.13-浅析webpack源码之WatcherManager模块

　　从模块流可以看出，这个NodeWatchFileSystem模块非常深，这里暂时不会深入到chokidar模块，有点太偏离本系列文章了，从WatcherManager开始讲解。

　　流程如图：

　　源码非常简单，包括一个工厂函数与两个原型方法，整理如下：

var path = require("path");

class WatcherManager {
    constructor() {
        // 监视容器
        this.directoryWatchers = {};
    };
    getDirectoryWatcher(directory, options) {
        var DirectoryWatcher = require("./DirectoryWatcher");
        options = options || {};
        // 目录路径拼接参数 这个有够厉害的
        // 假设directory为lib options不传 拼接后为'lib {}'
        var key = directory + " " + JSON.stringify(options);
        if (!this.directoryWatchers[key]) {
            // 根据监视路径生成一个DirectoryWatcher实例
            this.directoryWatchers[key] = new DirectoryWatcher(directory, options);
            // 监听监视关闭事件
            this.directoryWatchers[key].on("closed", function() {
                delete this.directoryWatchers[key];
            }.bind(this));
        }
        // 返回对应的实体类
        return this.directoryWatchers[key];
    };
    // 路径 参数 开始事件
    watchFile(p, options, startTime) {
        // 返回目录名作为根目录
        // lib/newFile.js => lib
        var directory = path.dirname(p);
        // 生成实例并调用watch方法
        // 由于上面返回的是实体类 这里可以进行链式调用
        return this.getDirectoryWatcher(directory, options).watch(p, startTime);
    };
    watchDirectory(directory, options, startTime) {
        return this.getDirectoryWatcher(directory, options).watch(directory, startTime);
    };
}

module.exports = new WatcherManager();

　　包含一个容器类和三个实例方法，每一次调用watchFile或watchDirectory方法时会在容器中添加一个目录监视信息，在关闭监视事会删除对应的信息。

　　主流方法还是引用的DirectoryWatcher模块，从构造函数开始详细看源码：

function DirectoryWatcher(directoryPath, options) {
    // 继承EventEmitter
    EventEmitter.call(this);
    // 获取配置
    this.options = options;
    // 根目录
    this.path = directoryPath;
    // 根目录下的文件信息
    this.files = Object.create(null);
    // 根目录下的文件夹信息
    this.directories = Object.create(null);
    // 目录下的文件所有监听器容器
    this.watchers = Object.create(null);
    // 初始化监视器 跳过
    this.watcher = chokidar.watch(directoryPath, { /*options*/ });
    // 事件监听
    this.watcher.on("add", this.onFileAdded.bind(this));
    this.watcher.on("addDir", this.onDirectoryAdded.bind(this));
    this.watcher.on("change", this.onChange.bind(this));
    this.watcher.on("unlink", this.onFileUnlinked.bind(this));
    this.watcher.on("unlinkDir", this.onDirectoryUnlinked.bind(this));
    this.watcher.on("error", this.onWatcherError.bind(this));
    // 初次扫描标记
    this.initialScan = true;
    // 对整个文件夹进行监视 仅在传入监视路径为文件夹时置true
    this.nestedWatching = false;
    this.initialScanRemoved = [];
    // 初始化扫描
    this.doInitialScan();
    // 记录watchers中监听器数量
    this.refs = 0;
}

　　这里可以分为几块内容：

1、继承nodejs的事件模块

2、获取传进来的路径与配置参数

3、根据参数初始化一个watcher对象，并对文件操作做事件监听

4、初始化扫描

　　watcher对象的生成过程暂时不考虑，太深入会偏离主线任务。

初始化扫描

　　在构造函数中会对传进来的路径进行扫描，源码如下：

DirectoryWatcher.prototype.doInitialScan = function doInitialScan() {
    // 读取根目录
    fs.readdir(this.path, function(err, items) {
        // 即使报错仍然置initialScan标记为false
        if (err) {
            this.initialScan = false;
            return;
        }
        // items为到根目录下所有文件的文件名组成的数组
        // 同时包含文件与文件夹
        async.forEach(items, function(item, callback) {
            // 将路径与文件名进行拼接获取完整路径
            var itemPath = path.join(this.path, item);
            // 获取文件信息
            fs.stat(itemPath, function(err2, stat) {
                // 该方法仅支持初次扫描
                if (!this.initialScan) return;
                if (err2) {
                    callback();
                    return;
                }
                // 处理文件
                if (stat.isFile()) {
                    if (!this.files[itemPath])
                        this.setFileTime(itemPath, +stat.mtime, true);
                }
                // 处理文件夹
                else if (stat.isDirectory()) {
                    if (!this.directories[itemPath])
                        this.setDirectory(itemPath, true, true);
                }
                callback();
            }.bind(this));
        }.bind(this), function() {
            // 回调函数中处理标记initialScan标记
            this.initialScan = false;
            this.initialScanRemoved = null;
        }.bind(this));
    }.bind(this));
};

　　代码十分易懂，基本上都是fs模块的方法，主要分为以下几步：

1、读取指定根目录下所有文件

2、将文件名与当前路径进行拼接获取完整路径，然后尝试获取文件信息

3、分别处理文件与文件夹

　　这里的流程可以用一个案例测试，首先目录如图：

　　a.js是执行JS文件，lib是用来测试的文件夹，包含几个js文件和一个空文件夹。

　　测试代码如下：

// a.js
const fs = require('fs');
const async = require('async');
const path = require('path');

// 读取文件夹
fs.readdir('./lib', (err, items) => {
    // 这里没有传路径 所以用process.cwd()模拟
    // 这里需要拼接一下路径
    const absPath = path.join(process.cwd(), 'lib');
    // items => ['DirectoryWatcher.js','fileDirectory',...,'watchpack.js']
    async.forEach(items, (item, callback) => {
        // 第一个元素拼接后为d:\workspace\doc\lib\DirectoryWatcher.js
        const itemPath = path.join(absPath, item);
        fs.stat(itemPath, (err2, stat) => {
            // 处理文件
            if (stat.isFile()) {
                console.log('Find file,the name is: ' + item);
            }
            // 处理文件夹
            else if (stat.isDirectory()) {
                console.log('Find directory,the name is: ' + item);
            }
        });
    });
});

　　执行JS文件后输出如图：

　　可以看到，通过该方法可以区别开文件与文件夹，然后分类处理。

　　下面看两种处理方法。

setFileTime

// this.setFileTime(itemPath, +stat.mtime, true);
// itemPath => 路径
// +stat.mtime => 修改时间
// 是否初始化 => true
DirectoryWatcher.prototype.setFileTime = function setFileTime(filePath, mtime, initial, type) {
    // 获取当前时间
    var now = Date.now();
    var old = this.files[filePath];
    // 初始化取文件修改时间与当前时间的较小值
    // 否则files = {path:[now,mtime]}
    // 键为文件路径 值为数组 包含当前时间与上一次修改时间
    this.files[filePath] = [initial ? Math.min(now, mtime) : now, mtime];
    // 这里的FS_ACCURACY是假设操作可能的运行时间
    // 尝试通过加一点点来更精确修改时间
    if (mtime)
        mtime = mtime + FS_ACCURACY;
    if (!old) {
        if (mtime) {
            if (this.watchers[withoutCase(filePath)]) { /**/ }
        }
    } else if (!initial && mtime && type !== "add") {
        /**/
    } else if (!initial && !mtime) { /**/ }
    // 初始化不会有watchers
    if (this.watchers[withoutCase(this.path)]) { /**/ }
};

　　从名字也能看出这个方法的作用就是设置时间，在初始化的情况下，会在files容器中注册，键为文件路径，值为当前时间与修改时间。

　　由于watchers对象此时为null，所以后面的代码并不会进入，后面再讨论。

setDirectory

// this.setDirectory(itemPath, true, true);
DirectoryWatcher.prototype.setDirectory = function setDirectory(directoryPath, exist, initial, type) {
    if (directoryPath === this.path) {
        if (!initial && this.watchers[withoutCase(this.path)]) { /**/ }
    } else {
        var old = this.directories[directoryPath];
        // 初次扫描
        if (!old) {
            if (exist) {
                // 默认为false
                if (this.nestedWatching) {
                    this.createNestedWatcher(directoryPath);
                } else {
                    // 根目录在监听器容器中的值默认设置为true
                    this.directories[directoryPath] = true;
                }
                if (!initial && this.watchers[withoutCase(this.path)]) { /**/ }
            }
        } else { /**/ }
    }
};

　　在初始化的扫描中，根目录下所有的文件夹也会在对应的容器中注册一个键，值为true。

　　其余代码在初始化并不会执行，后面再讲。

　　在经过doInitialScan初始化之后，files、directories容器会被填充进对应的键值对，存储文件与文件夹的路径信息。

watch

　　无论是watchFile还是watchDirectory都在初始化后直接调用了watch方法对具体文件进行了监视，这里分析该处源码：

DirectoryWatcher.prototype.watch = function watch(filePath, startTime) {
    // 将路径小写
    // 第一次监视指定路径会初始化一个空数组
    this.watchers[withoutCase(filePath)] = this.watchers[withoutCase(filePath)] || [];
    // 记数
    this.refs++;
    // 生成一个内部辅助类
    var watcher = new Watcher(this, filePath, startTime);
    // 监听closed事件
    watcher.on("closed", function() {
        // 删除对应的watcher
        var idx = this.watchers[withoutCase(filePath)].indexOf(watcher);
        this.watchers[withoutCase(filePath)].splice(idx, 1);
        // 当对应watcher数组为空时直接删除该键
        if (this.watchers[withoutCase(filePath)].length === 0) {
            delete this.watchers[withoutCase(filePath)];
            // 如果触发了文件夹的closed事件 关闭文件夹的监视
            if (this.path === filePath)
                this.setNestedWatching(false);
        }
        // 当watchers为空时调用类的close方法
        if (--this.refs <= 0)
            this.close();
    }.bind(this));
    // 加进去
    this.watchers[withoutCase(filePath)].push(watcher);
    var data;
    // 当监视文件路径为一个文件夹时
    // 文件夹的修改时间应该为内部文件中修改时间最新的
    if (filePath === this.path) {
        this.setNestedWatching(true);
        data = false;
        // 取出所有文件的时间信息中最新的
        Object.keys(this.files).forEach(function(file) {
            var d = this.files[file];
            if (!data)
                data = d;
            else
                data = [Math.max(data[0], d[0]), Math.max(data[1], d[1])];
        }, this);
    }
    // 取对应文件信息
    else {
        data = this.files[filePath];
    }
    // node中的异步函数
    process.nextTick(function() {
        if (data) {
            // 相等说明是初始化阶段 修正时间
            var ts = data[0] === data[1] ? data[0] + FS_ACCURACY : data[0];
            if (ts >= startTime)
                watcher.emit("change", data[1]);
        }
        // 监视的文件路径之前被移除过
        else if (this.initialScan && this.initialScanRemoved.indexOf(filePath) >= 0) {
            watcher.emit("remove");
        }
    }.bind(this));
    return watcher;
};

class Watcher {
    constructor() {
        EventEmitter.call(this);
        this.directoryWatcher = directoryWatcher;
        this.path = filePath;
        this.startTime = startTime && +startTime;
        this.data = 0;
    };
    // 也不知道检测啥的
    checkStartTime(mtime, initial) {
        if (typeof this.startTime !== "number") return !initial;
        var startTime = this.startTime;
        return startTime <= mtime;
    };
    // 此方法触发closed事件
    close() {
        this.emit("closed");
    };
}

　　内部的Watcher对象负责对应路径文件的操作事件响应。

　　watch有两种情形，一种是普通的文件监视，一种是对文件夹的监视。

　　如果是普通的文件监视，直接生成一个Watcher监听器，然后将该监听器加入已有目录监视容器对应的watchers容器中。

　　如果是传入的是文件夹，会对根目录下所有的文件夹再次调用watchDirectory收集目录信息，代码如下：

DirectoryWatcher.prototype.setNestedWatching = function(flag) {
    if (this.nestedWatching !== !!flag) {
        this.nestedWatching = !!flag;
        if (this.nestedWatching) {
            Object.keys(this.directories).forEach(function(directory) {
                // 对根目录下所有文件夹路径调用该方法
                this.createNestedWatcher(directory);
            }, this);
        } else {
            // 关闭文件夹监视
            Object.keys(this.directories).forEach(function(directory) {
                this.directories[directory].close();
                this.directories[directory] = true;
            }, this);
        }
    }
};

DirectoryWatcher.prototype.createNestedWatcher = function(directoryPath) {
    // 文件夹信息容器的值设为一个DirectoryWatcher实例
    // startTime设为1
    this.directories[directoryPath] = watcherManager.watchDirectory(directoryPath, this.options, 1);
    // 实例监听change事件
    this.directories[directoryPath].on("change", function(filePath, mtime, type) {
        // 文件夹改变时触发对应的监听器
        if (this.watchers[withoutCase(this.path)]) {
            this.watchers[withoutCase(this.path)].forEach(function(w) {
                if (w.checkStartTime(mtime, false)) {
                    w.emit("change", filePath, mtime, type);
                }
            });
        }
    }.bind(this));
};

fs.watch

　　下面开始讲解文件操时作触发的事件处理，其中包括文件与文件夹的操作。

　　先简要介绍下nodejs原生的watch系统，官方文档：https://nodejs.org/dist/latest-v8.x/docs/api/fs.html#fs_fs_watch_filename_options_listener。

　　通过引入nodejs中的fs模块，通过调用fs.watch方法可以对文件进行监视，具体的api如下：

const fs = reqire('fs');
fs.watch(filename /*文件名*/ , options /*配置参数 可忽略*/ , listener /*监听器*/ )

　　这里的filename可以是文件，也可以是一个目录。

　　options有三个可选参数：

persistent：文件如果在被监视，进程是否应该继续进行，默认为true

recursive：是否监视所有子目录，默认为false

encoding：指定传给监听器文件名的字符编码，默认为'uft-8'

　　监听器则是一个函数，有两个参数，分别为事件类型与对应的文件名。

　　这里用了小案例来进行演示，代码如下：

const fs = require('fs');
fs.watch('./lib', ((event, filename) => {
    console.log('event type is: ' + event);
    console.log('the relative filename is: ' + filename);
}));

　　目录结构可参考上图，执行node指令后终端会被挂起，等待变化。

　　此时新建一个文件，如图：

　　在新建成功的时候，会发现监听器被触发，打印信息如图：

　　修改文件内容，打印信息如图：

　　根据官方文档，事件只有rename与change两种，无论是添加、删除、重命名都会触发rename事件，而修改文件内容会触发change事件。

　　所以很明显，框架内部对事件类型进行了细粒度更大的划分，将rename分解为增加文件/文件夹，删除文件/文件夹四种情况。

　　实现的原理根据上面的代码也很容易想到，可以根据文件名与files、directories容器中的键做比对，区分文件与文件夹，根据修改时间，区分是新建还是删除。

　　下面可以看构造函数中对特殊文件操作的监听器。

add

// 增加文件时触发的事件
this.watcher.on("add", this.onFileAdded.bind(this));

DirectoryWatcher.prototype.onFileAdded = function onFileAdded(filePath, stat) {
    // filePath => 文件路径
    // stat => fs.stat(...)
    // 检测文件是否在监视目录中
    if (filePath.indexOf(this.path) !== 0) return;
    if (/[\\\/]/.test(filePath.substr(this.path.length + 1))) return;
    // 设置文件修改时间信息
    this.setFileTime(filePath, +stat.mtime, false, "add");
};

　　可以看出，进行简单的文件合法性检测后，还是进入了setFileTime函数，不过这一次的init标记为false，并且有对应的eventType。

　　这一次setFileTime的流程如下：

DirectoryWatcher.prototype.setFileTime = function setFileTime(filePath, mtime, initial, type) {
    var now = Date.now();
    // 初始化的值会被获取
    var old = this.files[filePath];
    // initial是false 所以值为[now,mtime]
    this.files[filePath] = [initial ? Math.min(now, mtime) : now, mtime];

    // ...
};

　　一句话概括就是，add情况下，只会在files容器中注册该文件的信息。

addDir => 在directories容器中注册该文件夹

change

DirectoryWatcher.prototype.onChange = function onChange(filePath, stat) {
    // ...
    // 会根据mtime值修改FS_ACCURACY
    ensureFsAccuracy(mtime);
    // 仍然进入此函数
    this.setFileTime(filePath, mtime, false, "change");
};

function ensureFsAccuracy(mtime) {
    if (!mtime) return;
    // 当mtime为小数时才会跳过
    if (FS_ACCURACY > 1 && mtime % 1 !== 0)
        FS_ACCURACY = 1;
    // 0-9或非10的倍数
    else if (FS_ACCURACY > 10 && mtime % 10 !== 0)
        FS_ACCURACY = 10;
    // 0-99或非100倍数
    else if (FS_ACCURACY > 100 && mtime % 100 !== 0)
        FS_ACCURACY = 100;
    else if (FS_ACCURACY > 1000 && mtime % 1000 !== 0)
        FS_ACCURACY = 1000;
    else if (FS_ACCURACY > 2000 && mtime % 2000 !== 0)
        FS_ACCURACY = 2000;
}

DirectoryWatcher.prototype.setFileTime = function setFileTime(filePath, mtime, initial, type) {
    // ...
    if (!old) { /*...*/ }
    // change
    else if (!initial && mtime && type !== "add") {
        if (this.watchers[withoutCase(filePath)]) {
            this.watchers[withoutCase(filePath)].forEach(function(w) {
                w.emit("change", mtime, type);
            });
        }
    }
    // remove
    else if (!initial && !mtime) { /*...*/ }
    // 如果监视了根目录
    if (this.watchers[withoutCase(this.path)]) {
        this.watchers[withoutCase(this.path)].forEach(function(w) {
            // 根目录触发change事件
            if (!initial || w.checkStartTime(mtime, initial)) {
                w.emit("change", filePath, mtime, initial ? "initial" : type);
            }
        });
    }
};

　　这里有一个ensureFsAccuracy函数，这里默认的FS_ACCURACY为10000，而mtime一般都是很大的整数，所以这个函数的作用有待研究。

　　可以看到change事件除了设置文件的时间信息，同时也对watchers中每个监听器触发了change事件。

　　最后，如果根目录设置了监视，由于监视文件在根目录中，所以根目录必定也发生了改变，所以根目录的所有监视器也会同时触发change事件。

unlink

DirectoryWatcher.prototype.onFileUnlinked = function onFileUnlinked(filePath) {
    // ...
    // 注意第二个参数mtime为null
    this.setFileTime(filePath, null, false, "unlink");
    // 记录被删除的文件路径
    if (this.initialScan) {
        this.initialScanRemoved.push(filePath);
    }
};

DirectoryWatcher.prototype.setFileTime = function setFileTime(filePath, mtime, initial, type) {
    // ...
    if (!old) { /**/ }
    // 触发remove事件
    else if (!initial && mtime && type !== "add") {
        if (this.watchers[withoutCase(filePath)]) {
            this.watchers[withoutCase(filePath)].forEach(function(w) {
                w.emit("change", mtime, type);
            });
        }
    } else if (!initial && !mtime) { /**/ }
    if (this.watchers[withoutCase(this.path)]) { /**/ }
};

　　当删除文件时，传入的mtime会置null，所以会对所有的watcher触发remove。

　　另外，这里被删除的文件路径会被记录到initialScan中。

unlinkDir

DirectoryWatcher.prototype.onDirectoryUnlinked = function onDirectoryUnlinked(directoryPath) {
    // ...
    // 这里调用文件夹的删除
    this.setDirectory(directoryPath, false, false, "unlink");
    if (this.initialScan) {
        this.initialScanRemoved.push(directoryPath);
    }
};

DirectoryWatcher.prototype.setDirectory = function setDirectory(directoryPath, exist, initial, type) {
    if (directoryPath === this.path) { /**/ }
    // 删除文件夹
    else {
        var old = this.directories[directoryPath];
        if (!old) { /**/ }
        else {
            if (!exist) {
                if (this.nestedWatching)
                    this.directories[directoryPath].close();
                // 删除容器中的文件夹信息
                delete this.directories[directoryPath];
                if (!initial && this.watchers[withoutCase(this.path)]) { /*...*/ }
            }
        }
    }
};

　　在nestedWatching参数为false的情况下，这里是直接从文件夹信息容器中删除对应信息，否则会调用watcher对应的close方法。

error

DirectoryWatcher.prototype.onWatcherError = function onWatcherError( /* err */ ) {};

　　源码中，这个事件监听器并没有任何内容，需要自定义。

　　由于这节内容比较多，这里做一个简单的内容总结，也帮助自己复习：

　　watcherManager模块

1、有一个directoryWatchers容器保存已监视目录信息

2、getDirectoryWatcher方法会根据监视路径与options参数生成容器键，如果存在对应的值直接返回，否则新建一个DirectoryWatcher实体类注册到容器中，并监听closed事件，触发时自动删除该键

3、WatchFile、WatchDirectory分别处理文件、文件夹的监视，会同时调用getDirectoryWatcher方法与返回实体类的watch方法

4、在WatchFile中，监视文件所在的文件夹会作为根目录传入实例化的参数中，且只会监视根目录的该文件

5、若传入文件夹，则该文件夹目录下所有文件夹会被嵌套调用watchDirectory并将数据传入directories容器中，键为路径，值为一个新的DirectoryWatcher对象

　　DirectoryWatcher模块

1、包含多个容器，分别为：

files：保存根目录下所有文件信息

directories：保存根目录下所有文件夹信息

initialScanRemoved：记录已被删除的文件或文件夹路径

watchers：指定目录下监听器容器，其中键为监视文件的路径，值为监听器

2、内部细分了原生nodejs的rename、change事件，分别为add、addDir、change、unlink、unlinkDir

3、触发了对应路径文件的事件，会依次触发watchers中对应路径数组中所有监听器

　　完结！