摘要:注很多以前的源码分析文章中,所写的第一个执行的文件代码为,但这个文件在中已被移除,并被拆解为了等其他下的文件,为正文作为第一段被执行的代码,它的历史使命免不了就是进行一些环境和全局变量的初始化工作。
大家可能会好奇,在 Node.js 启动后,第一个执行的 JavaScript 文件会是哪个?它具体又会干些什么事?
一步步来看,翻开 Node.js 的源码,不难看出,入口文件在 src/node_main.cc 中,主要任务为将参数传入 node::Start 函数:
// src/node_main.cc // ... int main(int argc, char *argv[]) { setvbuf(stderr, NULL, _IOLBF, 1024); return node::Start(argc, argv); }
node::Start 函数定义于 src/node.cc 中,它进行了必要的初始化工作后,会调用 StartNodeInstance :
// 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 函数中,又调用了 LoadEnvironment 函数,其中的 ExecuteString(env, MainSource(env), script_name); 步骤,便执行了第一个 JavaScript 文件代码:
// src/node.cc // ... void LoadEnvironment(Environment* env) { // ... Localf_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 ,即为 lib/internal/bootstrap_node.js 中的代码。(注:很多以前的 Node.js 源码分析文章中,所写的第一个执行的 JavaScript 文件代码为 src/node.js ,但这个文件在 Node.js v5.10 中已被移除,并被拆解为了 lib/internal/bootstrap_node.js 等其他 lib/internal 下的文件,PR 为: https://github.com/nodejs/node/pull/5103 )
正文作为第一段被执行的 JavaScript 代码,它的历史使命免不了就是进行一些环境和全局变量的初始化工作。代码的整体结构很简单,所有的初始化逻辑都被封装在了 startup 函数中:
// lib/internal/bootstrap_node.js "use strict"; (function(process) { function startup() { // ... } // ... startup(); });
而在 startup 函数中,逻辑可以分为四块:
初始化全局 process 对象上的部分属性 / 行为
初始化全局的一些 timer 方法
初始化全局 console 等对象
开始执行用户执行指定的 JavaScript 代码
让我们一个个来解析。
初始化全局 process 对象上的部分属性 / 行为 添加 process 上 uncaughtException 事件的默认行为在 Node.js 中,如果没有为 process 上的 uncaughtException 事件注册监听器,那么该事件触发时,将会导致进程退出,这个行为便是在 startup 函数里添加的:
// 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; }; } });
逻辑十分直白,使用到了 EventEmitter#emit 的返回值来判断该事件上是否有注册过的监听器,并最终调用 c++ 的 exit() 函数退出进程:
// src/node.cc // ... void FatalException(Isolate* isolate, Local根据 Node.js 在启动时所带的某些参数,来调整 process 上 warning 事件触发时的行为error, Local message) { // ... Local caught = fatal_exception_function->Call(process_object, 1, &error); // ... if (false == caught->BooleanValue()) { ReportException(env, error, message); exit(1); } }
具体来说,这些参数是:--no-warnings,--no-deprecation,--trace-deprecation 和 --throw-deprecation。这些参数的有无信息,会先被挂载在 process 对象上:
// 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())); }
然后根据这些信息,控制行为:
// lib/internal/bootstrap_node.js "use strict"; (function(process) { function startup() { // ... NativeModule.require("internal/process/warning").setup(); } // ... startup(); });
// 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)}`); } }); } // ... }
具体行为的话,文档中已经有详细说明,逻辑总结来说,就是按需将警告打印到控制台,或者按需抛出特定的异常。其中 NativeModule 对象为 Node.js 在当前的函数体的局部作用域内,实现的一个最小可用的模块加载器,具有缓存等基本功能。
为 process 添加上 stdin, stdout 和 stderr 属性通常为 tty.ReadStream 类和 tty.WriteStream 类的实例:
// lib/internal/bootstrap_node.js "use strict"; (function(process) { function startup() { // ... NativeModule.require("internal/process/stdio").setup(); } // ... startup(); });
// 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; // ... } // ... }为 process 添加上 nextTick 方法
具体的做法便是将注册的回调推进队列中,等待事件循环的下一次 Tick ,一个个取出执行:
// lib/internal/bootstrap_node.js "use strict"; (function(process) { function startup() { // ... NativeModule.require("internal/process/next_tick").setup(); } // ... startup(); });
// 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]++; } } // ...为 process 添加上 hrtime, kill, exit 方法
// lib/internal/bootstrap_node.js "use strict"; (function(process) { function startup() { // ... _process.setup_hrtime(); _process.setupKillAndExit(); } // ... startup(); });
这些功能的核心实现也重度依赖于 c++ 函数:
hrtime 方法依赖于 libuv 提供的 uv_hrtime() 函数
kill 方法依赖于 libuv 提供的 uv_kill(pid, sig) 函数
exit 方法依赖于 c++ 提供的 exit(code) 函数
初始化全局的一些 timer 方法和 console 等对象这些初始化都干的十分简单,直接赋值:
// 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(); });
值得注意的一点是,由于 console 是通过 __defineGetter__ 赋值给 global 对象的,所以在严格模式下给它赋值将会抛出异常,而非严格模式下,赋值将被忽略。
开始执行用户执行指定的 JavaScript 代码这一部分的逻辑已经在之前的文章中有所阐述,这边就不再重复说明啦。
最后还是再次总结下:
lib/internal/bootstrap_node.js 中的代码 为 Node.js 执行后第一段被执行的 JavaScript 代码,从 src/node.cc 中的 node::LoadEnvironment 被调用
lib/internal/bootstrap_node.js 主要进行了一些初始化工作:
初始化全局 process 对象上的部分属性 / 行为
添加接收到 uncaughtException 事件时的默认行为
根据 Node.js 启动时参数,调整 warning 事件的行为
添加上 stdin,stdout 和 stderr 属性
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 等对象
开始执行用户执行指定的 JavaScript 代码
参考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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