Node.js技术原理分析系列8——将Node.js内置模块外置
Node.js 是一个开源的、跨平台的JavaScript运行时环境，它允许开发者在服务器端运行JavaScript代码。Node.js 是基于Chrome V8引擎构建的，专为高性能、高并发的网络应用而设计，广泛应用于构建服务器端应用程序、网络应用、命令行工具等。
本系列将分为9篇文章为大家介绍 Node.js 技术原理：从调试能力分析到内置模块新增，从性能分析工具 perf_hooks 的用法到 Chrome DevTools 的性能问题剖析，再到 ABI 稳定的理解、基于 V8 封装 JavaScript 运行时、模块加载方式探究、内置模块外置以及 Node.js addon 的全面解读等主题，每一篇都干货满满。
在上一节中我们探讨了Node.js模块加载方式分析的相关内容，在本节中则主要分享《Node.js内置模块外置》相关内容，本文内容为本系列第8篇，由体验技术团队屈金雄原创，以下为正文内容。
前言
本人最近的工作涉及 Node.js 的定制开发，直白点说就是，需要修改 Node.js 源码。
一般来说，Node.js 源码修改后，需要重新构建才能生效。如果频繁修改，频繁构建，就很费时间。
这时，我们可以用内置模块外置这种办法，避免重新构建。
什么叫内置模块外置？
我们知道 node 源码主要是由 C++ 和 js 两部分组成。其中 js 代码都在 lib 目录下。
普通方式构建的 node，lib 代码是打包到构建产物中的。node 工程运行时，所用的 js 源码也取自构建产物。如果修改了 lib 代码，只有重新构建才能生效。
为了方便开发和调试，我们在进行 node 构建配置的时候可使用 --node-builtin-modules-path 参数。
./configure --node-builtin-modules-path "$(pwd)"
有了这个参数，构建产物不会包含 lib 代码。node 工程运行需要导入 lib 中的 js 模块时，会从构建时指定的目录查找，在示例中就是运行./configure 命令的目录（pwd）。
这样我们就将 lib 下的 js 代码外置了。
内置模块是 node 的一部分，有些是纯 js 的，有些外层是 js，底层是 C++。其 js 代码自然也都在 lib 目录下。所以本节讲的 lib 代码外置，同样适用于内置模块的 js 代码。
当我们将内置模块的 js 代码外置时，就是将内置模块外置。
构建 lib 外置的 node
关于 node 构建，请参考官方文档的 BUILDING.md 文件，这里只是简单列出主要步骤。
以 Ubuntu 操作系统为例，简明构建过程如下：
// 1.环境准备
apt install python3 g++ make python3-pip// 2.清除旧版配置（源码准备步骤已省略）
make clean// 3.配置
./configure --node-builtin-modules-path "$(pwd)"// 4.构建
make -j32
验证外置 lib 是否生效
按步骤进行如下操作：
- 准备一个待运行的 node 工程
创建一个单文件 node 工程，命名为 test.js，代码如下。
为方便起见，将 test.js 直接放在 node 源码的根目录下。
// test.jsconst { createServer } = require('node:http');const hostname = '127.0.0.1';
const port = 3000;const server = createServer((req, res) => {res.statusCode = 200;res.setHeader('Content-Type', 'text/plain');res.end('Hello World');
});server.listen(port, hostname, async () => {
console.log(`Server running at http://${hostname}:${port}/`);
});
-
更改 http 模块的 createServer 方法的 js 源码，如下图!
-
运行
如图所示，先用了安装在环境中的普通版本 node，运行 test.js，没有额外的打印信息；然后用外置标准库版本的 node 运行 test.js，打印出了预期的信息，而我们上一步改过代码后，并未重新构建 node。说明此时 node 运行，使用的 lib 代码确实是外置的。
验证外置标准库是否可调试
我们首先验证的是 vscode launch 模式，有未解决报错。 之后又尝试，vscode attach 模式，结果成功了，现将流程分享给大家。如果对调试细节有疑问，请阅读Node.js 调试能力分析。1. 按《Node.js 调试能力分析》这一节中第 1 步操作2. 配置 vscode launch.json 文件
注意，要将 program 指向我们先前编译好的外置标准库版的 node。vscode 2020 年 11 月之后的版本支持了这种外置标准库的断点调试。接下来我们验证一下，调试是否能走通。按如下步骤操作：
{"version":"0.2.0",
"configurations":[{"name":"node:attach","port":9229,"request":"attach","skipFiles":[// "<node_internals>/**"],"type":"node"},{"type":"cppdbg","request":"launch","name":"cppdbg:node","program":"${workspaceFolder}/out/Debug/node","args":["--inspect-brk","test.js"],"cwd":"${workspaceFolder}"}
]
}
-
修改一段 lib 代码
这里我们继续使用之前的 createServer 中的修改。 -
启动 test.js
选择 cppdbg:node 后，点击绿色三角，启动 test.js。
注意我们 launch.json 中配置了--inspect-brk参数，这个参数会让我们的调试器在业务代码第一行停住。
-
连接调试服务器
选择 node:attach 后，点击绿色三角，启动 test.js。
-
结果展示
上一步操作完成后，调试器停在第一行代码处，这时点击下一步来到 createServer 处，然后点击下钻（step into），即可来到我们先前修改的 createServer 代码处，如下图所示。至此，我们验证通过了外置 lib 的调试。
下一节，将分享《Node.js addon》相关内容，请大家持续关注本系列内容~学习完本系列，你将获得：
- 提升调试与性能优化能力
- 深入理解模块化与扩展机制
- 探索底层技术与定制化能力
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