原文链接: https://deno.com/blog/roll-your-own-javascript-runtime
原文作者：Bartek Iwańczuk
为了大家能够读的更爽，本文全部由本人手工翻译而成，没有任何机翻内容，如果大家有收获的话，还请多多点赞收藏支持～
在这篇文章中我们将创建一个自定义的 JavaScript 运行时，我们就叫它 runjs 吧！可以把它认为是一个简化版的 deno（一个类似于 node 的 JS 运行时）我们的目标是创建一个 CLI（命令行程序），它能够执行本地 JavaScript 文件，与文件系统交互（读取文件、写入文件、删除文件），并且有一个简化版的 console API。
本系列文章一共有两篇：
- 用 Rust 构建你自己的 JavaScript 运行时（1）[https://developer.aliyun.com/article/1296129]
- 用 Rust 构建你自己的 JavaScript 运行时（2）[https://developer.aliyun.com/article/1296173]
前置要求
这篇教程需要读者掌握以下内容：
- 基本的 Rust 知识
- 对 JavaScript 事件循环的基本了解
确保你的电脑上已经安装了 Rust（以及 cargo，Rust 的包管理器），其版本不能低于 1.62.0。访问 rust-lang.org 来安装 Rust 编译器和 cargo。
运行下面这行命令来确保我们能够继续前进：
$ cargo --version
cargo 1.62.0 (a748cf5a3 2022-06-08)
Hello, Rust!
首先，我们来创建一个新的 Rust 项目，初始化一个名叫 runjs 的二进制包。
$ cargo init --bin runjs
Created binary (application) package
进入 runjs 文件夹并在你的编辑器中打开它。运行 cargo run 来确认我们正确地初始化了项目。
$ cd runjs
$ cargo run
Compiling runjs v0.1.0 (/Users/ib/dev/runjs)
Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 1.76s
Running `target/debug/runjs`
Hello, world!
如果一切顺利的话，我们就可以开始创建我们自己的 JavaScript 运行时了！
依赖安装
接下来，我们添加 deno_core 和 tokio 依赖包到项目中。
$ cargo add deno_core
Updating crates.io index
Adding deno_core v0.142.0 to dependencies.
$ cargo add tokio --features=full
Updating crates.io index
Adding tokio v1.19.2 to dependencies.
更新后的 Cargo.toml 文件应该长这样子：
[package]
name = "runjs"
version = "0.1.0"
edition = "2021"
# See more keys and their definitions at https://doc.rust-lang.org/cargo/reference/manifest.html
[dependencies]
deno_core = "0.142.0"
tokio = { version = "1.19.2", features = ["full"] }
deno_core 由 Deno 团队创建，用于抽象简化与 V8 JavaScript 引擎之间的交互。V8 是一个包含了数千个 API 的复杂项目，为了让大家能够更方便地使用它，deno_core 提供了一个 JsRuntime 结构体，其中封装了一个 V8 引擎实例（它叫 Isolate）并提供了整合事件循环的能力。
tokio 是一个异步的 Rust 运行时，我们将用它来作为事件循环。 Tokio 将负责与操作系统的交互，如文件读写、网络访问等。tokio 和 deno_core 让我们能够轻松地将 JavaScript 的 Promise 映射为 Rust 的 Future 。
有了 JavaScript 引擎和事件循环，我们正式开始 JS 运行时的构建。
Hello, runjs!
我们首先编写一个异步的 Rust 函数来创建一个 JsRuntime 实例，它将负责 JS 代码的执行。
// main.rs
use std::rc::Rc;
use deno_core::error::AnyError;
async fn run_js(file_path: &str) -> Result<(), AnyError> {
let main_module = deno_core::resolve_path(file_path)?;
let mut js_runtime = deno_core::JsRuntime::new(deno_core::RuntimeOptions {
module_loader: Some(Rc::new(deno_core::FsModuleLoader)),
..Default::default()
});
let mod_id = js_runtime.load_main_module(&main_module, None).await?;
let result = js_runtime.mod_evaluate(mod_id);
js_runtime.run_event_loop(false).await?;
result.await?
}
fn main() {
println!("Hello, world!");
}
这段代码信息量很大：run_js 异步函数创建了一个 JsRuntime 实例，它使用了基于文件系统的模块加载器。随后，我们往 js_runtime 中导入了一个模块，运行它，最后启动了一个事件循环。
run_js 函数封装了整个 JavaScript 代码的运行生命周期。在我们开始正式运行代码之前，得先创建一个单线程的 tokio 运行时来运行我们的 run_js 函数。
// main.rs
fn main() {
let runtime = tokio::runtime::Builder::new_current_thread()
.enable_all()
.build()
.unwrap();
if let Err(error) = runtime.block_on(run_js("./example.js")) {
eprintln!("error: {}", error);
}
}
现在我们可以来尝试着运行一些 JavaScript 代码了！创建一个 example.js 文件，其功能是打印 Hello runjs!。
// example.js
Deno.core.print("Hello runjs!");
这里我们使用了 Deno.core 的 print 函数 - 它是由 deno_core 提供的一个内置全局变量。
现在运行它：
$ cargo run
Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.05s
Running `target/debug/runjs`
Hello runjs!⏎
成功了！仅仅用了 25 行 Rust 代码，我们就创建了一个简单的 JavaScript 运行时，它可以执行我们的本地 JS 文件。当然现在这个运行时并没有太多的功能（例如，现在 console.log 是没有效果的，不信你试试！），但我们已经把一个 V8 引擎和 tokio 集成到我们的项目中了。
添加 console API
现在我们来添加 console API。首先，创建 src/runtime.js 文件，这个文件用于实例化 console 对象，使其全局可用。
// runtime.js
((globalThis) => {
const core = Deno.core;
function argsToMessage(...args) {
return args.map((arg) => JSON.stringify(arg)).join(" ");
}
globalThis.console = {
log: (...args) => {
core.print(`[out]: ${
argsToMessage(...args)}\n`, false);
},
error: (...args) => {
core.print(`[err]: ${
argsToMessage(...args)}\n`, true);
},
};
})(globalThis);
console.log 和 console.error 函数接收若干个参数，将这些参数交给 JSON.stringlify 处理（这样我们才能打印对象类型），然后在打印内容之前添加 out 或 error 前缀。这是一种老式的 JS 写法，就像我们在 ES module 出现之前会写的那样。
为了确保我们不会污染全局作用域，我们把代码放在一个立即执行函数（IIFE）中运行。如果我们没有这么做，argsToMessage 函数就会被暴露在全局作用域中。
现在我们把这份代码添加到我们的运行时中，在每次执行代码之前先执行它：
let mut js_runtime = deno_core::JsRuntime::new(deno_core::RuntimeOptions {
module_loader: Some(Rc::new(deno_core::FsModuleLoader)),
..Default::default()
});
// 添加这行
js_runtime.execute_script("[runjs:runtime.js]", include_str!("./runtime.js")
现在，我们在 example.js 中使用我们的 console API：
console.log("Hello", "runjs!");
console.error("Boom!");
再次运行 example.js：
$ cargo run
Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.05s
Running `target/debug/runjs`
[out]: "Hello" "runjs!"
[err]: "Boom!"
成功了！现在我们来添加文件系统相关的 API。
添加基础文件系统 API
首先我们更新一下 runtime.js 文件：
((globalThis) => {
// ...
core.initializeAsyncOps();
globalThis.runjs = {
readFile: (path) => {
return core.ops.op_read_file(path);
},
writeFile: (path, contents) => {
return core.ops.op_write_file(path, contents);
},
removeFile: (path) => {
return core.ops.op_remove_file(path);
},
};
})(globalThis);
我们添加了一个新的全局对象 runjs ，它有三个方法：readFile，writeFile，removeFile。前两个方法是异步的，最后一个方法是同步的。
你可能会疑惑那些 core.ops.[操作名称] 是什么 - 它们是 deno_core 包提供的绑定 JavaScript 和 Rust 函数的能力。当你调用这些的方法时，deno_core 会寻找拥有 #[op] 属性和对应名称的 Rust 函数进行调用。
我们更新 main.rs 文件来看看效果：
// ...
use deno_core::op;
use deno_core::Extension;
#[op]
async fn op_read_file(path: String) -> Result<String, AnyError> {
let contents = tokio::fs::read_to_string(path).await?;
Ok(contents)
}
#[op]
async fn op_write_file(path: String, contents: String) -> Result<(), AnyError> {
tokio::fs::write(path, contents).await?;
Ok(())
}
#[op]
fn op_remove_file(path: String) -> Result<(), AnyError> {
std::fs::remove_file(path)?;
Ok(())
}
// ...
我们添加了三个可以在 JavaScript 中调用的操作。但要想让这些操作能够被 JavaScript 调用，我们还需要通过注册一个 Extension 来让 deno_core 知道这些操作函数。
async fn run_js(file_path: &str) -> Result<(), AnyError> {
let main_module = deno_core::resolve_path(file_path)?;
let runjs_extension = Extension::builder()
.ops(vec![
op_read_file::decl(),
op_write_file::decl(),
op_remove_file::decl(),
])
.build();
let mut js_runtime = deno_core::JsRuntime::new(deno_core::RuntimeOptions {
module_loader: Some(Rc::new(deno_core::FsModuleLoader)),
extensions: vec![runjs_extension],
..Default::default()
});
// ...
}
Extension 让你能够配置你的 JsRuntime 实例，将不同的 Rust 函数暴露给 JavaScript，同时你还能进行一些更高级的操作，例如加载额外的 JavaScript 代码。
让我们再更新一下 example.js：
console.log("Hello", "runjs!");
console.error("Boom!");
const path = "./log.txt";
try {
const contents = await runjs.readFile(path);
console.log("Read from a file", contents);
} catch (err) {
console.error("Unable to read file", path, err);
}
await runjs.writeFile(path, "I can write to a file.");
const contents = await runjs.readFile(path);
console.log("Read from a file", path, "contents:", contents);
console.log("Removing file", path);
runjs.removeFile(path);
console.log("File removed");
运行它：
$ cargo run
Compiling runjs v0.1.0 (/Users/ib/dev/runjs)
Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.97s
Running `target/debug/runjs`
[out]: "Hello" "runjs!"
[err]: "Boom!"
[err]: "Unable to read file" "./log.txt" {"code":"ENOENT"}
[out]: "Read from a file" "./log.txt" "contents:" "I can write to a file."
[out]: "Removing file" "./log.txt"
[out]: "File removed"
太棒了，我们的 runjs 运行时现在可以和文件系统进行交互了！我们只用了寥寥数行代码就让 JavaScript 拥有了调用 Rust 函数的能力 - deno_core 帮我们处理了两种编程语言之间数据转换和通信的问题，我们不需要自己手动处理这些麻烦。
总结
在这篇文章中，我们创建了一个 Rust 项目，将一个强大的 JavaScript 引擎（V8）和一个高性能的事件循环库（tokio）集成在一起，从而构建了一个简单的自定义 JavaScript 运行时。
在本系列文章的第二篇中，我们将为 runjs 添加 fetch API 以及 TypeScript 支持，并对我们的 CLI 进行改进，感兴趣的同学可以点击链接阅读。
