前言

之前用過(guò)一段時(shí)間的v8 担巩，也只是會(huì)初始化那個(gè)流程榨馁，最近想深入了解一下森篷，所以想要通過(guò)學(xué)習(xí) nodejs 來(lái)加深理解薛耻。這篇文章主要是講講 nodejs 的初始化流程营罢，如有錯(cuò)誤，煩請(qǐng)指教~饼齿。（本文分析基于 v10.9.0饲漾，本文會(huì)盡量避免大段源碼，但是為了有理有據(jù)缕溉，還是會(huì)放上一些精簡(jiǎn)過(guò)并帶有注釋的代碼上來(lái)）考传。

Helloworld 鎮(zhèn)樓：

const http = require('http');
const hostname = '127.0.0.1';
const port = 8888;

http.createServer((req, res) => {
  res.writeHead(200, { 'Content-Type': 'text/plain' });
  res.end('Hello World\n');
}).listen(port, hostname, () => {
  console.log(`Server running at http://${hostname}:${port}/`);
});

寫(xiě)過(guò) nodejs 的都能看懂如上代碼。寥寥數(shù)行证鸥，就創(chuàng)建了一個(gè) http 服務(wù)僚楞。第一行代碼，就出現(xiàn)了一個(gè) require 關(guān)鍵字枉层，那么 require 是從何而來(lái)呢泉褐？帶著這個(gè)問(wèn)題，我們一起去看下吧鸟蜡。

啟動(dòng)流程

1. node 的目錄結(jié)構(gòu)膜赃，此處就不再分析了。最重要的就是 src 和 lib 了揉忘。 src 路徑下是 node 的 C++ 實(shí)現(xiàn)的主要源碼目錄跳座，而 lib 主要是 JavaScript 實(shí)現(xiàn)所在目錄端铛。稍微有一些 C++ 編程基礎(chǔ)的同學(xué)應(yīng)該知道，C++ 的啟動(dòng)函數(shù)就是 main 函數(shù)躺坟。那么 node 的啟動(dòng)函數(shù)在哪呢沦补。通過(guò)全文搜索乳蓄，可以確定咪橙，啟動(dòng)函數(shù)就在 src/node_main.cc 這個(gè)文件當(dāng)中了。此處截取部分源碼：

// windows 啟動(dòng)方法虚倒。
int wmain(int argc, wchar_t* wargv[]) {
  //...
  // 啟動(dòng)方法美侦。
  return node::Start(argc, argv);
}
//...
// 類linux 啟動(dòng)方法。
int main(int argc, char* argv[]) {
    // ...
    // 啟動(dòng)方法魂奥。
    return node::Start(argc, argv);
}

可以看到菠剩，這個(gè)只是一個(gè)外殼，做了一些邏輯判斷耻煤，最終的核心就是調(diào)用 Start 方法具壮。

2. Start 方法位于 src/node.cc:

int Start(int argc, char** argv) {
    //...
    Init(&argc, const_cast<const char**>(argv), &exec_argc, &exec_argv); // 1.
    // v8 初始化。
    InitializeV8Platform(per_process_opts->v8_thread_pool_size);
    v8_initialized = true;
    // 開(kāi)始事件循環(huán)哈蝇。
    const int exit_code =
        Start(uv_default_loop(), args, exec_args);  // 2.
    //... v8 開(kāi)始銷毀棺妓。
    v8_initialized = false;
    V8::Dispose();
    //...
    return exit_code;
}

可以看到，Start 方法主要是執(zhí)行了一個(gè) Init 方法以及對(duì) v8 進(jìn)行了初始化的操作炮赦，然后開(kāi)啟了整個(gè)事件循環(huán)流程怜跑。

2.1 來(lái)看看 Init 方法做了些什么事情，同樣位于 src/node.cc 中：

void Init(int* argc,
          const char** argv,
          int* exec_argc,
          const char*** exec_argv) {
  //... 注冊(cè)內(nèi)部模塊吠勘。 此處暫時(shí)不細(xì)講性芬。
  RegisterBuiltinModules();
  //...  處理參數(shù)，打印 help 等剧防。
  ProcessArgv(argv, exec_argv, false);
  //...
}

2.2 接著讓我們看看里面這個(gè) Start 方法做了什么植锉。同樣位于 src/node.cc 中：

inline int Start(uv_loop_t* event_loop,
                 const std::vector<std::string>& args,
                 const std::vector<std::string>& exec_args) {
  //... 開(kāi)始創(chuàng)建 Isolate 實(shí)例。 
  Isolate* const isolate = NewIsolate(allocator.get(), event_loop);
  //...
  {
    //... 又是一個(gè) Start 峭拘。
    exit_code = Start(isolate, isolate_data.get(), args, exec_args);
  }
  // isolate 銷毀俊庇。
  isolate->Dispose();
  //...
  return exit_code;
}

參數(shù)檢查什么的就略過(guò)了，上來(lái)先創(chuàng)建了一個(gè) Isolate 實(shí)例棚唆，這個(gè)實(shí)例相當(dāng)于是一個(gè) js 獨(dú)立環(huán)境暇赤，更粗略一點(diǎn)，比作一個(gè)頁(yè)面宵凌。 中間又調(diào)用了一個(gè) Start 方法鞋囊，最終處理一下 isolate 的銷毀。

3. 那接著來(lái)看這個(gè) Start 方法（麻木了瞎惫，都叫 Start 方法溜腐。）同樣位于 src/node.cc 中：

inline int Start(Isolate* isolate, IsolateData* isolate_data,
                 const std::vector<std::string>& args,
                 const std::vector<std::string>& exec_args) {
  //... 創(chuàng)建一個(gè) Context
  Local<Context> context = NewContext(isolate); // 1.
  //... 創(chuàng)建一個(gè) Environment 實(shí)例译株，并開(kāi)啟 Start 方法。
  Environment env(isolate_data, context, v8_platform.GetTracingAgentWriter());
  env.Start(args, exec_args, v8_is_profiling); // 2.
  {
    //... 環(huán)境加載
    LoadEnvironment(&env);  // 3.
    //...
  }

  {
    //...
    do {
      // 事件循環(huán)啟動(dòng)挺益。libuv 相關(guān)歉糜。 4.
      uv_run(env.event_loop(), UV_RUN_DEFAULT);
      //...
    } while (more == true);
    //...
  }
  //...
  const int exit_code = EmitExit(&env);
  //... 善后工作，資源回收等等望众。
  return exit_code;
}

Context 又是 v8 的一個(gè)概念匪补，相當(dāng)于執(zhí)行上下文，js 的執(zhí)行上下文烂翰，可以實(shí)現(xiàn)互不影響夯缺。比如一個(gè)頁(yè)面上嵌套了某個(gè)頁(yè)面，那么他們之間的 js 上下文環(huán)境就不一樣甘耿。此處需要關(guān)注 1 , 2踊兜，3，4 四個(gè)方法佳恬。

3.1 先來(lái)看看 1 ,如何創(chuàng)建的 Context捏境。NewContext 同樣位于 src/node.cc 中：

Local<Context> NewContext(Isolate* isolate,
                          Local<ObjectTemplate> object_template) {
  // 使用 v8 的 api 創(chuàng)建 Context。 
  auto context = Context::New(isolate, nullptr, object_template);
  // ...
  {
    // ... Run lib/internal/per_context.js
    // 獲取 per_context.js 文件的字符串毁葱。
    Local<String> per_context = NodePerContextSource(isolate);
    // 編譯運(yùn)行垫言，v8的模板代碼。
    ScriptCompiler::Source per_context_src(per_context, nullptr);
    Local<Script> s = ScriptCompiler::Compile(
        context,
        &per_context_src).ToLocalChecked();
    s->Run(context).ToLocalChecked();
  }
  return context;
}

此方法不僅僅創(chuàng)建了一個(gè) Context头谜，而且還預(yù)加載執(zhí)行了一段js骏掀。注意這個(gè) NodePerContextSource 方法只有編譯過(guò)才會(huì)有這個(gè)文件。

3.1.1 看一下這個(gè)方法.文件位于node_javascript.cc 中：

v8::Local<v8::String> NodePerContextSource(v8::Isolate* isolate) {
    return internal_per_context_value.ToStringChecked(isolate);
}
static const uint8_t raw_internal_per_context_value[] = { 39,...}
static struct : public v8::String::ExternalOneByteStringResource {
    const char* data() const override {
        return reinterpret_cast<const char*>(raw_internal_per_context_value);
    }
    //...
    v8::Local<v8::String> ToStringChecked(v8::Isolate* isolate) {
        return v8::String::NewExternalOneByte(isolate, this).ToLocalChecked();
    }
} internal_per_context_value;

看到這里應(yīng)該知道了柱告，就是把 raw_internal_per_context_value 這個(gè)數(shù)組轉(zhuǎn)成 v8 的字符串返回出去截驮。那么問(wèn)題來(lái)了，這個(gè)數(shù)組里面到底是什么東西呢际度。

3.1.2 猜也沒(méi)法猜葵袭，那就打印一下唄。打印數(shù)組相關(guān)代碼如下：

#include <string>
#include <iostream>
static const unsigned char raw_internal_per_context_value[] = {39,...}
int main() {
    std::cout << (char *)raw_internal_bootstrap_loaders_value << std::endl;
}

g++ -o test test.cc & ./test 就可以看到內(nèi)容了乖菱。你會(huì)驚奇的發(fā)現(xiàn)坡锡，這不就是 lib/internal/per_context.js 文件的內(nèi)容嗎？是的窒所，的確是這樣鹉勒，他就是把這段文本直接在編譯期間就編成C++字符數(shù)組，為了在啟動(dòng)的時(shí)候加快啟動(dòng)速度吵取，不至于現(xiàn)場(chǎng)去讀文件從而引發(fā)文件加載速度的等等一系列問(wèn)題禽额。至于此 js 文件內(nèi)容，在此先不做講解。接著讓我回到 4~5步的方法2當(dāng)中脯倒。

**3.2 ** env.Start 方法位于 src/env.cc 中：

void Environment::Start(const std::vector<std::string>& args,
                        const std::vector<std::string>& exec_args,
                        bool start_profiler_idle_notifier) {
    //... 一大堆的 uv 操作等等实辑。
    // 設(shè)置了 process。
    auto process_template = FunctionTemplate::New(isolate()); 
    process_template->SetClassName(FIXED_ONE_BYTE_STRING(isolate(), "process"));
    // ...
}

可以看到其中設(shè)置了 process 是什么藻丢，此處設(shè)置了之后剪撬，在js里面就可以直接拿到 process 變量了。

3.3 LoadEnvironment 方法在 src/node.cc 中：

void LoadEnvironment(Environment* env) {
  //...
  // 加載 lib/internal/bootstrap/loaders.js 和 node.js 進(jìn)來(lái)悠反。
  // FIXED_ONE_BYTE_STRING 就是一個(gè)轉(zhuǎn)換字符串的宏残黑。
  Local<String> loaders_name =
      FIXED_ONE_BYTE_STRING(env->isolate(), "internal/bootstrap/loaders.js");
  // LoadersBootstrapperSource 是獲取 loaders.js 的文件內(nèi)容。 GetBootstrapper 方法是用來(lái)
  // 執(zhí)行 js 的问慎。
  MaybeLocal<Function> loaders_bootstrapper =
      GetBootstrapper(env, LoadersBootstrapperSource(env), loaders_name);
  //...
  // 獲取 global 對(duì)象
  Local<Object> global = env->context()->Global();
  //...
  // 暴露 global 出去萍摊，在 js 中可以訪問(wèn)。
  global->Set(FIXED_ONE_BYTE_STRING(env->isolate(), "global"), global);

  // 創(chuàng)建bind,linked_binding,internal_binding
  Local<Function> get_binding_fn =
      env->NewFunctionTemplate(GetBinding)->GetFunction(env->context())
          .ToLocalChecked();
  //...

  // 執(zhí)行 internal/loaders.js,node.js 里面的方法如叼。
  if (!ExecuteBootstrapper(env, loaders_bootstrapper.ToLocalChecked(),
                           arraysize(loaders_bootstrapper_args),
                           loaders_bootstrapper_args,
                           &bootstrapped_loaders)) {
    return;
  }
  //...
}

static void GetBinding(const FunctionCallbackInfo<Value>& args) {
  // ... 通過(guò)參數(shù)獲取模塊名。
  Local<String> module = args[0].As<String>();
  //... 獲取內(nèi)部模塊穷劈。此處就是通過(guò)2.1步驟中的 RegisterBuiltinModules 宏處理之后的東西來(lái)獲取的笼恰。
  node_module* mod = get_builtin_module(*module_v);
  Local<Object> exports;
  if (mod != nullptr) {
    // 調(diào)用模塊初始化方法。
    exports = InitModule(env, mod, module);
  }
  // ... 設(shè)置返回值歇终。
  args.GetReturnValue().Set(exports);
}

代碼很長(zhǎng)社证，但是條理還是挺清晰的。這里進(jìn)行了一些綁定操作和一些初始化方法的調(diào)用邏輯评凝。此處也可以知道追葡，GetBinding 類似的東西是什么。調(diào)用的 js 如何執(zhí)行需要和 js 一起看才能明白奕短。此處先不講解了宜肉。

3.4 uv_run 這個(gè)方法此處也不細(xì)講了。 libuv 這個(gè)庫(kù)還沒(méi)有詳細(xì)了解翎碑。等待了解之后谬返，補(bǔ)上 libuv 的相關(guān)調(diào)用分析，此處我們知道日杈，在這里開(kāi)始執(zhí)行事件循環(huán)了遣铝。

結(jié)語(yǔ)

講了這么多，大家應(yīng)該對(duì) nodejs 的啟動(dòng)流程有了一個(gè)大致的了解了吧莉擒。雖然開(kāi)頭說(shuō)少點(diǎn)源碼酿炸，可是后來(lái)還是夾雜了很多的源碼，哈哈涨冀，有一種上當(dāng)?shù)母杏X(jué)填硕。后面再講講模塊加載，libuv加載的相關(guān)東西蝇裤。這次分析就到此結(jié)束吧廷支，大家休息~