Node.js的require函数中如何添加钩子(node.js,require,web开发)

Node.js 是一个基于 Chrome V8 引擎的 JavaScript 运行时环境。早期的 Node.js 采用的是 CommonJS 模块规范，从 Node v13.2.0 版本开始正式支持 ES Modules 特性。直到 v15.3.0 版本 ES Modules 特性才稳定下来并与 NPM 生态相兼容。

本文将介绍 Node.js 中 require 函数的工作流程、如何让 Node.js 直接执行 ts 文件及如何正确地劫持 Node.js 的 require 函数，从而实现钩子的功能。接下来，我们先来介绍 require 函数。

require 函数

Node.js 应用由模块组成，每个文件就是一个模块。对于 CommonJS 模块规范来说，我们通过 require 函数来导入模块。那么当我们使用 require 函数来导入模块的时候，该函数内部发生了什么？这里我们通过调用堆栈来了解一下 require 的过程：

由上图可知，在使用 require 导入模块时，会调用 Module 对象的 load 方法来加载模块，该方法的实现如下所示：

//lib/internal/modules/cjs/loader.jsModule.prototype.load=function(filename){this.filename=filename;this.paths=Module._nodeModulePaths(path.dirname(filename));constextension=findLongestRegisteredExtension(filename);Module._extensions[extension](this,filename);this.loaded=true;//省略部分代码};

注意：本文所引用 Node.js 源码所对应的版本是 v16.13.1

在以上代码中，重要的两个步骤是：

• 步骤一：根据文件名找出扩展名；

• 步骤二：通过解析后的扩展名，在 Module._extensions 对象中查找匹配的加载器。

在 Node.js 中内置了 3 种不同的加载器，用于加载 node、json 和 js 文件。node 文件加载器

//lib/internal/modules/cjs/loader.jsModule._extensions['.node']=function(module,filename){returnprocess.dlopen(module,path.toNamespacedPath(filename));};

json 文件加载器

//lib/internal/modules/cjs/loader.jsModule._extensions['.json']=function(module,filename){constcontent=fs.readFileSync(filename,'utf8');try{module.exports=JSONParse(stripBOM(content));}catch(err){err.message=filename+':'+err.message;throwerr;}};

js 文件加载器

//lib/internal/modules/cjs/loader.jsModule._extensions['.js']=function(module,filename){//Ifalreadyanalyzedthesource,thenitwillbecached.constcached=cjsParseCache.get(module);letcontent;if(cached?.source){content=cached.source;cached.source=undefined;}else{content=fs.readFileSync(filename,'utf8');}//省略部分代码module._compile(content,filename);};

下面我们来分析比较重要的 js 文件加载器。通过观察以上代码，我们可知 js 加载器的核心处理流程，也可以分为两个步骤：

• 步骤一：使用 fs.readFileSync 方法加载 js 文件的内容；

• 步骤二：使用 module._compile 方法编译已加载的 js 代码。

那么了解以上的知识之后，对我们有什么用处呢？其实在了解 require 函数的工作流程之后，我们就可以扩展 Node.js 的加载器。比如让 Node.js 能够运行 ts 文件。

//register.jsconstfs=require("fs");constModule=require("module");const{transformSync}=require("esbuild");Module._extensions[".ts"]=function(module,filename){constcontent=fs.readFileSync(filename,"utf8");const{code}=transformSync(content,{sourcefile:filename,sourcemap:"both",loader:"ts",format:"cjs",});module._compile(code,filename);};

在以上代码中，我们引入了内置的 module 模块，然后利用该模块的 _extensions 对象来注册我们的自定义 ts 加载器。

其实，加载器的本质就是一个函数，在该函数内部我们利用 esbuild 模块提供的 transformSync API 来实现 ts -> js 代码的转换。当完成代码转换之后，会调用 module._compile 方法对代码进行编译操作。

看到这里相信有的小伙伴，也想到了 Webpack 中对应的 loader，想深入学习的话，可以阅读 多图详解，一次性搞懂Webpack Loader 这篇文章。

地址：https://mp.weixin.qq.com/s/2v1uhw2j7yKsb1U5KE2qJA

篇幅有限，具体的编译过程，我们就不展开介绍了。下面我们来看一下如何让自定义的 ts 加载器生效。要让 Node.js 能够执行 ts 代码，我们就需要在执行 ts 代码前，先完成自定义 ts 加载器的注册操作。庆幸的是，Node.js 为我们提供了模块的预加载机制：

$node--help|greppreload-r,--require=...moduletopreload(optioncanberepeated)

即利用 -r, --require 命令行配置项，我们就可以预加载指定的模块。了解完相关知识之后，我们来测试一下自定义 ts 加载器。首先创建一个 index.ts 文件并输入以下内容：

//index.tsconstadd=(a:number,b:number)=>a+b;console.log("add(a,b)=",add(3,5));

然后在命令行输入以下命令：

$node-r./register.jsindex.ts

当以上命令成功运行之后，控制台会输出以下内容：

add(a,b)=8

很明显我们自定义的 ts 文件加载器生效了，这种扩展机制还是值得我们学习的。另外，需要注意的是在 load 方法中，findLongestRegisteredExtension 函数会判断文件的扩展名是否已经注册在 Module._extensions 对象中，若未注册的话，默认会返回 .js 字符串。

//lib/internal/modules/cjs/loader.jsModule.prototype.load=function(filename){this.filename=filename;this.paths=Module._nodeModulePaths(path.dirname(filename));constextension=findLongestRegisteredExtension(filename);Module._extensions[extension](this,filename);this.loaded=true;//省略部分代码};

这就意味着只要文件中包含有效的 js 代码，require 函数就能正常加载它。比如下面的 a.txt 文件：

module.exports="helloworld";

看到这里相信你已经了解 require 函数是如何加载模块及如何自定义 Node.js 文件加载器。那么，让 Node.js 支持加载 ts、png 或 css 等其它类型的文件，有更优雅、更简单的方案么？答案是有的，我们可以使用 pirates 这个第三方库。

pirates 是什么

pirates 这个库让我们可以正确地劫持 Node.js 的 require 函数。利用这个库，我们就可以很容易扩展 Node.js 加载器的功能。

pirates 的用法

你可以使用 npm 来安装 pirates：

npminstall--savepirates

在成功安装 pirates 这个库之后，就可以利用该模块导出提供的 addHook 函数来添加钩子：

//register.jsconstaddHook=require("pirates").addHook;constrevert=addHook((code,filename)=>code.replace("@@foo","console.log('foo');"),{exts:[".js"]});

需要注意的是调用 addHook 之后会返回一个 revert 函数，用于取消对 require 函数的劫持操作。下面我们来验证一下 pirates 这个库是否能正常工作，首先新建一个 index.js 文件并输入以下内容：

//index.jsconsole.log("@@foo")

然后在命令行输入以下命令：

$node-r./register.jsindex.js

当以上命令成功运行之后，控制台会输出以下内容：

console.log('foo');

观察以上结果可知，我们通过 addHook 函数添加的钩子生效了。是不是觉得挺神奇的，接下来我们来分析一下 pirates 的工作原理。

pirates 是如何工作的

pirates 底层是利用 Node.js 内置 module 模块提供的扩展机制来实现 Hook 功能。前面我们已经介绍过了，当使用 require 函数来加载模块时，Node.js 会根据文件的后缀名来匹配对应的加载器。其实 pirates 的源码并不会复杂，我们来重点分析 addHook 函数的核心处理逻辑：

//src/index.jsexportfunctionaddHook(hook,opts={}){letreverted=false;constloaders=[];//存放新的loaderconstoldLoaders=[];//存放旧的loaderletexts;constoriginalJSLoader=Module._extensions['.js'];//原始的JSLoaderconstmatcher=opts.matcher||null;constignoreNodeModules=opts.ignoreNodeModules!==false;exts=opts.extensions||opts.exts||opts.extension||opts.ext||['.js'];if(!Array.isArray(exts)){exts=[exts];}exts.forEach((ext){//...}}

为了提高执行效率，addHook 函数提供了 matcher 和 ignoreNodeModules 配置项来实现文件过滤操作。在获取到 exts 扩展名列表之后，就会使用新的加载器来替换已有的加载器。

exts.forEach((ext)=>{if(typeofext!=='string'){thrownewTypeError(`InvalidExtension:${ext}`);}//获取已注册的loader，若未找到，则默认使用JSLoaderconstoldLoader=Module._extensions[ext]||originalJSLoader;oldLoaders[ext]=Module._extensions[ext];loaders[ext]=Module._extensions[ext]=functionnewLoader( mod,filename){letcompile;if(!reverted){if(shouldCompile(filename,exts,matcher,ignoreNodeModules)){compile=mod._compile;mod._compile=function_compile(code){ //这里需要恢复成原来的_compile函数，否则会出现死循环mod._compile=compile; //在编译前先执行用户自定义的hook函数constnewCode=hook(code,filename);if(typeofnewCode!=='string'){thrownewError(HOOK_RETURNED_NOTHING_ERROR_MESSAGE);}returnmod._compile(newCode,filename);};}}oldLoader(mod,filename);};});

观察以上代码可知，在 addHook 函数内部是通过替换 mod._compile 方法来实现钩子的功能。即在调用原始的 mod._compile 方法进行编译前，会先调用 hook(code, filename) 函数来执行用户自定义的 hook 函数，从而对代码进行处理。

好的，至此本文的主要内容都介绍完了，在实际工作中，如果你想让 Node.js 直接执行 ts 文件，可以利用 ts-node 或 esbuild-register 这两个库。其中 esbuild-register 这个库内部就是使用了 pirates 提供的 Hook 机制来实现对应的功能。