Nodejs的运行原理-生态篇

小鱼儿 2022-04-14 02:12 235阅读 0赞

**前言**

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**这里是重点**：Nodejs 是由v8 engine，libuv和内置模块组成，可以将v8 engine和 libuv看成一个库，两者是以源码的方式直接编译执行node中去的。

这是一个广泛的介绍，后面会详细介绍Nodejs的生态圈。

**V8 engine**

V8官方文档 [https://developers.google.com/v8/intro][https_developers.google.com_v8_intro]

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 </td> 
 <td> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>#include "include/v8.h"</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>#include "include/libplatform/libplatform.h"</code> &nbsp; <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>using</code>&nbsp;<code>namespace</code>&nbsp;<code>v8;</code> &nbsp; <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>int</code>&nbsp;<code>main(</code><code>int</code>&nbsp;<code>argc,&nbsp;</code><code>char</code><code>* argv[]) { </code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>// V8初试化.</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>V8::InitializeICU();</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>Platform* platform = platform::CreateDefaultPlatform();</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>V8::InitializePlatform(platform);</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>V8::Initialize();</code> &nbsp; <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>// 创建isolate.</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>Isolate* isolate = Isolate::New();</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>{ </code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>Isolate::Scope isolate_scope(isolate);</code> &nbsp; <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>// 创建HandleScope.</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>HandleScope handle_scope(isolate);</code> &nbsp; <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>// 创建context 环境.</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>Local&lt;Context&gt; context = Context::New(isolate);</code> <code>&nbsp;&nbsp;</code>&nbsp; <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>// 引入环境.</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>Context::Scope context_scope(context);</code> <code>&nbsp;&nbsp;</code>&nbsp; <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>// 创建字符串.</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>Local&lt;String&gt; source = String::NewFromUtf8(isolate,&nbsp;</code><code>"'Hello' + ', World!'"</code><code>);</code> <code>&nbsp;&nbsp;</code>&nbsp; <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>// 编译字符串.</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>Local&lt;Script&gt; script = Script::Compile(source);</code> <code>&nbsp;&nbsp;</code>&nbsp; <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>// Run，并且获取返回值.</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>Local&lt;Value&gt; result = script-&gt;Run();</code> <code>&nbsp;&nbsp;</code>&nbsp; <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>// 转换为utf8，并且打印出来.</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>String::Utf8Value utf8(result);</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>printf</code><code>(</code><code>"%s\n"</code><code>, *utf8);</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>}</code> &nbsp; <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>// 关掉v8.</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>isolate-&gt;Dispose();</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>V8::Dispose();</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>V8::ShutdownPlatform();</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>delete</code>&nbsp;<code>platform;</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>return</code>&nbsp;<code>0;</code> <code>}</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

上面代码展示了一个典型的V8使用例。

1.isolate 代表一个V8实例，各个isolate是独立的（隔绝的），isolate中的obj无法再另一个isolate中被使用。

2.context 代表执行js代码的虚拟机，在这个虚拟机中，集成了一些功能，例如math，json，date(),RegExp()等。一个isolate可以同时存在多个context，这些context可以自由切换。如下图所示。

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3.在V8 engine中，通过handle访问存在与heap上的js obj，如local，persistent，eternal，在V8中，有一个handle stack用于管理这些handles，如下图所示。

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**libuv**

libuv主要用于处理事件驱动的异步IO模型，官方文档 [http://nikhilm.github.io/uvbook/][http_nikhilm.github.io_uvbook]

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libuv通过epoll，kqueue，event ports和IOCP来实现异步network IO。file，dns的操作则依赖于thread pool 来实现，正如上图所示。

libuv的重点是IO和event loop，loop负责调度callback，运行idle function，执行轮询等操作。

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**Nodejs**

除了V8 engine和libuv ，Nodejs本身也做了很多的工作，它提供了js模块，c++模块等核心模块供开发者使用。

Nodejs 将这些核心js模块命名为native module，c++模块命名为builtin module，內建的c++模块则安放于node源码lib目录下。

下图为native module和builtin module编译及加载到内存的全过程。

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当 node test.js 执行时，node\_main.cc首先被调用，这一步初始化了V8 engine和libuv执行环境。

uv\_run(env->event\_loop,UV\_RUN\_ONCE)用于启动libuv event loop，而我们的js代码则会被传递到creatEnvironment()，最后交由V8处理。

查看Node.cc代码，可以看到一些函数与V8交互的工作，例如context，handle等的创建。

在js中，类似基于prototype继承的方式来实现的，通过V8提供的c++ API来完成这些操作。

[1141038-20180130111459468-1690912733.png]: /images/20220414/75252a39b16c40e8ab8f1bff4c5b1be0.png
[https_developers.google.com_v8_intro]: https://developers.google.com/v8/intro
[1141038-20180130113252656-1745884484.png]: /images/20220414/77ee44558916496ca4f8781db31a890d.png
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[http_nikhilm.github.io_uvbook]: http://nikhilm.github.io/uvbook/
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