--no-deprecation,--trace-deprecation 和 --throw-deprecation。這些參數(shù)的有無信息,會先被掛載在 process 對象上:
</>復(fù)制代碼
// src/node.cc
// ...
if (no_deprecation) {
READONLY_PROPERTY(process, "noDeprecation", True(env->isolate()));
}
if (no_process_warnings) {
READONLY_PROPERTY(process, "noProcessWarnings", True(env->isolate()));
}
if (trace_warnings) {
READONLY_PROPERTY(process, "traceProcessWarnings", True(env->isolate()));
}
if (throw_deprecation) {
READONLY_PROPERTY(process, "throwDeprecation", True(env->isolate()));
}
然后根據(jù)這些信息,控制行為:
</>復(fù)制代碼
// lib/internal/bootstrap_node.js
"use strict";
(function(process) {
function startup() {
// ...
NativeModule.require("internal/process/warning").setup();
}
// ...
startup();
});
</>復(fù)制代碼
// lib/internal/process/warning.js
"use strict";
const traceWarnings = process.traceProcessWarnings;
const noDeprecation = process.noDeprecation;
const traceDeprecation = process.traceDeprecation;
const throwDeprecation = process.throwDeprecation;
const prefix = `(${process.release.name}:${process.pid}) `;
exports.setup = setupProcessWarnings;
function setupProcessWarnings() {
if (!process.noProcessWarnings) {
process.on("warning", (warning) => {
if (!(warning instanceof Error)) return;
const isDeprecation = warning.name === "DeprecationWarning";
if (isDeprecation && noDeprecation) return;
const trace = traceWarnings || (isDeprecation && traceDeprecation);
if (trace && warning.stack) {
console.error(`${prefix}${warning.stack}`);
} else {
var toString = warning.toString;
if (typeof toString !== "function")
toString = Error.prototype.toString;
console.error(`${prefix}${toString.apply(warning)}`);
}
});
}
// ...
}
具體行為的話,文檔中已經(jīng)有詳細(xì)說明,邏輯總結(jié)來說,就是按需將警告打印到控制臺,或者按需拋出特定的異常。其中 NativeModule 對象為 Node.js 在當(dāng)前的函數(shù)體的局部作用域內(nèi),實(shí)現(xiàn)的一個最小可用的模塊加載器,具有緩存等基本功能。
為 process 添加上 stdin, stdout 和 stderr 屬性通常為 tty.ReadStream 類和 tty.WriteStream 類的實(shí)例:
</>復(fù)制代碼
// lib/internal/bootstrap_node.js
"use strict";
(function(process) {
function startup() {
// ...
NativeModule.require("internal/process/stdio").setup();
}
// ...
startup();
});
</>復(fù)制代碼
// lib/internal/process/stdio.js
// ...
function setupStdio() {
var stdin, stdout, stderr;
process.__defineGetter__("stdout", function() {
if (stdout) return stdout;
stdout = createWritableStdioStream(1);
// ...
return stdout
}
process.__defineGetter__("stderr", function() {
if (stderr) return stderr;
stderr = createWritableStdioStream(2);
// ...
return stderr;
});
process.__defineGetter__("stdin", function() {
if (stdin) return stdin;
var tty_wrap = process.binding("tty_wrap");
var fd = 0;
switch (tty_wrap.guessHandleType(fd)) {
case "TTY":
var tty = require("tty");
stdin = new tty.ReadStream(fd, {
highWaterMark: 0,
readable: true,
writable: false
});
break;
// ...
}
return stdin;
}
}
function createWritableStdioStream(fd) {
var stream;
var tty_wrap = process.binding("tty_wrap");
// Note stream._type is used for test-module-load-list.js
switch (tty_wrap.guessHandleType(fd)) {
case "TTY":
var tty = require("tty");
stream = new tty.WriteStream(fd);
stream._type = "tty";
break;
// ...
}
// ...
}
為 process 添加上 nextTick 方法
具體的做法便是將注冊的回調(diào)推進(jìn)隊(duì)列中,等待事件循環(huán)的下一次 Tick ,一個個取出執(zhí)行:
</>復(fù)制代碼
// lib/internal/bootstrap_node.js
"use strict";
(function(process) {
function startup() {
// ...
NativeModule.require("internal/process/next_tick").setup();
}
// ...
startup();
});
</>復(fù)制代碼
// lib/internal/process/next_tick.js
"use strict";
exports.setup = setupNextTick;
function setupNextTick() {
var nextTickQueue = [];
// ...
var kIndex = 0;
var kLength = 1;
process.nextTick = nextTick;
process._tickCallback = _tickCallback;
function _tickCallback() {
var callback, args, tock;
do {
while (tickInfo[kIndex] < tickInfo[kLength]) {
tock = nextTickQueue[tickInfo[kIndex]++];
callback = tock.callback;
args = tock.args;
_combinedTickCallback(args, callback);
if (1e4 < tickInfo[kIndex])
tickDone();
}
tickDone();
} while (tickInfo[kLength] !== 0);
}
function nextTick(callback) {
if (typeof callback !== "function")
throw new TypeError("callback is not a function");
if (process._exiting)
return;
var args;
if (arguments.length > 1) {
args = new Array(arguments.length - 1);
for (var i = 1; i < arguments.length; i++)
args[i - 1] = arguments[i];
}
nextTickQueue.push(new TickObject(callback, args));
tickInfo[kLength]++;
}
}
// ...
為 process 添加上 hrtime, kill, exit 方法
</>復(fù)制代碼
// lib/internal/bootstrap_node.js
"use strict";
(function(process) {
function startup() {
// ...
_process.setup_hrtime();
_process.setupKillAndExit();
}
// ...
startup();
});
這些功能的核心實(shí)現(xiàn)也重度依賴于 c++ 函數(shù):
hrtime 方法依賴于 libuv 提供的 uv_hrtime() 函數(shù)
kill 方法依賴于 libuv 提供的 uv_kill(pid, sig) 函數(shù)
exit 方法依賴于 c++ 提供的 exit(code) 函數(shù)
初始化全局的一些 timer 方法和 console 等對象這些初始化都干的十分簡單,直接賦值:
</>復(fù)制代碼
// lib/internal/bootstrap_node.js
"use strict";
(function(process) {
function startup() {
// ...
setupGlobalVariables();
if (!process._noBrowserGlobals) {
setupGlobalTimeouts();
setupGlobalConsole();
}
function setupGlobalVariables() {
global.process = process;
// ...
global.Buffer = NativeModule.require("buffer").Buffer;
process.domain = null;
process._exiting = false;
}
function setupGlobalTimeouts() {
const timers = NativeModule.require("timers");
global.clearImmediate = timers.clearImmediate;
global.clearInterval = timers.clearInterval;
global.clearTimeout = timers.clearTimeout;
global.setImmediate = timers.setImmediate;
global.setInterval = timers.setInterval;
global.setTimeout = timers.setTimeout;
}
function setupGlobalConsole() {
global.__defineGetter__("console", function() {
return NativeModule.require("console");
});
}
}
// ...
startup();
});
值得注意的一點(diǎn)是,由于 console 是通過 __defineGetter__ 賦值給 global 對象的,所以在嚴(yán)格模式下給它賦值將會拋出異常,而非嚴(yán)格模式下,賦值將被忽略。
開始執(zhí)行用戶執(zhí)行指定的 JavaScript 代碼這一部分的邏輯已經(jīng)在之前的文章中有所闡述,這邊就不再重復(fù)說明啦。
最后還是再次總結(jié)下:
lib/internal/bootstrap_node.js 中的代碼 為 Node.js 執(zhí)行后第一段被執(zhí)行的 JavaScript 代碼,從 src/node.cc 中的 node::LoadEnvironment 被調(diào)用
lib/internal/bootstrap_node.js 主要進(jìn)行了一些初始化工作:
初始化全局 process 對象上的部分屬性 / 行為
添加接收到 uncaughtException 事件時(shí)的默認(rèn)行為
根據(jù) Node.js 啟動時(shí)參數(shù),調(diào)整 warning 事件的行為
添加上 stdin,stdout 和 stderr 屬性
添加上 nextTick,hrtime,exit 方法
初始化全局的一些 timer 方法
初始化全局 console 等對象
開始執(zhí)行用戶執(zhí)行指定的 JavaScript 代碼
參考https://github.com/nodejs/node/blob/master/src/node.cc
https://github.com/nodejs/node/blob/master/src/node_javascript.cc
https://github.com/nodejs/node/blob/master/lib/internal/process.js
https://github.com/nodejs/node/blob/master/lib/internal/process/next_tick.js
https://github.com/nodejs/node/blob/master/lib/internal/process/stdio.js
https://github.com/nodejs/node/blob/master/lib/internal/process/warning.js
https://github.com/nodejs/node/blob/master/lib/internal/bootstrap_node.js
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