Node程序debug小记

有时候，所见并不是所得，有些包，你需要去翻他的源码才知道为什么会这样。

背景

今天调试一个程序，用到了一个很久之前的NPM包，名为formstream，用来将form表单数据转换为流的形式进行接口调用时的数据传递。

这是一个几年前的项目，所以使用的是Generator+co实现的异步流程。

其中有这样一个功能，从某处获取一些图片URL，并将URL以及一些其他的常规参数组装到一起，调用另外的一个服务，将数据发送过去。

大致是这样的代码：

const co         = require('co')
const moment     = require('moment')
const urllib     = require('urllib')
const Formstream = require('formstream')

function * main () {
  const imageUrlList = [
    'img1',
    'img2',
    'img3',
  ]

  // 实例化 form 表单对象
  const form = new Formstream()

  // 常规参数
  form.field('timestamp', moment().unix())

  // 将图片 URL 拼接到 form 表单中
  imageUrlList.forEach(imgUrl => {
    form.field('image', imgUrl)
  })

  const options = {
    method: 'POST',
    // 生成对应的 headers 参数
    headers: form.headers(),
    // 告诉 urllib，我们通过流的方式进行传递数据，并指定流对象
    stream: form
  }

  // 发送请求
  const result = yield urllib.request(url, options)

  // 输出结果
  console.log(result)
}

co(main)

也算是一个比较清晰的逻辑，这样的代码也正常运行了一段时间。

如果没有什么意外，这段代码可能还会在这里安静的躺很多年。
但是，现实总是残酷的，因为一些不可抗拒因素，必须要去调整这个逻辑。
之前调用接口传递的是图片URL地址，现在要改为直接上传二进制数据。

所以需求很简单，就是将之前的URL下载，拿到buffer，然后将buffer传到formstream实例中即可。
大致是这样的操作：

-  imageUrlList.forEach(imgUrl => {
-    form.field('image', imgUrl)
-  })

+  let imageUrlResults = yield Promise.all(imageUrlList.map(imgUrl => 
+    urllib.request(imgUrl)
+  ))
+  
+  imageUrlResults = imageUrlResults.filter(img => img && img.status === 200).map(img => img.data)
+
+  imageUrlResults.forEach(imgBuffer => {
+    form.buffer('image', imgBuffer)
+  })

下载图片 -> 过滤空数据 -> 拼接到form中去，代码看起来毫无问题。

不过在执行的时候，却出现了一个令人头大的问题。
最终调用yield urllib.request(url, options)的时候，提示接口超时了，起初还以为是网络问题，于是多执行了几次，发现还是这样，开始意识到，应该是刚才的代码改动引发的bug。

开始 debug

定位引发 bug 的代码

我习惯的调试方式，是先用最原始的方式，眼，看有哪些代码修改。
因为代码都有版本控制，所以大多数编辑器都可以很直观的看到有什么代码修改，即使编辑器中无法看到，也可以在命令行中通过git diff来查看修改。

这次的改动就是新增的一个批量下载逻辑，以及URL改为Buffer。
先用最简单粗暴的方式来确认是这些代码影响的，注释掉新增的代码，还原老代码。
结果果然是可以正常执行了，那么我们就可以断定bug就是由这些代码所导致的。

逐步还原错误代码

上边那个方式只是一个rollback，帮助确定了大致的范围。
接下来就是要缩小错误代码的范围。
一般代码改动大的时候，会有多个函数的声明，那么就按照顺序逐个解开注释，来查看运行的效果。
这次因为是比较小的逻辑调整，所以直接在一个函数中实现。
那么很简单的，在保证程序正常运行的前提下，我们就按照代码语句一行行的释放。

很幸运，在第一行代码的注释被打开后就复现了bug，也就是那一行yield Promsie.all(XXX)。
但是这个语句实际上也可以继续进行拆分，为了排除是urllib的问题，我将该行代码换为一个最基础的Promise对象：yield Promise.resolve(1)。
结果令我很吃惊，这么一个简单的Promise执行也会导致下边的请求超时。

当前的部分代码状态：

const form = new Formstream()

form.field('timestamp', moment().unix())

yield Promise.resolve(1)

const options = {
 method: 'POST',
 headers: form.headers(),
 stream: form
}

// 超时
const result = yield urllib.request(url, options)

再缩小了范围以后，进一步进行排查。
目前所剩下的代码已经不错了，唯一可能会导致请求超时的情况，可能就是发请求时的那些options参数了。
所以将options中的headers和stream都注释掉，再次执行程序后，果然可以正常访问接口（虽说会提示出错，因为必选的参数没有传递）。

那么目前我们可以得到一个结论：formstream实例+Promise调用会导致这个问题。

冷静、忏悔

接下来要做的就是深呼吸，冷静，让心率恢复平稳再进行下一步的工作。
在我得到上边的结论之后，第一时间是崩溃的，因为导致这个bug的环境还是有些复杂的，涉及到了三个第三方包，co、formstream和urllib。
而直观的去看代码，自己写的逻辑其实是很少的，所以难免会在心中开始抱怨，觉得是第三方包在搞我。
但这时候要切记「程序员修炼之道」中的一句话：

“Select” Isn’t Broken
“Select” 没有问题

所以一定要在内心告诉自己：“你所用的包都是经过了N久时间的洗礼，一定是一个很稳健的包，这个bug一定是你的问题”。

分析问题

当我们达成这个共识以后，就要开始进行问题的分析了。
首先你要了解你所使用的这几个包的作用是什么，如果能知道他们是怎么实现的那就更好了。

对于co，就是一个利用yield语法特性将Promise转换为更直观的写法罢了，没有什么额外的逻辑。
而urllib也会在每次调用request时创建一个新的client（刚开始有想过会不会是因为多次调用urllib导致的，不过用简单的Promise.resolve代替之后，这个念头也打消了）

那么矛头就指向了formstream，现在要进一步的了解它，不过通过官方文档进行查阅，并不能得到太多的有效信息。

源码阅读

源码地址

所以为了解决问题，我们需要去阅读它的源码，从你在代码中调用的那些 API 入手：

1. 构造函数
2. field
3. headers

构造函数营养并不多，就是一些简单的属性定义，并且看到了它继承自Stream，这也是为什么能够在urllib的options中直接填写它的原因，因为是一个Stream的子类。

util.inherits(FormStream, Stream);

然后就要看field函数的实现了。

FormStream.prototype.field = function (name, value) {
  if (!Buffer.isBuffer(value)) {
    // field(String, Number)
    // https://github.com/qiniu/nodejs-sdk/issues/123
    if (typeof value === 'number') {
      value = String(value);
    }
    value = new Buffer(value);
  }
  return this.buffer(name, value);
};

从代码的实现看，field也只是一个Buffer的封装处理，最终还是调用了.buffer函数。
那么我们就顺藤摸瓜，继续查看buffer函数的实现。

FormStream.prototype.buffer = function (name, buffer, filename, mimeType) {
  if (filename && !mimeType) {
    mimeType = mime.lookup(filename);
  }

  var disposition = { name: name };
  if (filename) {
    disposition.filename = filename;
  }

  var leading = this._leading(disposition, mimeType);

  this._buffers.push([leading, buffer]);

  // plus buffer length to total content-length
  this._contentLength += leading.length;
  this._contentLength += buffer.length;
  this._contentLength += NEW_LINE_BUFFER.length;

  process.nextTick(this.resume.bind(this));

  return this;
};

代码不算少，不过大多都不是这次需要关心的，大致的逻辑就是将Buffer拼接到数组中去暂存，在最后结尾的地方，发现了这样的一句代码：process.nextTick(this.resume.bind(this))。
顿时眼前一亮，重点的是那个process.nextTick，大家应该都知道，这个是在Node中实现微任务的其中一个方式，而另一种实现微任务的方式，就是用Promise。

修改代码验证猜想

拿到这样的结果以后，我觉得仿佛找到了突破口，于是尝试性的将前边的代码改为这样：

const form = new Formstream()

form.field('timestamp', moment().unix())

yield Promise.resolve(1)

const options = {
 method: 'POST',
 headers: form.headers(),
 stream: form
}

process.nextTick(() => {
  urllib.request(url, options)
})

发现，果然超时了。

从这里就能大致推断出问题的原因了。
因为看代码可以很清晰的看出，field函数在调用后，会注册一个微任务，而我们使用的yield或者process.nextTick也会注册一个微任务，但是field的先注册，所以它的一定会先执行。
那么很显而易见，问题就出现在这个resume函数中，因为resume的执行早于urllib.request，所以导致其超时。
这时候也可以同步的想一下造成request超时的情况会是什么。
只有一种可能性是比较高的，因为我们使用的是stream，而这个流的读取是需要事件来触发的，stream.on('data')、stream.on('end')，那么超时很有可能是因为程序没有正确接收到stream的事件导致的。

当然了，「程序员修炼之道」还讲过：

Don’t Assume it - Prove It
不要假定，要证明

所以为了证实猜测，需要继续阅读formstream的源码，查看resume函数究竟做了什么。
resume函数是一个很简单的一次性函数，在第一次被触发时调用drain函数。

FormStream.prototype.resume = function () {
  this.paused = false;

  if (!this._draining) {
    this._draining = true;
    this.drain();
  }

  return this;
};

那么继续查看drain函数做的是什么事情。
因为上述使用的是field，而非stream，所以在获取item的时候，肯定为空，那么这就意味着会继续调用_emitEnd函数。
而_emitEnd函数只有简单的两行代码emit('data')和emit('end')。

FormStream.prototype.drain = function () {
  console.log('start drain')
  this._emitBuffers();

  var item = this._streams.shift();
  if (item) {
    this._emitStream(item);
  } else {
    this._emitEnd();
  }

  return this;
};

FormStream.prototype._emitEnd = function () {
  this.emit('data', this._endData);
  this.emit('end');
};

看到这两行代码，终于可以证实了我们的猜想，因为stream是一个流，接收流的数据需要通过事件传递，而emit就是触发事件所使用的函数。
这也就意味着，resume函数的执行，就代表着stream发送数据的动作，在发送完毕数据后，会执行end，也就是关闭流的操作。

得出结论

到了这里，终于可以得出完整的结论：

formstream在调用field之类的函数后会注册一个微任务
微任务执行时会使用流开始发送数据，数据发送完毕后关闭流
因为在调用urllib之前还注册了一个微任务，导致urllib.request实际上是在这个微任务内部执行的
也就是说在request执行的时候，流已经关闭了，一直拿不到数据，所以就抛出异常，提示接口超时。

那么根据以上的结论，现在就知道该如何修改对应的代码。
在调用field方法之前进行下载图片资源，保证formstream.field与urllib.request之间的代码都是同步的。

let imageUrlResults = yield Promise.all(imageUrlList.map(imgUrl => 
  urllib.request(imgUrl)
))

const form = new Formstream()

form.field('timestamp', moment().unix())

imageUrlResults = imageUrlResults.filter(img => img && img.status === 200).map(img => img.data)
imageUrlResults.forEach(imgBuffer => {
  form.buffer('image', imgBuffer)
})

const options = {
 method: 'POST',
 headers: form.headers(),
 stream: form
}

yield urllib.request(url, options)

小结

这并不是一个有各种高大上名字、方法论的一个调试方式。
不过我个人觉得，它是一个非常有效的方式，而且是一个收获会非常大的调试方式。
因为在调试的过程中，你会去认真的了解你所使用的工具究竟是如何实现的，他们是否真的就像文档中所描述的那样运行。

关于上边这点，顺便吐槽一下这个包：thenify-all。
是一个不错的包，用来将普通的Error-first-callback函数转换为thenalbe函数，但是在涉及到callback会接收多个返回值的时候，该包会将所有的返回值拼接为一个数组并放入resolve中。
实际上这是很令人困惑的一点，因为根据callback返回参数的数量来区别编写代码。
而且thenable约定的规则就是返回callback中的除了error以外的第一个参数。

但是这个在文档中并没有体现，而是简单的使用readFile来举例，很容易对使用者产生误导。
一个最近的例子，就是我使用util.promisify来替换掉thenify-all的时候，发现之前的mysql.query调用莫名其妙的报错了。

// 之前的写法
const [res] = await mysqlClient.query(`SELECT XXX`)

// 现在的写法
const res = await mysqlClient.query(`SELECT XXX`)

这是因为在mysql文档中明确定义了，SELECT语句之类的会传递两个参数，第一个是查询的结果集，而第二个是字段的描述信息。
所以thenify-all就将两个参数拼接为了数组进行resolve，而在切换到了官方的实现后，就造成了使用数组解构拿到的只是结果集中的第一条数据。

最后，再简单的总结一下套路，希望能够帮到其他人：

1. 屏蔽异常代码，确定稳定复现（还原修改）
2. 逐步释放，缩小范围（一行行的删除注释）
3. 确定问题，利用基础demo来屏蔽噪音（类似前边的yield Promise.resolve(1)操作）
4. 分析原因，看文档，啃源码（了解这些代码为什么会出错）
5. 通过简单的实验来验证猜想（这时候你就能知道怎样才能避免类似的错误）