gulp源码解析（二）—— vinyl-fs
在上一篇文章我们对 Stream 的特性及其接口进行了介绍，gulp 之所以在性能上好于 grunt，主要是因为有了 Stream 助力来做数据的传输和处理。
那么我们不难猜想出，在 gulp 的任务中，gulp.src 接口将匹配到的文件转化为可读（或 Duplex/Transform）流，通过 .pipe 流经各插件进行处理，最终推送给 gulp.dest 所生成的可写（或 Duplex/Transform）流并生成文件。
本文将追踪 gulp（v4.0）的源码，对上述猜想进行验证。
为了分析源码，我们打开 gulp 仓库下的入口文件 index.js，可以很直观地发现，几个主要的 API 都是直接引用 vinyl-fs 模块上暴露的接口的：
var util = require('util'); var Undertaker = require('undertaker'); var vfs = require('vinyl-fs'); var watch = require('glob-watcher'); //略... Gulp.prototype.src = vfs.src; Gulp.prototype.dest = vfs.dest; Gulp.prototype.symlink = vfs.symlink; //略...
因此了解 vinyl-fs 模块的作用，便成为掌握 gulp 工作原理的关键之一。需要留意的是，当前 gulp4.0 所使用的 vinyl-fs 版本是 v2.0.0。
vinyl-fs 其实是在 vinyl 模块的基础上做了进一步的封装，在这里先对它们做个介绍：
一. Vinyl
Vinyl 可以看做一个文件描述器，通过它可以轻松构建单个文件的元数据（metadata object）描述对象。依旧是来个例子简洁明了：
//ch2-demom1 var Vinyl = require('vinyl'); var jsFile = new Vinyl({ cwd: '/', base: '/test/', path: '/test/file.js', contents: new Buffer('abc') }); var emptyFile = new Vinyl(); console.dir(jsFile); console.dir(emptyFile);
上述代码会打印两个File文件对象：
简而言之，Vinyl 可以创建一个文件描述对象，通过接口可以取得该文件所对应的数据（Buffer类型）、cwd路径、文件名等等：
//ch2-demo2 var Vinyl = require('vinyl'); var file = new Vinyl({ cwd: '/', base: '/test/', path: '/test/newFile.txt', contents: new Buffer('abc') }); console.log(file.contents.toString()); console.log('path is: ' + file.path); console.log('basename is: ' + file.basename); console.log('filename without suffix: ' + file.stem); console.log('file extname is: ' + file.extname);
打印结果：
更全面的 API 请参考官方描述文档，这里也对 vinyl 的源码贴上解析注释：
var path = require('path'); var clone = require('clone'); var cloneStats = require('clone-stats'); var cloneBuffer = require('./lib/cloneBuffer'); var isBuffer = require('./lib/isBuffer'); var isStream = require('./lib/isStream'); var isNull = require('./lib/isNull'); var inspectStream = require('./lib/inspectStream'); var Stream = require('stream'); var replaceExt = require('replace-ext'); //构造函数 function File(file) { if (!file) file = {}; //-------------配置项缺省设置 // history是一个数组，用于记录 path 的变化 var history = file.path ? [file.path] : file.history; this.history = history || []; this.cwd = file.cwd || process.cwd(); this.base = file.base || this.cwd; // 文件stat，它其实就是 require('fs').Stats 对象 this.stat = file.stat || null; // 文件内容（这里其实只允许格式为 stream 或 buffer 的传入） this.contents = file.contents || null; this._isVinyl = true; } //判断是否 this.contents 是否 Buffer 类型 File.prototype.isBuffer = function() { //直接用 require('buffer').Buffer.isBuffer(this.contents) 做判断 return isBuffer(this.contents); }; //判断是否 this.contents 是否 Stream 类型 File.prototype.isStream = function() { //使用 this.contents instanceof Stream 做判断 return isStream(this.contents); }; //判断是否 this.contents 是否 null 类型（例如当file为文件夹路径时） File.prototype.isNull = function() { return isNull(this.contents); }; //通过文件 stat 判断是否为文件夹 File.prototype.isDirectory = function() { return this.isNull() && this.stat && this.stat.isDirectory(); }; //克隆对象，opt.deep 决定是否深拷贝 File.prototype.clone = function(opt) { if (typeof opt === 'boolean') { opt = { deep: opt, contents: true }; } else if (!opt) { opt = { deep: true, contents: true }; } else { opt.deep = opt.deep === true; opt.contents = opt.contents !== false; } // 先克隆文件的 contents var contents; if (this.isStream()) { //文件内容为Stream //Stream.PassThrough 接口是 Transform 流的一个简单实现，将输入的字节简单地传递给输出 contents = this.contents.pipe(new Stream.PassThrough()); this.contents = this.contents.pipe(new Stream.PassThrough()); } else if (this.isBuffer()) { //文件内容为Buffer /** cloneBuffer 里是通过 * var buf = this.contents; * var out = new Buffer(buf.length); * buf.copy(out); * 的形式来克隆 Buffer **/ contents = opt.contents ? cloneBuffer(this.contents) : this.contents; } //克隆文件实例对象 var file = new File({ cwd: this.cwd, base: this.base, stat: (this.stat ? cloneStats(this.stat) : null), history: this.history.slice(), contents: contents }); // 克隆自定义属性 Object.keys(this).forEach(function(key) { // ignore built-in fields if (key === '_contents' || key === 'stat' || key === 'history' || key === 'path' || key === 'base' || key === 'cwd') { return; } file[key] = opt.deep ? clone(this[key], true) : this[key]; }, this); return file; }; /** * pipe原型接口定义 * 用于将 file.contents 写入流（即参数stream）中； * opt.end 用于决定是否关闭 stream */ File.prototype.pipe = function(stream, opt) { if (!opt) opt = {}; if (typeof opt.end === 'undefined') opt.end = true; if (this.isStream()) { return this.contents.pipe(stream, opt); } if (this.isBuffer()) { if (opt.end) { stream.end(this.contents); } else { stream.write(this.contents); } return stream; } // file.contents 为 Null 的情况不往stream注入内容 if (opt.end) stream.end(); return stream; }; /** * inspect原型接口定义 * 用于打印出一条与文件内容相关的字符串（常用于调试打印） * 该方法可忽略 */ File.prototype.inspect = function() { var inspect = []; // use relative path if possible var filePath = (this.base && this.path) ? this.relative : this.path; if (filePath) { inspect.push('"'+filePath+'"'); } if (this.isBuffer()) { inspect.push(this.contents.inspect()); } if (this.isStream()) { //inspectStream模块里有个有趣的写法——判断是否纯Stream对象，先判断是否Stream实例， //再判断 this.contents.constructor.name 是否等于'Stream' inspect.push(inspectStream(this.contents)); } return '<File '+inspect.join(' ')+'>'; }; /** * 静态方法，用于判断文件是否Vinyl对象 */ File.isVinyl = function(file) { return file && file._isVinyl === true; }; // 定义原型属性 .contents 的 get/set 方法 Object.defineProperty(File.prototype, 'contents', { get: function() { return this._contents; }, set: function(val) { //只允许写入类型为 Buffer/Stream/Null 的数据，不然报错 if (!isBuffer(val) && !isStream(val) && !isNull(val)) { throw new Error('File.contents can only be a Buffer, a Stream, or null.'); } this._contents = val; } }); // 定义原型属性 .relative 的 get/set 方法（该方法几乎不使用，可忽略） Object.defineProperty(File.prototype, 'relative', { get: function() { if (!this.base) throw new Error('No base specified! Can not get relative.'); if (!this.path) throw new Error('No path specified! Can not get relative.'); //返回 this.path 和 this.base 的相对路径 return path.relative(this.base, this.path); }, set: function() { //不允许手动设置 throw new Error('File.relative is generated from the base and path attributes. Do not modify it.'); } }); // 定义原型属性 .dirname 的 get/set 方法，用于获取/设置指定path文件的文件夹路径。 // 要求初始化时必须指定 path <或history> Object.defineProperty(File.prototype, 'dirname', { get: function() { if (!this.path) throw new Error('No path specified! Can not get dirname.'); return path.dirname(this.path); }, set: function(dirname) { if (!this.path) throw new Error('No path specified! Can not set dirname.'); this.path = path.join(dirname, path.basename(this.path)); } }); // 定义原型属性 .basename 的 get/set 方法，用于获取/设置指定path路径的最后一部分。 // 要求初始化时必须指定 path <或history> Object.defineProperty(File.prototype, 'basename', { get: function() { if (!this.path) throw new Error('No path specified! Can not get basename.'); return path.basename(this.path); }, set: function(basename) { if (!this.path) throw new Error('No path specified! Can not set basename.'); this.path = path.join(path.dirname(this.path), basename); } }); // 定义原型属性 .extname 的 get/set 方法，用于获取/设置指定path的文件扩展名。 // 要求初始化时必须指定 path <或history> Object.defineProperty(File.prototype, 'extname', { get: function() { if (!this.path) throw new Error('No path specified! Can not get extname.'); return path.extname(this.path); }, set: function(extname) { if (!this.path) throw new Error('No path specified! Can not set extname.'); this.path = replaceExt(this.path, extname); } }); // 定义原型属性 .path 的 get/set 方法，用于获取/设置指定path。 Object.defineProperty(File.prototype, 'path', { get: function() { //直接从history出栈 return this.history[this.history.length - 1]; }, set: function(path) { if (typeof path !== 'string') throw new Error('path should be string'); // 压入history栈中 if (path && path !== this.path) { this.history.push(path); } } }); module.exports = File;
二. Vinyl-fs
Vinyl 虽然可以很方便地来描述一个文件、设置或获取文件的内容，但还没能便捷地与文件系统进行接入。
我的意思是，我们希望可以使用通配符的形式来简单地匹配到咱想要的文件，把它们转为可以处理的 Streams，做一番加工后，再把这些 Streams 转换为处理完的文件。
Vinyl-fs 就是实现这种需求的一个 Vinyl 适配器，我们看看它的用法：
var map = require('map-stream'); var fs = require('vinyl-fs'); var log = function(file, cb) { console.log(file.path); cb(null, file); }; fs.src(['./js/**/*.js', '!./js/vendor/*.js']) .pipe(map(log)) .pipe(fs.dest('./output'));
如上方代码所示，Vinyl-fs 的 .src 接口可以匹配一个通配符，将匹配到的文件转为 Vinyl Stream，而 .dest 接口又能消费这个 Stream，并生成对应文件。
这里需要先补充一个概念 —— .src 接口所传入的“通配符”有个专有术语，叫做 GLOB，我们先来聊聊 GLOB。
GLOB 可以理解为我们给 gulp.src 等接口传入的第一个 pattern 参数的形式，例如“./js/**/*.js”，另外百度百科的“glob模式”描述是这样的：
所谓的 GLOB 模式是指 shell 所使用的简化了的正则表达式：
⑴ 星号（*）匹配零个或多个任意字符；
⑵ [abc]匹配任何一个列在方括号中的字符（这个例子要么匹配一个 a，要么匹配一个 b，要么匹配一个 c）；
⑶ 问号（?）只匹配一个任意字符；
⑷ 如果在方括号中使用短划线分隔两个字符，表示所有在这两个字符范围内的都可以匹配（比如 [0-9] 表示匹配所有 0 到 9 的数字）。
在 vinyl-fs 中，是使用 glob-stream <v5.0.0>通过算法（minimatch）来解析 GLOB 的，它会拿符合上述 GLOB 模式规范的 pattern 参数去匹配相应的文件，：
var gs = require('glob-stream'); var stream = gs.create('./files/**/*.coffee', {options}); stream.on('data', function(file){ // file has path, base, and cwd attrs });
而 glob-stream 又是借助了 node-glob 来匹配文件列表的：
//ch2-demo3 var Glob = require("glob").Glob; var path = require('path'); var pattern = path.join(__dirname, '/*.txt'); var globber = new Glob(pattern, function(err, matches){ console.log(matches) }); globber.on('match', function(filename) { console.log('matches file: ' + filename) });
打印结果：
这里也贴下 glob-stream 的执行流程和源码注解：
'use strict'; var through2 = require('through2'); var Combine = require('ordered-read-streams'); var unique = require('unique-stream'); var glob = require('glob'); var micromatch = require('micromatch'); var resolveGlob = require('to-absolute-glob'); var globParent = require('glob-parent'); var path = require('path'); var extend = require('extend'); var gs = { // 为单个 glob 创建流 createStream: function(ourGlob, negatives, opt) { // 使用 path.resolve 将 golb 转为绝对路径（加上 cwd 前缀） ourGlob = resolveGlob(ourGlob, opt); var ourOpt = extend({}, opt); delete ourOpt.root; // 通过 glob pattern 生成一个 Glob 对象（属于一个事件发射器<EventEmitter>） var globber = new glob.Glob(ourGlob, ourOpt); // 抽取出 glob 的根路径 var basePath = opt.base || globParent(ourGlob) + path.sep; // Create stream and map events from globber to it var stream = through2.obj(opt, negatives.length ? filterNegatives : undefined); var found = false; //Glob 对象开始注册事件 globber.on('error', stream.emit.bind(stream, 'error')); globber.once('end', function() { if (opt.allowEmpty !== true && !found && globIsSingular(globber)) { stream.emit('error', new Error('File not found with singular glob: ' + ourGlob)); } stream.end(); }); //注册匹配到文件时的事件回调 globber.on('match', function(filename) { //标记已匹配到文件（filename 为文件路径） found = true; //写入流（触发 stream 的 _transform 内置方法） stream.write({ cwd: opt.cwd, base: basePath, path: path.normalize(filename) }); }); return stream; //定义 _transform 方法，过滤掉排除模式所排除的文件 function filterNegatives(filename, enc, cb) { //filename 是匹配到的文件对象 var matcha = isMatch.bind(null, filename); if (negatives.every(matcha)) { cb(null, filename); //把匹配到的文件推送入缓存（供下游消费） } else { cb(); // 忽略 } } }, // 为多个globs创建流 create: function(globs, opt) { //预设参数处理 if (!opt) { opt = {}; } if (typeof opt.cwd !== 'string') { opt.cwd = process.cwd(); } if (typeof opt.dot !== 'boolean') { opt.dot = false; } if (typeof opt.silent !== 'boolean') { opt.silent = true; } if (typeof opt.nonull !== 'boolean') { opt.nonull = false; } if (typeof opt.cwdbase !== 'boolean') { opt.cwdbase = false; } if (opt.cwdbase) { opt.base = opt.cwd; } //如果 glob（第一个参数）非数组，那么把它转为 [glob]，方便后续调用 forEach 方法 if (!Array.isArray(globs)) { globs = [globs]; } var positives = []; var negatives = []; var ourOpt = extend({}, opt); delete ourOpt.root; //遍历传入的 glob globs.forEach(function(glob, index) { //验证 glob 是否有效 if (typeof glob !== 'string' && !(glob instanceof RegExp)) { throw new Error('Invalid glob at index ' + index); } //是否排除模式（如“!b*.js”） var globArray = isNegative(glob) ? negatives : positives; // 排除模式的 glob 初步处理 if (globArray === negatives && typeof glob === 'string') { // 使用 path.resolve 将 golb 转为绝对路径（加上 cwd 前缀） var ourGlob = resolveGlob(glob, opt); //micromatch.matcher(ourGlob, ourOpt) 返回了一个方法，可传入文件路径作为参数，来判断是否匹配该排除模式的 glob（即返回Boolean） glob = micromatch.matcher(ourGlob, ourOpt); } globArray.push({ index: index, glob: glob }); }); //globs必须最少有一个匹配模式（即非排除模式）的glob，否则报错 if (positives.length === 0) { throw new Error('Missing positive glob'); } // 只有一条匹配模式，直接生成流并返回 if (positives.length === 1) { return streamFromPositive(positives[0]); } // 创建 positives.length 个独立的流（数组） var streams = positives.map(streamFromPositive); // 这里使用了 ordered-read-streams 模块将一个数组的 Streams 合并为单个 Stream var aggregate = new Combine(streams); //对合成的 Stream 进行去重处理（以“path”属性为指标） var uniqueStream = unique('path'); var returnStream = aggregate.pipe(uniqueStream); aggregate.on('error', function(err) { returnStream.emit('error', err); }); return returnStream; //返回最终匹配完毕（去除了排除模式globs的文件）的文件流 function streamFromPositive(positive) { var negativeGlobs = negatives.filter(indexGreaterThan(positive.index)) //过滤，排除模式的glob必须排在匹配模式的glob后面 .map(toGlob); //返回该匹配模式glob后面的全部排除模式globs（数组形式） return gs.createStream(positive.glob, negativeGlobs, opt); } } }; function isMatch(file, matcher) { //matcher 即单个排除模式的 glob 方法（可传入文件路径作为参数，来判断是否匹配该排除模式的 glob） //此举是拿匹配到的文件（file）和排除模式GLOP规则做匹配，若相符（如“a/b.txt”匹配“!a/c.txt”）则为true if (typeof matcher === 'function') { return matcher(file.path); } if (matcher instanceof RegExp) { return matcher.test(file.path); } } function isNegative(pattern) { if (typeof pattern === 'string') { return pattern[0] === '!'; } if (pattern instanceof RegExp) { return true; } } function indexGreaterThan(index) { return function(obj) { return obj.index > index; }; } function toGlob(obj) { return obj.glob; } function globIsSingular(glob) { var globSet = glob.minimatch.set; if (globSet.length !== 1) { return false; } return globSet[0].every(function isString(value) { return typeof value === 'string'; }); } module.exports = gs;
留意通过 glob-stream 创建的流中，所写入的数据：
stream.write({
cwd: opt.cwd,
base: basePath,
path: path.normalize(filename)
});
是不像极了 Vinyl 创建文件对象时可传入的配置。
我们回过头来专注 vinyl-fs 的源码，其入口文件如下：
'use strict'; module.exports = { src: require('./lib/src'), dest: require('./lib/dest'), symlink: require('./lib/symlink') };
下面分别对这三个对外接口（也直接就是 gulp 的对应接口）进行分析。
2.1 gulp.src
该接口文件为 lib/src/index.js，代码量不多，但引用的模块不少。
主要功能是使用 glob-stream 匹配 GLOB 并创建 glob 流，通过 through2 写入 Object Mode 的 Stream 去，把数据初步加工为 Vinyl 对象，再按照预设项进行进一步加工处理，最终返回输出流：
代码主体部分如下：
function createFile(globFile, enc, cb) { //通过传入 globFile 来创建一个 vinyl 文件对象 //并赋予 cb 回调（这个回调一看就是 transform stream 的格式，将vinyl 文件对象注入流中） cb(null, new File(globFile)); } function src(glob, opt) { // 配置项初始化 var options = assign({ read: true, buffer: true, sourcemaps: false, passthrough: false, followSymlinks: true }, opt); var inputPass; // 判断是否有效的 glob pattern if (!isValidGlob(glob)) { throw new Error('Invalid glob argument: ' + glob); } // 通过 glob-stream 创建匹配到的 globStream var globStream = gs.create(glob, options); //加工处理生成输出流 var outputStream = globStream //globFile.path 为 symlink的情况下，转为硬链接 .pipe(resolveSymlinks(options)) //创建 vinyl 文件对象供下游处理 .pipe(through.obj(createFile)); // since 可赋与一个 Date 或 number，来要求指定某时间点后修改过的文件 if (options.since != null) { outputStream = outputStream // 通过 through2-filter 检测 file.stat.mtime 来过滤 .pipe(filterSince(options.since)); } // read 选项默认为 true，表示允许文件内容可读（为 false 时不可读 且将无法通过 .dest 方法写入硬盘） if (options.read !== false) { outputStream = outputStream //获取文件内容，写入file.contents 属性去。 //预设为 Buffer 时通过 fs.readFile 接口获取 //否则为 Stream 类型，通过 fs.createReadStream 接口获取 .pipe(getContents(options)); } // passthrough 为 true 时则将 Transform Stream 转为 Duplex 类型（默认为false） if (options.passthrough === true) { inputPass = through.obj(); outputStream = duplexify.obj(inputPass, merge(outputStream, inputPass)); } //是否要开启 sourcemap（默认为false），若为 true 则将流推送给 gulp-sourcemaps 去初始化， //后续在 dest 接口里再调用 sourcemaps.write(opt.sourcemaps) 将 sourcemap 文件写入流 if (options.sourcemaps === true) { outputStream = outputStream .pipe(sourcemaps.init({loadMaps: true})); } globStream.on('error', outputStream.emit.bind(outputStream, 'error')); return outputStream; } module.exports = src;
这里有个 symlink 的概念 —— symlink 即 symbolic link，也称为软链（soft link），它使用了其它文件或文件夹的链接来指向一个文件。一个 symlink 可以链接任何电脑上的任意文件或文件夹。在 Linux/Unix 系统上，symlink 可以通过 ln 指令来创建；在 windows 系统上可以通过 mklink 指令来创建。
更多 symlink 的介绍建议参考 wiki —— https://en.wikipedia.org/wiki/Symbolic_link。
另外还有一个非常非常重要的注意事项 —— 在 src 接口开头的 option 缺省配置时，是默认设置文件要读取的类型为 Buffer 的：
// 配置项初始化 var options = assign({ read: true, buffer: true, //默认文件读取为buffer类型 sourcemaps: false, passthrough: false, followSymlinks: true }, opt);
虽然 Stream 能有效提升处理性能，但事实上很多 gulp 插件都仅仅支持传入 Buffer 类型的文件，因为有些操作（例如压缩混淆脚本），如果没有先把整个文件内容都读取出来的话，是容易出问题的。
2.2 gulp.dest
该接口文件为 lib/dest/index.js，其主要作用自然是根据 src 接口透传过来的输出流，生成指定路径的目标文件/文件夹：
function dest(outFolder, opt) { if (!opt) { opt = {}; } // _transform 接口 function saveFile(file, enc, cb) { // 写入文件之前的准备处理，主要是 opt 初始化、file对象的 path/base/cwd 等属性 // 修改为相对 outFolder 的路径，方便后面 writeContents 生成正确的目的文件 prepareWrite(outFolder, file, opt, function(err, writePath) { if (err) { return cb(err); } //通过 fs.writeFile / fs.createWriteStream 等接口来写入和创建目标文件/文件夹 writeContents(writePath, file, cb); }); } // 生成 sourcemap 文件（注意这里的 opt.sourcemaps 若有则应为指定路径） var mapStream = sourcemaps.write(opt.sourcemaps); var saveStream = through2.obj(saveFile); // 合并为单条 duplex stream var outputStream = duplexify.obj(mapStream, saveStream); //生成目标文件/文件夹 mapStream.pipe(saveStream); //依旧返回输出流（duplex stream） return outputStream; } module.exports = dest;
此处也有一点很值得了解的地方 —— 当输出文件为 Buffer 类型时（大部分情况下），使用的是异步的 fs.writeFile 接口，而在 grunt 中使用的是阻塞的 fs.writeFileSync 接口（参考 grunt/file.js），这是即使 gulp 默认使用 Buffer 传递文件内容，但速度相比 grunt 依旧会快很多的重要原因。
接前文的流程图：
至此我们就搞清楚了 gulp 的 src 和 dest 是怎样运作了。另外 gulp/vinyl-fs 还有一个 symlink 接口，其功能与 gulp.dest 是一样的，只不过是专门针对 symlink 的方式来处理（使用场景较少），有兴趣的同学可以自行阅读其入口文件 lib/symlink/index.js。
本文涉及的所有示例代码和源码注释文件，均存放在我的仓库（https://github.com/VaJoy/stream/）上，可自行下载调试。共勉~
