粗略研究了一下node.js源碼，它有8000行C++代碼，2000行javascript代碼，來(lái)看看js和C++間是怎么組織連接起來(lái)，以及各個(gè)模塊是怎樣互相調(diào)用的。

本文使用的node.js版本是0.4.8，可以在https://github.com/joyent/node/tree/v0.4.8這里看到源碼。

js2c.py

node.js使用了V8附帶的js2c.py工具把所有內(nèi)置的js代碼轉(zhuǎn)換成C++里的數(shù)組，生成node_natives.h直接include到程序中，成了C++源碼的一部分。這樣做能提高內(nèi)置js模塊的編譯效率。

node.js里內(nèi)置的javascript包括了主程序src/node.js和模塊程序lib/*.js，通過(guò)js2c.py讓每一個(gè)js文件都生成一個(gè)源碼數(shù)組，存放在build/src/node_natives.h里，node_natives.h在node.js編譯后才會(huì)生成(編譯的腳本wscript中調(diào)用了js2c.py)，可以看到大致的結(jié)構(gòu)如下：

namespace node {  
const char node_native[] = {47, 47, 32, 67, 112 ......}  
const char console_native[] = {47, 47, 32, 67, 112 ......}  
const char buffer_native[] = {47, 47, 32, 67, 112 ......}  
.....  
}  
struct _native { const char* name; const char* source; size_t source_len;};  
static const struct _native natives[] = {  
{ "node", node_native, sizeof(node_native)-1 },  
{ "dgram", dgram_native, sizeof(dgram_native)-1 },  
{ "console", console_native, sizeof(console_native)-1 },  
{ "buffer", buffer_native, sizeof(buffer_native)-1 },  
....  
} 

這個(gè)文件被包含在node_javascript.cc里，node_javascript.cc提供了兩個(gè)接口：

MainSource() 處理node_native源碼返回v8::Handle類(lèi)型的數(shù)據(jù)可供編譯。

DefineJavaScript(target) 把其他所有模塊源碼變成v8::Handle類(lèi)型后加載到傳入的target對(duì)象上。

所有的js模塊都被轉(zhuǎn)換成了C數(shù)組，接下來(lái)看看它們?cè)趺磮?zhí)行和互相調(diào)用。

執(zhí)行js主程序/傳遞process

先看看node.js的底層C++傳遞給javascript的一個(gè)變量process，在一開(kāi)始運(yùn)行node.js時(shí)，程序會(huì)先配置好process

Handleprocess = SetupProcessObject(argc, argv); 

然后把process作為參數(shù)去調(diào)用js主程序src/node.js返回的函數(shù)，這樣process就傳遞到j(luò)avascript里了。

//node.cc  
//通過(guò)MainSource()獲取已轉(zhuǎn)化的src/node.js源碼，并執(zhí)行它  
Local f_value = ExecuteString(MainSource(), IMMUTABLE_STRING("node.js"));  
 
//執(zhí)行src/node.js后獲得的是一個(gè)函數(shù)，從node.js源碼可以看出：  
//node.js  
//(function(process) {  
// global = this;  
// ....  
//})  
Local f = Local::Cast(f_value);  
 
 
//創(chuàng)建函數(shù)執(zhí)行環(huán)境，調(diào)用函數(shù)，把process傳入  
Localglobal = v8::Context::GetCurrent()->Global();  
Local args[1] = { Local::New(process) };  
f->Call(global, 1, args); 

C++模塊

node.js的模塊除了lib/*.js里用js語(yǔ)言編寫(xiě)的以外，還有一些使用C++編寫(xiě)，像os/stdio/crypto/buffer等。這些模塊都通過(guò)node.h提供的NODE_MODULE方法存儲(chǔ)在變量_module里。node_extensions.cc提供了get_builtin_module(name)接口獲取這些模塊。

process.binding/C++模塊加載

process提供的一個(gè)獲取模塊的接口是binding，它的實(shí)現(xiàn)Binding()函數(shù)可以在node.cc找到。

Persistent binding_cache;  
static Handle Binding(const Arguments& args) {  
HandleScope scope;  
Local module = args[0]->ToString();  
String::Utf8Value module_v(module);  
node_module_struct* modp;  
 
if (binding_cache.IsEmpty()) {  
binding_cache = Persistent::New(Object::New());  
}  
Local exports;  
if (binding_cache->Has(module)) {  
exports = binding_cache->Get(module)->ToObject();  
 
} else if ((modp = get_builtin_module(*module_v)) != NULL) {  
exports = Object::New();  
modp->register_func(exports);  
binding_cache->Set(module, exports);  
 
} else if (!strcmp(*module_v, "constants")) {  
exports = Object::New();  
DefineConstants(exports);  
binding_cache->Set(module, exports);  
 
#ifdef __POSIX__  
} else if (!strcmp(*module_v, "io_watcher")) {  
exports = Object::New();  
IOWatcher::Initialize(exports);  
binding_cache->Set(module, exports);  
#endif  
 
} else if (!strcmp(*module_v, "natives")) {  
exports = Object::New();  
DefineJavaScript(exports);  
binding_cache->Set(module, exports);  
 
 
} else {  
return ThrowException(Exception::Error(String::New("No such module")));  
}  
return scope.Close(exports);  
} 

從源碼可以看到，調(diào)用process.binding時(shí)，先看緩存里是否已經(jīng)存在此模塊，不存在再調(diào)用get_builtin_module查找C++內(nèi)置模塊，找到的話(huà)獲取后綁定在exports上，在最后返回exports。

此外還有針對(duì)其他模塊的特殊處理，其中natives模塊就是調(diào)用上文提到的DefineJavaScript(exports)接口獲取到所有內(nèi)置的js模塊綁定在exports上。

現(xiàn)在在js上需要調(diào)用C++提供的模塊只需要調(diào)用process.binding就行了，例如

var stdio = process.binding("stdio") 

js模塊加載

src/node.js上實(shí)現(xiàn)了一個(gè)NativeModule對(duì)象用于管理js模塊，它通過(guò)調(diào)用process.binding(“natives”)把所有內(nèi)置的js模塊放在NativeModule._source上，并提供require接口供調(diào)用。在require里會(huì)給代碼加一層包裝，把一些變量傳給這個(gè)模塊。

NativeModule.wrapper = [  
'(function (exports, require, module, __filename, __dirname) { ',  
'\n});' 
]; 

再用process提供的其中一個(gè)js編譯接口process.runInThisContext執(zhí)行代碼。

var fn = runInThisContext(source, this.filename, true);  
fn(this.exports, NativeModule.require, this, this.filename); 

于是在主程序src/node.js上可以調(diào)用NativeModule.require(“net”)去加載net模塊，在lib/*.js的各個(gè)js模塊里能通過(guò)調(diào)用傳進(jìn)來(lái)的require()去加載其他內(nèi)置js模塊。

總結(jié)流程

粗略總結(jié)一下加載模塊的流程：

加載C++模塊(以stdio為例)：

process.binding(“stdio”) -> get_builtin_module(“stdio”) -> _module -> NODE_MODULE(node_stdio, node::Stdio::Initialize)(定義)

加載js模塊(以net為例)

require(“net”) -> NativeModule.require(“net”) -> process.binding(“natives”)["net"] -> DefineJavaScript() -> natives[] -> node_natives.h

原文：http://cnodejs.org/blog/?p=1280

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