深入出不来nodejs源码-流程总览 – 书生小龙

  花了差不多两周时间过了下primer C++5th,完成了《C++从入门到精通》。(手动滑稽)

  这两天看了下node源码的一些入口方法,其实还是比较懵逼的,语法倒不是难点,主要是大量的宏造成直接阅读上的不方便。

  有些宏感觉真是一点鸟用都没有,比如说:

#define LIKELY(expr) expr
#define UNLIKELY(expr) expr
#define PRETTY_FUNCTION_NAME ""

  这玩意翻译成JS大概就是:

const LIKELY = (expr) => expr;

  JS中有些情况确实是需要这么一个函数,比如vue组件中的data,主要是为了防止复杂类型的引用问题。但是在C++我就不明白了,深拷贝简直不要太简单,可能这里为了强行语义化吧。

  不过好在源码的规范超级棒,比如说:

1、内置常量宏都是全大写多单词下划线连接:FILE_TYPE_UNKNOWN代表无法识别的文件类型,对应16进制数字0x0000

2、函数名基本上能猜到用处:IsWindow7OrGreater函数判断操作系统是不是win7版本以上

3、注释随处可见

4、代码结构划分非常清晰,部分看不懂(或者不想看)的可以直接跳过,不影响后续内容理解

  另外IDE也好使,直接帮我把LINUX系统的兼容代码直接置灰了,跳转大部分情况也很好用。

  本来打算从简单一点的API来讲,比如说require方法是如何运作的,但是这东西过于简单,百度一搜一大把,已经是被人写烂的内容,所以不打算开这个坑(更重要的是那玩意是JS,如何对得起我学了两周C++)。

  因此我决定开一个目录坑,总览一下node从启动到运行,哪些部分我能看懂,理一理。

 

正文开始

  声明:本文目前基于node-v10.1.0,未来如有更改会说明。代码来源于官网下载的源码压缩包,详情见上一篇文章。

  首先上个图瞧一眼大概的流程:

  是不是很少很简单?对啊,因为我只能看懂这么多……

  开始吹。

  首先每个C++项目都有一个启动项目,每个项目里有一个主函数,当初我以为只能叫main,后来发现wmain也是OK的。

  而在node中,wmain是windows系统的主函数,main是LINUX系统的主函数。区分系统的关键在于一个特定的宏,windows是_WIN32,这个宏会被自动定义,相关源码如下:

#ifdef _WIN32
int wmain(int argc, wchar_t *wargv[]) {
    // ...
    return node::Start(argc, argv);
}
#else
// UNIX
#ifdef __linux__
int main(int argc, char *argv[]) {
    // ...
}

  这里就不扯什么头文件了,主函数会调用node模块的Start方法,node模块文件名是node.cc,相当于项目的主文件,从这里开始,也从这里结束。

  从上面可以看到,这个函数有三大步(能看懂的),非常简单粗暴,一个一个讲。

Init

  这个函数相关源码如下:

void Init(int* argc,
    const char** argv,
    int* exec_argc,
    const char*** exec_argv) {
    // Initialize prog_start_time to get relative uptime.
    prog_start_time = static_cast<double>(uv_now(uv_default_loop()));
    // 加载内置模块
    RegisterBuiltinModules();
    // Make inherited handles noninheritable.
    uv_disable_stdio_inheritance();

    // 后面还有很多代码 但是我看不懂 留下了没技术的眼泪……
}

  需要关注的只要那个RegisterBuiltinModules方法,从名字也可以看出来,就是加载内置模块。

  这个函数的定义也很奇妙,简直就是宏函数,如下:

void RegisterBuiltinModules() {
#define V(modname) _register_##modname();
  NODE_BUILTIN_MODULES(V)
#undef V
}

  函数的声明相信学JS的也能看懂是什么,主要是函数内容很奇怪,竟然是一个宏定义。

  用JS翻译一下那个宏,意思大概就是:

// C++:#define V(modname) _register_##modname();
const V = (modname) => `_register_${modname}`();

  当然,这个鸟代码是不可能执行的,只是为了方便理解。

  打个比方就能明白了,假如我调用了V(a),那么在执行的时候,实际上调用的是_register_a这个方法,双警号只是一个字符串拼接。

  好,解决了宏问题,可以看下这个NODE_BUILTIN_MODULES是什么函数了。然而,这也是一个宏,内容如下:

#define NODE_BUILTIN_MODULES(V)                                               
  NODE_BUILTIN_STANDARD_MODULES(V)                                            
  NODE_BUILTIN_OPENSSL_MODULES(V)                                             
  NODE_BUILTIN_ICU_MODULES(V)

  看到这闪亮亮的格式,应该可以猜到,这三个东西还是宏!!!

  好在宏不过三代,随便点一个跳转就会发现,实际上这些宏都是为了调用具体的模块加载方法,比如:

#define NODE_BUILTIN_STANDARD_MODULES(V)                                      
    V(async_wrap)                                                             
    V(buffer)                                                                 
// 还有很多比如fs、url等

  把最初的内置模块方式简单转换,大概就是:

void RegisterBuiltinModules() {
    _register_async_wrap();
    _register_buffer();
    // 等等
}

  至于这些方法的内容是什么?地点在哪?我还没找到。

 

  V8引擎的加载就先忽略,触及到我的知识盲区。最后看一下那个内联Start函数,这个方法主要完成三件事:

1、初始化并加载全局变量global

2、加载辅助工具

3、事件轮询

  其中1、2两个都是在同一个函数中执行的,即LoadEnviroment,上一些关键的源码证明下:

void LoadEnvironment(Environment* env) {
    // ...

    Local<String> loaders_name =
        FIXED_ONE_BYTE_STRING(env->isolate(), "internal/bootstrap/loaders.js");
    Local<Function> loaders_bootstrapper =
        GetBootstrapper(env, LoadersBootstrapperSource(env), loaders_name);
    // 还有"internal/bootstrap/node.js"

    // 生成全局global对象的引用
    Local<Object> global = env->context()->Global();

    // ...

    // 设置全局对象
    global->Set(FIXED_ONE_BYTE_STRING(env->isolate(), "global"), global);

    // ...

    // 生成函数参数
    Local<Value> loaders_bootstrapper_args[] = {
        env->process_object(),
        get_binding_fn,
        get_linked_binding_fn,
        get_internal_binding_fn
    };

    // 加载辅助函数
    Local<Value> bootstrapped_loaders;
    if (!ExecuteBootstrapper(env, loaders_bootstrapper,
        arraysize(loaders_bootstrapper_args),
        loaders_bootstrapper_args,
        &bootstrapped_loaders)) {
        return;
    }

    // 加载Bootstrap Node.js
}

  这里通过Environment类生成了global对象,然后挂载到全局。

  辅助函数则是加载了internal/bootstrap中的两个JS文件,加载的时候传入了C++代码生成的特殊对象,配合JS源文件就很好理解:

'use strict';
// internal/bootstrap/loader.js
(function bootstrapInternalLoaders(process, getBinding, getLinkedBinding,getInternalBinding) {
    // ...模块内容
});

  这个JS文件内容只是一个函数定义,四个参数实际上是通过C++代码注入的,依次对应上面的4个东西。

  完成准备工作后,就开始了事件轮询跑进程,相关代码如下:

{
  SealHandleScope seal(isolate);
  // 循环控制参数
  bool more;
  // 标记事件轮询开始
  env.performance_state()->Mark(
      node::performance::NODE_PERFORMANCE_MILESTONE_LOOP_START);
  // 开始event_loop
  do {
      uv_run(env.event_loop(), UV_RUN_DEFAULT);
      v8_platform.DrainVMTasks(isolate);
      more = uv_loop_alive(env.event_loop());
      if (more)
          continue;
      RunBeforeExit(&env);
      // Emit `beforeExit` if the loop became alive either after emitting
      // event, or after running some callbacks.
      more = uv_loop_alive(env.event_loop());
  } while (more == true);
  // 标记事件轮询结束
  env.performance_state()->Mark(
      node::performance::NODE_PERFORMANCE_MILESTONE_LOOP_EXIT);
}

  事件机制的实现在第三方依赖模块uv当中,轮询过程则是这里的do-while循环。

  一旦node轮询结束,会返回一个exit_code,然后退出整个进程。

 

  完结,下一节写啥还得再想想。



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