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Egg.js 源码分析-项目启动

前言

前端时间抽出时间针对Koa2源码进行了简单的学习,koa 源码是一个很简单的库, 针对分析过程, 想手把手的实现一个类型koa 的框架,其代码, 根据一步步的完善实现一个简单版本的Koa, 每一个步骤一个Branch , 如: stpe-1, 对应的是我想实现第一步的代码, 代码仅供自己简单的学习,很多地方不完善,只是想体验下Koa 的思想。下面几点是我对Koa 的简单理解:

  • 所有的NodeJS 框架最基本的核心就是通过原生库http or https启动一个后端服务http.createServer(this.serverCallBack()).listen(...arg), 然后所有的请求都会进入serverCallBack方法, 然后我们可以通过拦截,在这个方法中处理不同的请求
  • Koa 是一个洋葱模型, 其是基于中间件来实现的.通过use来添加一个中间件, koa-router其实就是一个koa的中间件,我们的所有的请求都会将所有的中间件都执行一遍,洋葱模型如下图所示

上面是我对Koa 源码分析的一些简单的理解, 后面我会将对Koa 的理解,进一步的记录下来。 Koa 是一个很小巧灵活的框架, 不像Express, Express 已经集成了很多的功能, 很多功能不再需要第三方的框架,比如说路由功能, Koa 需要引用第三方的库koa-router 来实现路由等。但是express 则不需要,下面是Koa 和Express, 两个实现一个简单的功能的Demo , 我们可以比较下其使用方式:

// Express
const express = require('express')
const app = express()

app.get('/', function (req, res) {
  res.send('Hello World!')
})

app.listen(3000, function () {
  console.log('Example app listening on port 3000!')
})
复制代码
// Koa 
var Koa = require('koa');
// 引用第三方路由库
var Router = require('koa-router');

var app = new Koa();
var router = new Router();
router.get('/', (ctx, next) => {
  // ctx.router available
});
// 应用中间件: router
app
  .use(router.routes())
  .use(router.allowedMethods());
app.listen(3000);
复制代码

哈哈,我们上面说了很多的废话(文字表达能力问题), 其实我是想分析下,怎么基于Koa 框架去应用, eggjs就是基于Koa 框架基础上实现的一个框架, 我们下面来具体分析下eggjs 框架。

Eggjs 基本使用

我们根据快速入门, 可以很快搭建一个Egg 项目框架,

$ npm i egg-init -g
$ egg-init egg-example --type=simple
$ cd egg-example
$ npm i
复制代码

我们可以用npm run dev 快速启动项目.然后打开localhost:7001,就可以看到页面输出:

hi, egg.

说明我们项目初始化已经完成,而且已经启动成功。我们现在可以学习下egg项目生成的相关代码。其代码文件结构如下:

分析整个文件结构,找了整个项目都没有发现app.js之类的入口文件(我一般学习一个新的框架,都会从入口文件着手), 发现app 文件夹下面的应该对项目很重要的代码:

1, controller文件夹,我们从字面理解,应该是控制层的文件,其中有一个home.js 代码如下:

'use strict';

const Controller = require('egg').Controller;

class HomeController extends Controller {
  async index() {
    this.ctx.body = 'hi, egg';
  }
}

module.exports = HomeController;

复制代码

这个类继承了egg 的Controller 类, 暂时还没有发现这个项目哪个地方有引用这个Controller 类?

2, 一个router.js 文件, 从字面意义上我们可以理解其为一个路由的文件,其代码如下:

'use strict';

/**
 * @param {Egg.Application} app - egg application
 */
module.exports = app => {
  const { router, controller } = app;
  router.get('/', controller.home.index);
};

复制代码

这个文件暴露了一个方法, 从目前来猜测应该就是路由的一些配置, 但是找遍整个项目也没有发现,哪个地方引用了这个方法, router.get('/', controller.home.index);, 但是从这个get 方法的第二个参数, 其似乎指向的是Controller 里面的home.js 文件index 方法,我们可以尝试修改下home.js 中的this.ctx.body = 'hi, egg -> hello world!';, 然后重新运行npm run dev, 发现页面输出是hi, egg -> hello world!, 看来controller.home.index这个指向的是home.js 里的index 方法无疑了, 但是controller.home.index这个index 方法绑定的是在一个controller对象上,什么时候绑定的呢?

我们接下来带着如下疑问来学些eggjs :

  • 没有类似的app.js 入口文件,运行npm run dev 如何启动一个项目(启动server, 监听端口, 添加中间件)?
  • 我们打开页面http://localhost:7001/,怎么去通过router.js 去查找路由的,然后调用对应的回调函数?
  • Controller 是如何绑定到app 上面的controller 对象上的?

eggjs 启动

我们先查看一开始用egg-init命令创建的项目的package.json 文件,查看scripts,里面有一系列的命令,如下图:

我们可以通过npm run start来启动程序, 但是其中有一个命令debug, 我们可以可以通过npm run debug命令来调试eggjs 程序, 其对用的命令是egg-bin debug, 所以我们整个入口就是这个命令,我们下面来具体分析下egg-bin debug是如何工作的.

egg-bin

egg-bin 中的start-cluster文件, 调用了eggjs 的入口方法:require(options.framework).startCluster(options); 其中options.framework指向的就是一个绝对路径D:\private\your_project_name\node_modules\egg(也就是egg 模块), 直接执行D:\private\your_project_name\node_modules\egg\index.js暴露出来的exports.startCluster = require('egg-cluster').startCluster;startCluster方法。 下面我们就来分析egg-cluster 模块。

egg-cluster

egg-cluster 的项目结构如下, 其中有两个主要的文件: master.js, app_worker.js两个文件,

master.js是跟nodejs的多线程有关,我们先跳过这一块,直接研究app_worker.js文件,学习eggjs 的启动过程。下面我们就是app_worker.js 执行的主要步骤。

  1. const Application = require(options.framework).Application; , 引入eggjs 模块, optons.framework 指向的就是D:\private\your_project_name\node_modules\egg
  2. const app = new Application(options);(创建一个 egg 实例)
  3. app.ready(startServer);调用egg 对象的** ready ** 方法,其startServer 是一个回调函数,其功能是调用nodejs 原生模块http or httpscreateServer 创建一个nodejs 服务(server = require('http').createServer(app.callback());, 我们后续会深入分析这个方法)。

上面三个步骤, 已经启动了一个nodejs 服务, 监听了端口。也就是已经解决了我们的第一个疑问:

没有类似的app.js 入口文件,运行npm run dev 如何启动一个项目(启动server, 监听端口, 添加中间件)?

上面其实我们还是只是分析了eggjs启动的基本流程, 还没有涉及eggjs 的核心功能库,也就是** egg ** 和** egg-core** 两个库,但是我们上面已经初实例化了一个eggjs 的对象const app = new Application(options);, 下面我们就从这个入口文件来分析eggjs 的核心模块。

egg & egg-core

egg 和egg-core 模块下面有几个核心的类,如下:

Application(egg/lib/applicaton.js) -----> EggApplication(egg/lib/egg.js) -----> EggCore(egg-core/lib/egg.js) -----> KoaApplication(koa)

从上面的关系可以,eggjs 是基于koa的基础上进行扩展的,所以我们从基类的构造函数开始进行分析(因为new Application 会从继类开始的构造函数开始执行)。

EggCore(egg-core/lib/egg.js)

我们将构造函数进行精简,代码如下

从上图可知,构造函数就是初始化了很多基础的属性,其中有两个属性很重要:

  1. this.lifecycle负责整个eggjs 实例的生命周期,我们后续会深入分析整个生命周期
  1. this.loader(egg-core/lib/loader/egg_loader.js)解决了eggjs 为什么在服务启动后,会自动加载,将项目路径下的router.js, controller/**.js, 以及service/**.js绑定到 app 实例上, 我们接下来会重点分析这个loader.

EggApplication(egg/lib/egg.js)

我们将构造函数进行精简,代码如下

这个构造函数同样也是初始化了很多基础的属性, 但是其中有调用EggCore 构造函数初始化的loaderloadConfig() 方法, 这个方法顾名思义就是去加载配置,其指向的是: egg/lib/loader/app_worker_loader .js 的方法loadConfig , 这个方法,如下:

  loadConfig() {
    this.loadPlugin();
    super.loadConfig();
  }

复制代码

其会加载所有的Plugin ,然后就加载所有的Config.

this.loadPlugin() 指向的是egg-core/lib/loader/mixin/plgin.js的方法loadPlugin, 其会加载三种plugin:

  • const appPlugins = this.readPluginConfigs(path.join(this.options.baseDir, 'config/plugin.default'));,应用配置的plugin , 也就是your-project-name/config/plugin.js, 也就是每个应用需要配置的特殊的插件
  • const eggPluginConfigPaths = this.eggPaths.map(eggPath => path.join(eggPath, 'config/plugin.default'));, 也就是从eggjs 框架配置的插件, 其路径是在egg/config/plugin.js, 也就是框架自带的插件
  • process.env.EGG_PLUGINS 第三种, 是启动项目是,命令行带参数EGG_PLUGINS的插件, 应该使用不广。

最后将所有的plugin 挂在在app实例上this.plugins = enablePlugins;,。(后续会学习怎么这些plugin 怎么工作的。)

接下来会执行super.loadConfig()方法, 其指向的是egg-core/lib/loader/mixin/config.jsloadConfig()方法, 其同样会加载四种config:

  • const appConfig = this._preloadAppConfig();, 应用配置的config , 也就是每个应用的特殊配置,其会加载两个配置:
  const names = [
     'config.default',
     `config.${this.serverEnv}`,
   ];
复制代码

第一个一定会加载对应的config.default配置, 也就是your-project-name/config/config.default.js,跟运行环境没有关系的配置, 其次会加载跟运行环境有关的配置,如: config.prod.js, config.test.js, config.local.js, config.unittest.js

  • 会去加载所有的plugin 插件目录
   if (this.orderPlugins) {
     for (const plugin of this.orderPlugins) {
       dirs.push({
         path: plugin.path,
         type: 'plugin',
       });
     }
   }
复制代码
  • 会去加载egg 项目目录, 也就是egg/config 目录
    for (const eggPath of this.eggPaths) {
     dirs.push({
       path: eggPath,
       type: 'framework',
     });
   }
复制代码
  • 回去加载应用项目的目录, 也就是也就是your-project-name/config

最后将合并的config 挂载在app 实例上this.config = target;

我们可以打开egg/config/config.default.js文件,可以查看下,默认的都有什么配置,其中一个配置如下:

  config.cluster = {
    listen: {
      path: '',
      port: 7001,
      hostname: '',
    },
  };
复制代码

很明显,这应该是一个对server 启动的配置,我们暂且可以这样猜测。

我们上面有分析在egg-cluster/lib/app_worker.js中,我们初始化app 后,我们有调用app.ready(startServer);方法,我们可以猜测startServer方法就是启动nodejs server 的地方。

startServer方法中,初始化了一个http server server = require('http').createServer(app.callback());, 然后我们给listen server.listen(...args);;, 这样算是node js 的server 启动起来了, 我们可以查看下,我可以查看args 的参数:

  const args = [ port ];
      if (listenConfig.hostname) args.push(listenConfig.hostname);
      debug('listen options %s', args);
      server.listen(...args);
复制代码

这里给args 添加了prot 端口参数, 我们可以跳转到prot定义的地方:

const app = new Application(options);
const clusterConfig = app.config.cluster || /* istanbul ignore next */ {};
const listenConfig = clusterConfig.listen || /* istanbul ignore next */ {};
const port = options.port = options.port || listenConfig.port;
复制代码

我们可以看到port 最终来源于: app.config.cluster.listen.port,从这里我们得知, eggjs 的config 的使用方式。

问题:

如果我们不想在eggjs 项目启动时,默认打开的端口不是7001 ,我们改怎么操作呢?

我们应该有如下两种方式:

  1. 在执行npm run debug 命令时,添加相应的参数
  2. 我们可以在我们项目的config/config.default.js 中添加配置,将默认的给覆盖掉,如:

module.exports = appInfo => {
  const config = exports = {};

  // use for cookie sign key, should change to your own and keep security
  config.keys = appInfo.name + '_1541735701381_1116';

  // add your config here
  config.middleware = [];
  config.cluster = {
    listen: {
      path: '',
      port: 7788,
      hostname: '',
    },
  };
  return config;
};

复制代码

如上,我们再次启动项目的时候,打开的端口就是: 7788了。

思考:

我们已经知道可以在config 中进行相应的配置了, 我们还有什么其他的应用在config 上面呢?

我们知道在不同的运行环境下,会加载不同的配置,那如果我们在开发的时候,调用api 的路径是: http://dev.api.com, 但是在上线的时候,我们调用的app的路径是: http://prod.api.com, 我们就可以在 config.prod.js中配置 apiURL:http://prod.api.com, 在config.local.js配置: apiURL:http://prod.api.com

然后我们在我们调用API的地方通过 app.apiURL就可以。

Application(egg/lib/application.js)

Application(egg/lib/applicaton.js) -----> EggApplication(egg/lib/egg.js) -----> EggCore(egg-core/lib/egg.js) -----> KoaApplication(koa)

我们已经将上述的两个核心的类: EggApplication(egg/lib/egg.js) -----> EggCore(egg-core/lib/egg.js), 我们现在来分析最上层的类: Application(egg/lib/applicaton.js)。

我们还是从构造函数入手,我们发现了一行很重要的代码this.loader.load();其指向的是: app_worker_loader.js(egg/lib/loader/app_worker_loader.js)的load 方法, 其实现如下:

  load() {
    // app > plugin > core
    this.loadApplicationExtend();
    this.loadRequestExtend();
    this.loadResponseExtend();
    this.loadContextExtend();
    this.loadHelperExtend();
    // app > plugin
    this.loadCustomApp();
    // app > plugin
    this.loadService();
    // app > plugin > core
    this.loadMiddleware();
    // app
    this.loadController();
    // app
    this.loadRouter(); // Dependent on controllers
  }
复制代码

从这个方法可知,加载了一大批的配置,我们可以进行一一的分析:

this.loadApplicationExtend();

这个方法会去给应用加载很多的扩展方法, 其加载的路径是: app\extend\application.js, 会将对应的对象挂载在app 应用上。 (使用方法可以参考egg-jsonp/app/extend/applicaton.js 或者egg-session/app/extend/application.js)

this.loadResponseExtend(); this.loadResponseExtend(); this.loadContextExtend(); this.loadHelperExtend();,

this.loadApplicationExtend();加载的方式是一样的,只是对应的名称分别是: request.js, response.js, helper.js, context.js

this.loadCustomApp();

定制化应用, 加载的文件是对应项目下的app.js (your_project_name/app.js), 其具体的代码实现如下: (egg-core/lib/loader/mixin/custom.js)

  [LOAD_BOOT_HOOK](fileName) {
    this.timing.start(`Load ${fileName}.js`);
    for (const unit of this.getLoadUnits()) { 
      const bootFilePath = this.resolveModule(path.join(unit.path, fileName));
      if (!bootFilePath) {
        continue;
      }
      const bootHook = this.requireFile(bootFilePath);
      // bootHook 是加载的文件
      if (is.class(bootHook)) {
        // if is boot class, add to lifecycle
        this.lifecycle.addBootHook(bootHook);
      } else if (is.function(bootHook)) {
        // if is boot function, wrap to class
        // for compatibility
        this.lifecycle.addFunctionAsBootHook(bootHook);
      } else {
        this.options.logger.warn('[egg-loader] %s must exports a boot class', bootFilePath);
      }
    }
    // init boots
    this.lifecycle.init();
    this.timing.end(`Load ${fileName}.js`);
  },
复制代码

从上可知** bootHook** 对应的就是加载的文件,从上面的if else可知, app.js 必须暴露出来的是一个class 或者是一个function ,然后调用this.lifecycle.addFunctionAsBootHook(bootHook);, 其代码如下:

  addFunctionAsBootHook(hook) {
    assert(this[INIT] === false, 'do not add hook when lifecycle has been initialized');
    // app.js is export as a funciton
    // call this function in configDidLoad
    this[BOOT_HOOKS].push(class Hook {
      constructor(app) {
        this.app = app;
      }
      configDidLoad() {
        hook(this.app);
      }
    });
  }
复制代码

将对应的hook push 到this.lifecycle 的BOOT_HOOKS 数组中, 并且包装成了一个类, 且在configDidLoad 调用对应的hook.然后调用了this.lifecycle.init();去初始化生命周期:

  init() {
    assert(this[INIT] === false, 'lifecycle have been init');
    this[INIT] = true;
    this[BOOTS] = this[BOOT_HOOKS].map(t => new t(this.app));
    this[REGISTER_BEFORE_CLOSE]();
  }
复制代码

这个init 方法做了三件事情:

  • 将lifecycle 的INIT 状态标记为: true
  • 将BOOT_HOOKS 对应的类, 实例化一个对象,保存在BOOTS
  • 调用REGISTER_BEFORE_CLOSE方法,其中会调用我们的hook 的beforeClose 方法。

this.loadCustomApp(); 方法如下:

  loadCustomApp() {
    this[LOAD_BOOT_HOOK]('app');
    this.lifecycle.triggerConfigWillLoad();
  },
复制代码

所以接下执行this.lifecycle.triggerConfigWillLoad();

  triggerConfigWillLoad() {
    for (const boot of this[BOOTS]) {
      if (boot.configWillLoad) {
        boot.configWillLoad();
      }
    }
    this.triggerConfigDidLoad();
  }

  triggerConfigDidLoad() {
    for (const boot of this[BOOTS]) {
      if (boot.configDidLoad) {
        boot.configDidLoad();
      }
    }
    this.triggerDidLoad();
  }
复制代码

其中boot.configDidLoad(); 就是我们app.js 定义的hook, 被加工成的Hook 类:

class Hook {
      constructor(app) {
        this.app = app;
      }
      configDidLoad() {
        hook(this.app);
      }
    }
复制代码

然后就将app.js 与eggjs 关联起来了。

this.loadService();

查找的your_project_name/app/service/.js, 然后将文件名称作为一个作为属性,挂载在context**上下文上,然后将对应的js 文件,暴露的方法赋值在这个属性上, 比如说我们在如下路径下: your_project_name/app/service/home.js, 其代码如下:

'use strict';

// app/service/home.js
const Service = require('egg').Service;

class HomeService extends Service {
  async find() {
    // const user = await this.ctx.db.query('select * from user where uid = ?', uid);
    const user = [
      {
        name: 'Ivan Fan',
        age: 18,
      },
    ];
    return user;
  }
}

module.exports = HomeService;
复制代码

我们在其他的地方就可以通过: this.ctx.service.home.find()方法调用service里面的方法了,如在controller 中调用:

'use strict';
const Controller = require('egg').Controller;
class HomeController extends Controller {
  async index() {
    // this.ctx.body = 'hi, egg';
    this.ctx.body = await this.ctx.service.home.find();
  }
}
module.exports = HomeController;
复制代码

this.loadMiddleware();

这个方法用来加载中间件,我们后面会单独来分析中间件

this.loadController();

这个方法是去加载controller , 其代码如下:

  loadController(opt) {
    this.timing.start('Load Controller');
    opt = Object.assign({
      caseStyle: 'lower',
      directory: path.join(this.options.baseDir, 'app/controller'),
      initializer: (obj, opt) => {
        // return class if it exports a function
        // ```js
        // module.exports = app => {
        //   return class HomeController extends app.Controller {};
        // }
        // ```
        if (is.function(obj) && !is.generatorFunction(obj) && !is.class(obj) && !is.asyncFunction(obj)) {
          obj = obj(this.app);
        }
        if (is.class(obj)) {
          obj.prototype.pathName = opt.pathName;
          obj.prototype.fullPath = opt.path;
          return wrapClass(obj);
        }
        if (is.object(obj)) {
          return wrapObject(obj, opt.path);
        }
        // support generatorFunction for forward compatbility
        if (is.generatorFunction(obj) || is.asyncFunction(obj)) {
          return wrapObject({ 'module.exports': obj }, opt.path)['module.exports'];
        }
        return obj;
      },
    }, opt);
    const controllerBase = opt.directory;

    this.loadToApp(controllerBase, 'controller', opt);
    this.options.logger.info('[egg:loader] Controller loaded: %s', controllerBase);
    this.timing.end('Load Controller');
  },
复制代码

其加载的路径是: app/controller 下面的js 文件。然后将对应文件的名称挂载在app.controller上面,然后就可以通过如下方式,调用controller下面js 暴露的方法:

module.exports = app => {
  const { router, controller } = app;
  router.get('/', controller.home.index);
};
复制代码

上面也就是解决了我们一开始的疑问三:

  • Controller 是如何绑定到app 上面的controller 对象上的?

this.loadRouter();

这个方法,顾名思义就是去加载router, 其代码如下:

  loadRouter() {
    this.timing.start('Load Router');
    // 加载 router.js
    this.loadFile(this.resolveModule(path.join(this.options.baseDir, 'app/router')));
    this.timing.end('Load Router');
  },
复制代码

只会加载对应项目下的app/router.js, 也就是路由应该只有一个入口文件.如下Demo:

'use strict';

/**
 * @param {Egg.Application} app - egg application
 */
module.exports = app => {
  const { router, controller } = app;
  router.get('/', controller.home.index);
};

复制代码

如上代码实现路由。但是我们只是给对应的路由添加了方法, 但是如何去监听路由变化,然后调用不同的方法呢? 这个涉及到koa 中间件的使用方法,我们后续会单独分析中间件, 以及koa-router

总结

  1. egg 的核心模块包括Application(egg/lib/applicaton.js) -----> EggApplication(egg/lib/egg.js) -----> EggCore(egg-core/lib/egg.js) -----> KoaApplication(koa)
  2. eggjs 会通过loadConfig() 去加载配置文件
  loadConfig() {
    this.loadPlugin();
    super.loadConfig();
  }
复制代码
  1. 会通过load() 方法去加载一系列相关配置
  load() {
    // app > plugin > core
    this.loadApplicationExtend();
    this.loadRequestExtend();
    this.loadResponseExtend();
    this.loadContextExtend();
    this.loadHelperExtend();
    // app > plugin
    this.loadCustomApp();
    // app > plugin
    this.loadService();
    // app > plugin > core
    this.loadMiddleware();
    // app
    this.loadController();
    // app
    this.loadRouter(); // Dependent on controllers
  }
复制代码

计划

  1. 梳理Eggjs的基本使用方法
  2. 中间件middleware的使用
  3. 路由router 的使用原理
  4. egg-cluster的分析
  5. egg 生命周期的分析
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