Egg.js 原始碼分析-專案啟動

bluebrid發表於2018-11-19

前言

前端時間抽出時間針對Koa2原始碼進行了簡單的學習，koa 原始碼是一個很簡單的庫，針對分析過程，想手把手的實現一個型別koa 的框架，其程式碼, 根據一步步的完善實現一個簡單版本的Koa, 每一個步驟一個Branch ，如： stpe-1, 對應的是我想實現第一步的程式碼，程式碼僅供自己簡單的學習，很多地方不完善，只是想體驗下Koa 的思想。下面幾點是我對Koa 的簡單理解:

所有的NodeJS 框架最基本的核心就是通過原生庫http or https啟動一個後端服務http.createServer(this.serverCallBack()).listen(...arg)，然後所有的請求都會進入serverCallBack方法，然後我們可以通過攔截，在這個方法中處理不同的請求

Koa 是一個洋蔥模型，其是基於中介軟體來實現的.通過use來新增一箇中介軟體， koa-router其實就是一個koa的中介軟體，我們的所有的請求都會將所有的中介軟體都執行一遍，洋蔥模型如下圖所示

上面是我對Koa 原始碼分析的一些簡單的理解，後面我會將對Koa 的理解，進一步的記錄下來。 Koa 是一個很小巧靈活的框架，不像Express, Express 已經整合了很多的功能，很多功能不再需要第三方的框架，比如說路由功能， Koa 需要引用第三方的庫koa-router 來實現路由等。但是express 則不需要，下面是Koa 和Express, 兩個實現一個簡單的功能的Demo , 我們可以比較下其使用方式：

// 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!')
})
複製程式碼

// Koa 
var Koa = require('koa');
// 引用第三方路由庫
var Router = require('koa-router');

var app = new Koa();
var router = new Router();
router.get('/', (ctx, next) => {
  // ctx.router available
});
// 應用中介軟體： router
app
  .use(router.routes())
  .use(router.allowedMethods());
app.listen(3000);
複製程式碼

哈哈，我們上面說了很多的廢話(文字表達能力問題)，其實我是想分析下，怎麼基於Koa 框架去應用， eggjs就是基於Koa 框架基礎上實現的一個框架，我們下面來具體分析下eggjs 框架。

Eggjs 基本使用

我們根據快速入門, 可以很快搭建一個Egg 專案框架，

$ npm i egg-init -g
$ egg-init egg-example --type=simple
$ cd egg-example
$ npm i
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我們可以用npm run dev 快速啟動專案.然後開啟localhost:7001,就可以看到頁面輸出：

hi, egg.

說明我們專案初始化已經完成，而且已經啟動成功。我們現在可以學習下egg專案生成的相關程式碼。其程式碼檔案結構如下:

分析整個檔案結構，找了整個專案都沒有發現app.js之類的入口檔案(我一般學習一個新的框架，都會從入口檔案著手), 發現app 資料夾下面的應該對專案很重要的程式碼：

1, controller資料夾，我們從字面理解，應該是控制層的檔案，其中有一個home.js 程式碼如下:

'use strict';

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

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

module.exports = HomeController;

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這個類繼承了egg 的Controller 類, 暫時還沒有發現這個專案哪個地方有引用這個Controller 類?

2, 一個router.js 檔案，從字面意義上我們可以理解其為一個路由的檔案，其程式碼如下:

'use strict';

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

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這個檔案暴露了一個方法，從目前來猜測應該就是路由的一些配置，但是找遍整個專案也沒有發現，哪個地方引用了這個方法， router.get('/', controller.home.index);, 但是從這個get 方法的第二個引數，其似乎指向的是Controller 裡面的home.js 檔案index 方法，我們可以嘗試修改下home.js 中的this.ctx.body = 'hi, egg -> hello world!';, 然後重新執行npm run dev, 發現頁面輸出是hi, egg -> hello world!, 看來controller.home.index這個指向的是home.js 裡的index 方法無疑了，但是controller.home.index這個index 方法繫結的是在一個controller物件上，什麼時候繫結的呢?

我們接下來帶著如下疑問來學些eggjs :

沒有類似的app.js 入口檔案，執行npm run dev 如何啟動一個專案(啟動server, 監聽埠，新增中介軟體)?

我們開啟頁面http://localhost:7001/,怎麼去通過router.js 去查詢路由的，然後呼叫對應的回撥函式?

Controller 是如何繫結到app 上面的controller 物件上的?

eggjs 啟動

我們先檢視一開始用egg-init命令建立的專案的package.json 檔案,檢視scripts，裡面有一系列的命令，如下圖:

我們可以通過npm run start來啟動程式，但是其中有一個命令debug, 我們可以可以通過npm run debug命令來除錯eggjs 程式，其對用的命令是egg-bin debug, 所以我們整個入口就是這個命令，我們下面來具體分析下egg-bin debug是如何工作的.

egg-bin

egg-bin 中的start-cluster檔案，呼叫了eggjs 的入口方法：require(options.framework).startCluster(options); 其中options.framework指向的就是一個絕對路徑D:\private\your_project_name\node_modules\egg(也就是egg 模組), 直接執行D:\private\your_project_name\node_modules\egg\index.js暴露出來的exports.startCluster = require('egg-cluster').startCluster; 的startCluster方法。下面我們就來分析egg-cluster 模組。

egg-cluster

egg-cluster 的專案結構如下，其中有兩個主要的檔案： master.js, app_worker.js兩個檔案，

master.js是跟nodejs的多執行緒有關，我們先跳過這一塊，直接研究app_worker.js檔案，學習eggjs 的啟動過程。下面我們就是app_worker.js 執行的主要步驟。

const Application = require(options.framework).Application; , 引入eggjs 模組， optons.framework 指向的就是D:\private\your_project_name\node_modules\egg
const app = new Application(options);(建立一個 egg 例項)
app.ready(startServer);呼叫egg 物件的** ready ** 方法，其startServer 是一個回撥函式，其功能是呼叫nodejs 原生模組http or https 的 createServer 建立一個nodejs 服務(server = require('http').createServer(app.callback());, 我們後續會深入分析這個方法)。

上面三個步驟，已經啟動了一個nodejs 服務，監聽了埠。也就是已經解決了我們的第一個疑問:

沒有類似的app.js 入口檔案，執行npm run dev 如何啟動一個專案(啟動server, 監聽埠，新增中介軟體)?

上面其實我們還是隻是分析了eggjs啟動的基本流程，還沒有涉及eggjs 的核心功能庫，也就是** egg ** 和** egg-core** 兩個庫，但是我們上面已經初例項化了一個eggjs 的物件const app = new Application(options);, 下面我們就從這個入口檔案來分析eggjs 的核心模組。

egg & egg-core

egg 和egg-core 模組下面有幾個核心的類，如下:

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

從上面的關係可以，eggjs 是基於koa的基礎上進行擴充套件的，所以我們從基類的建構函式開始進行分析(因為new Application 會從繼類開始的建構函式開始執行)。

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

我們將建構函式進行精簡，程式碼如下

從上圖可知，建構函式就是初始化了很多基礎的屬性，其中有兩個屬性很重要：

this.lifecycle負責整個eggjs 例項的生命週期，我們後續會深入分析整個生命週期

this.loader(egg-core/lib/loader/egg_loader.js)解決了eggjs 為什麼在服務啟動後，會自動載入，將專案路徑下的router.js, controller/**.js, 以及service/**.js繫結到 app 例項上，我們接下來會重點分析這個loader.

EggApplication(egg/lib/egg.js)

我們將建構函式進行精簡，程式碼如下

這個建構函式同樣也是初始化了很多基礎的屬性，但是其中有呼叫EggCore 建構函式初始化的loader 的loadConfig() 方法, 這個方法顧名思義就是去載入配置，其指向的是: egg/lib/loader/app_worker_loader .js 的方法loadConfig , 這個方法，如下:

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

複製程式碼

其會載入所有的Plugin ,然後就載入所有的Config.

this.loadPlugin() 指向的是egg-core/lib/loader/mixin/plgin.js的方法loadPlugin, 其會載入三種plugin:

const appPlugins = this.readPluginConfigs(path.join(this.options.baseDir, 'config/plugin.default'));,應用配置的plugin , 也就是your-project-name/config/plugin.js, 也就是每個應用需要配置的特殊的外掛
const eggPluginConfigPaths = this.eggPaths.map(eggPath => path.join(eggPath, 'config/plugin.default'));, 也就是從eggjs 框架配置的外掛，其路徑是在egg/config/plugin.js, 也就是框架自帶的外掛
process.env.EGG_PLUGINS 第三種，是啟動專案是，命令列帶引數EGG_PLUGINS的外掛，應該使用不廣。

最後將所有的plugin 掛在在app例項上this.plugins = enablePlugins;,。(後續會學習怎麼這些plugin 怎麼工作的。)

接下來會執行super.loadConfig()方法，其指向的是egg-core/lib/loader/mixin/config.js的loadConfig()方法，其同樣會載入四種config:

const appConfig = this._preloadAppConfig();, 應用配置的config , 也就是每個應用的特殊配置，其會載入兩個配置:

  const names = [
     'config.default',
     `config.${this.serverEnv}`,
   ];
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第一個一定會載入對應的config.default配置，也就是your-project-name/config/config.default.js,跟執行環境沒有關係的配置，其次會載入跟執行環境有關的配置，如： config.prod.js, config.test.js, config.local.js, config.unittest.js

   if (this.orderPlugins) {
     for (const plugin of this.orderPlugins) {
       dirs.push({
         path: plugin.path,
         type: 'plugin',
       });
     }
   }
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會去載入egg 專案目錄, 也就是egg/config 目錄

    for (const eggPath of this.eggPaths) {
     dirs.push({
       path: eggPath,
       type: 'framework',
     });
   }
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回去載入應用專案的目錄，也就是也就是your-project-name/config

最後將合併的config 掛載在app 例項上this.config = target;

我們可以開啟egg/config/config.default.js檔案，可以檢視下，預設的都有什麼配置，其中一個配置如下：

  config.cluster = {
    listen: {
      path: '',
      port: 7001,
      hostname: '',
    },
  };
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很明顯，這應該是一個對server 啟動的配置，我們暫且可以這樣猜測。

我們上面有分析在egg-cluster/lib/app_worker.js中，我們初始化app 後，我們有呼叫app.ready(startServer);方法，我們可以猜測startServer方法就是啟動nodejs server 的地方。

在startServer方法中，初始化了一個http server server = require('http').createServer(app.callback());, 然後我們給listen server.listen(...args);;, 這樣算是node js 的server 啟動起來了，我們可以檢視下，我可以檢視args 的引數：

  const args = [ port ];
      if (listenConfig.hostname) args.push(listenConfig.hostname);
      debug('listen options %s', args);
      server.listen(...args);
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這裡給args 新增了prot 埠引數，我們可以跳轉到prot定義的地方：

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;
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我們可以看到port 最終來源於： app.config.cluster.listen.port,從這裡我們得知， eggjs 的config 的使用方式。

問題:

如果我們不想在eggjs 專案啟動時，預設開啟的埠不是7001 ，我們改怎麼操作呢？

我們應該有如下兩種方式：

在執行npm run debug 命令時，新增相應的引數
我們可以在我們專案的config/config.default.js 中新增配置，將預設的給覆蓋掉，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;
};

複製程式碼

如上，我們再次啟動專案的時候，開啟的埠就是： 7788了。

思考:

我們已經知道可以在config 中進行相應的配置了，我們還有什麼其他的應用在config 上面呢？

我們知道在不同的執行環境下，會載入不同的配置，那如果我們在開發的時候，呼叫api 的路徑是： http://dev.api.com, 但是在上線的時候，我們呼叫的app的路徑是： http://prod.api.com, 我們就可以在 config.prod.js中配置 apiURL:http://prod.api.com，在config.local.js配置： apiURL:http://prod.api.com

然後我們在我們呼叫API的地方通過 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)

我們已經將上述的兩個核心的類： EggApplication(egg/lib/egg.js) -----> EggCore(egg-core/lib/egg.js)，我們現在來分析最上層的類： Application(egg/lib/applicaton.js)。

我們還是從建構函式入手，我們發現了一行很重要的程式碼this.loader.load();其指向的是： app_worker_loader.js(egg/lib/loader/app_worker_loader.js)的load 方法，其實現如下：

  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
  }
複製程式碼

從這個方法可知，載入了一大批的配置，我們可以進行一一的分析：

`this.loadApplicationExtend();`

這個方法會去給應用載入很多的擴充套件方法，其載入的路徑是： app\extend\application.js, 會將對應的物件掛載在app 應用上。 (使用方法可以參考egg-jsonp/app/extend/applicaton.js 或者egg-session/app/extend/application.js)

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

跟this.loadApplicationExtend();載入的方式是一樣的，只是對應的名稱分別是： request.js， response.js， helper.js， context.js

`this.loadCustomApp();`

定製化應用，載入的檔案是對應專案下的app.js (your_project_name/app.js)，其具體的程式碼實現如下: (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 是載入的檔案
      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`);
  },
複製程式碼

從上可知** bootHook** 對應的就是載入的檔案，從上面的if else可知， app.js 必須暴露出來的是一個class 或者是一個function ,然後呼叫this.lifecycle.addFunctionAsBootHook(bootHook);, 其程式碼如下：

  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);
      }
    });
  }
複製程式碼

將對應的hook push 到this.lifecycle 的BOOT_HOOKS 陣列中，並且包裝成了一個類，且在configDidLoad 呼叫對應的hook.然後呼叫了this.lifecycle.init();去初始化生命週期:

  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]();
  }
複製程式碼

這個init 方法做了三件事情：

將lifecycle 的INIT 狀態標記為： true
將BOOT_HOOKS 對應的類，例項化一個物件，儲存在BOOTS 上
呼叫REGISTER_BEFORE_CLOSE方法，其中會呼叫我們的hook 的beforeClose 方法。

this.loadCustomApp(); 方法如下：

  loadCustomApp() {
    this[LOAD_BOOT_HOOK]('app');
    this.lifecycle.triggerConfigWillLoad();
  },
複製程式碼

所以接下執行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();
  }
複製程式碼

其中boot.configDidLoad(); 就是我們app.js 定義的hook, 被加工成的Hook 類：

class Hook {
      constructor(app) {
        this.app = app;
      }
      configDidLoad() {
        hook(this.app);
      }
    }
複製程式碼

然後就將app.js 與eggjs 關聯起來了。

`this.loadService();`

查詢的your_project_name/app/service/.js, 然後將檔名稱作為一個作為屬性，掛載在context**上下文上，然後將對應的js 檔案，暴露的方法賦值在這個屬性上，比如說我們在如下路徑下： your_project_name/app/service/home.js, 其程式碼如下：

'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;
複製程式碼

我們在其他的地方就可以通過： this.ctx.service.home.find()方法呼叫service裡面的方法了，如在controller 中呼叫：

'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;
複製程式碼

`this.loadMiddleware();`

這個方法用來載入中介軟體，我們後面會單獨來分析中介軟體

`this.loadController();`

這個方法是去載入controller , 其程式碼如下：

  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');
  },
複製程式碼

其載入的路徑是： app/controller 下面的js 檔案。然後將對應檔案的名稱掛載在app.controller上面，然後就可以通過如下方式，呼叫controller下面js 暴露的方法：

module.exports = app => {
  const { router, controller } = app;
  router.get('/', controller.home.index);
};
複製程式碼

上面也就是解決了我們一開始的疑問三:

Controller 是如何繫結到app 上面的controller 物件上的?

`this.loadRouter();`

這個方法,顧名思義就是去載入router, 其程式碼如下：

  loadRouter() {
    this.timing.start('Load Router');
    // 載入 router.js
    this.loadFile(this.resolveModule(path.join(this.options.baseDir, 'app/router')));
    this.timing.end('Load Router');
  },
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只會載入對應專案下的app/router.js, 也就是路由應該只有一個入口檔案.如下Demo:

'use strict';

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

複製程式碼

如上程式碼實現路由。但是我們只是給對應的路由新增了方法，但是如何去監聽路由變化，然後呼叫不同的方法呢？這個涉及到koa 中介軟體的使用方法，我們後續會單獨分析中介軟體, 以及koa-router

總結

egg 的核心模組包括Application(egg/lib/applicaton.js) -----> EggApplication(egg/lib/egg.js) -----> EggCore(egg-core/lib/egg.js) -----> KoaApplication(koa)
eggjs 會通過loadConfig() 去載入配置檔案

  loadConfig() {
    this.loadPlugin();
    super.loadConfig();
  }
複製程式碼

會通過load() 方法去載入一系列相關配置

  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
  }
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計劃

梳理Eggjs的基本使用方法
中介軟體middleware的使用
路由router 的使用原理
egg-cluster的分析
egg 生命週期的分析

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Egg.js 原始碼分析-專案啟動

前言

Eggjs 基本使用

eggjs 啟動

egg-bin

egg-cluster

egg & egg-core

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

EggApplication(egg/lib/egg.js)

Application(egg/lib/application.js)

this.loadApplicationExtend();

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

this.loadCustomApp();

this.loadService();

this.loadMiddleware();

this.loadController();

this.loadRouter();

總結

計劃