作者：正龙（沪江Web前端开发工程师）本文为原创，转载请注明作者和出处。随着Node.js的流行，越来越多的开发者使用Node.js搭建环境，很多公司也开始将网站迁移到Node.js服务器上。Node.js的优势显而易见，本文不再赘述，那么它是如何做到的呢？内在逻辑是什么？带着这些疑问，笔者开始了漫长的Node.js研究之旅。今天，笔者就来和大家一起探讨一下Node.js的起步原理。Node.js主要依赖谷歌的V8引擎和libuv实现。V8，想必大家都不陌生，率先将JavaScript直接翻译成汇编代码执行，让很多不可能的事情成为可能，比如Node.js。libuv是一个跨平台的异步IO库。它所说的IO不仅包括本地文件操作，还包括TCP、UDP等网络socket操作。范围甚至可以扩展到所有的流操作（Stream）。因此，我们可以将Node.js理解为添加了网络功能的V8。为方便描述，以下环境均基于Windows7专业版。使用MAC的朋友不要惊慌，内容本质还是适用的，具体条款可能略有不同。另外小伙伴可以下载一个Node.js的源码（点此下载），本文使用6.10.0LTS。我们打开Node.js的二进制发布包，内容很简单：node.exe、npm和node.h头文件。node.h头文件仅在开发Node.js插件时使用。当我们启动node.exe时，它到底做了什么？首先，它是一个EXE可执行文件，所以必须有一个main函数。Node.js的main函数定义在node_main.cc中，主要是初始化V8Platform和v8engine；然后启动一个Node.js实例。具体调用环节如图：Init函数主要是解析Node.js的启动参数，过滤V8选项给JavaScript引擎。Node.js的main函数很短，运行和返回应该很快。其实命令行窗口会一直等待，并没有立即退出，这是怎么回事？答案就在StartInstance。首先，它会创建一个V8执行沙箱，生成并初始化Node.js运行环境对象，然后开始Node.js循环等待。具体如图所示：也就是说，Node.js的主线程主要消费来自UV默认事件循环（uv_default_loop）和V8的MainThreadQueue和MainThreadDelayedQueue的任务。uv_run是一个阻塞调用。如果队列中有任务，则执行并返回true，否则阻塞当前线程；如果返回false，整个Node.js进程都会释放资源退出。注意参数UV_RUN_ONCE，表示只从队列中取出一个任务执行，而不管队列中当前是否有多个任务。至此，你大概可以理解什么是Node.js的“单线程”了。正在运行的Node.js进程真的只启动一个线程吗？我们打开任务管理器看看：其实Node.js进程目前有7个线程。查阅文档后发现Node.js可以通过指定参数--v8-pool-size来设置V8线程池的大小。原来V8的字节码编译、优化、GC都是通过多线程完成的；进一步排查，发现环境变量UV_THREADPOOL_SIZE会影响libuv的线程池大小。到目前为止，Node.js所做的工作可以概括为初始化V8和libuv。接下来我们看看Node.js自身的运行环境是如何搭建的。Node.js本身的运行环境由Environment类表示，我们需要构建进程对象。进程对象可在JavaScript应用程序代码中访问，其文档可在此处找到。请注意，该进程尚未分配给Global对象。CreateEnvironment的执行流程如图：调用setAutorunMicrotask禁止V8消费队列中的任务。SetupProcessObject主要是设置进程的属性，比如比较重要的binding，以及其他提供给开发者的字段，比如cpuUsage，hrtime，uptime等。Binding用于获取C/C++构建的模块，net库中的Node.js就是这样最终调用到libuv的。Binding就是做模块查找，其执行过程如下：从Args中获取模块名。检查是否可以从BindingCache中找到该模块，如果有直接返回该模块的exports。3在ModuleLoadList中添加一条模块记录，命名为“binding”+模块名。调用get_builtin_module，参数为模块名，get_builtin_module会从modlist_builtin列表中寻找内置模块，所有内置模块和第三方扩展都记录在modlist_builtin列表中。C/C++模块通过NODE_MODULE_CONTEXT_AWARE_BUILTIN注册，第三方扩展模块通过NODE_MODULE注册。最终会调用node_module_register。node_module结构包含注册函数、模块名、文件名等信息。如果找到，则返回相应模块的导出。如果模块名称是常量，则调用DefineContstants。如果模块名是natives，调用DefineJavaScript会返回所有的内置模块，一般都是用Javascript实现的。/lib目录下的这些模块会通过js2c.py转换成c代码，js2c.py会生成一个临时文件node_natives.h，里面包含了NODE_NATIVES_MAP的定义。否则，将抛出错误：没有具有指定名称的模块。环境对象准备好后，开始真正加载Node.js自身提供的JavaScript类库代码。LoadEnvironment的执行过程如下：调用ExecuteString执行bootstrap_node.js。bootstrap_node.js文件定义了一个函数，为Global对象添加属性，并通过internal/module加载Node.js自身提供的JavaScript类库。执行上一步返回的函数，传入env->process_object()对象。至此，我们可以总结出两个问题：Node.js提供的JavaScript库是如何实现的？它通过C/C++代码封装成一个Node.js内置模块，然后通过process.binding暴露给JavaScript。javascript库文件在node.exe中是如何打包的？Node.js内置的JavaScript文件由js2c.py编译生成一个临时文件node_natives.h。原理和思路基本了解后，我们来做一个小例子：如何将C++对象暴露给JavaScript。程序主要是C++和JavaScript的交互，通过Node.js插件运行。所以你需要先了解如何编译Node.js插件，官方文档在这里。首先定义要导出的C++类，构造函数可以传入一个值；调用成员方法PlusOne，值会加1，返回当前值。namespacedemo{classMyObject:publicnode::ObjectWrap{public:staticvoidInit(v8::Local
