手写一个 ts-node 来深入理解它的原理
当我们用 Typesript 来写 Node.js 的代码，写完代码之后要用 tsc 作编译，之后再用 Node.js 来跑，这样比较麻烦，所以我们会用 ts-node 来直接跑 ts 代码，省去了编译阶段。
有没有觉得很神奇，ts-node 怎么做到的直接跑 ts 代码的？
其实原理并不难，今天我们来实现一个 ts-node 吧。
相关基础
实现 ts-node 需要 3 方面的基础知识：
require hook repl 模块、vm 模块 ts compiler api
我们先学下这些基础
require hook
Node.js 当 require 一个 js 模块的时候，内部会分别调用 Module.load、 Module._extensions['.js']，Module._compile 这三个方法，然后才是执行。
同理，ts 模块、json 模块等也是一样的流程，那么我们只需要修改 Module._extensions[扩展名] 的方法，就能达到 hook 的目的：
require.extensions['.ts'] = function(module, filename) {
// 修改代码
module._compile(修改后的代码, filename);
}
比如上面我们注册了 ts 的处理函数，这样当处理 ts 模块时就会调用这个方法，所以我们在这里面做编译就可以了，这就是 ts-node 能够直接执行 ts 的原理。
repl 模块
Node.js 提供了 repl 模块可以创建 Read、Evaluate、Print、Loop 的命令行交互环境，就是那种一问一答的方式。ts-node 也支持 repl 的模式，可以直接写 ts 代码然后执行，原理就是基于 repl 模块做的扩展。
repl 的 api 是这样的：通过 start 方法来创建一个 repl 的交互，可以指定提示符 prompt，可以自己实现 eval 的处理逻辑：
const repl = require('repl');
const r = repl.start({
prompt: '- . - > ',
eval: myEval
});
function myEval(cmd, context, filename, callback) {
// 对输入的命令做处理
callback(null, 处理后的内容);
}
repl 的执行时有一个上下文的，在这里就是 r.context，我们在这个上下文里执行代码要使用 vm 模块：
const vm = require('vm');
const res = vm.runInContext(要执行的代码, r.context);
这两个模块结合，就可以实现一问一答的命令行交互，而且 ts 的编译也可以放在 eval 的时候做，这样就实现了直接执行 ts 代码。
ts compiler api
ts 的编译我们主要是使用 tsc 的命令行工具，但其实它同样也提供了编译的 api，叫做 ts compiler api。我们做工具的时候就需要直接调用 compiler api 来做编译。
转换 ts 代码为 js 代码的 api 是这个：
const { outputText } = ts.transpileModule(ts代码, {
compilerOptions: {
strict: false,
sourceMap: false,
// 其他编译选项
}
});
当然，ts 也提供了类型检查的 api，因为参数比较多，我们后面一篇文章再做展开，这里只了解 transpileModule 的 api 就够了。
了解了 require hook、repl 和 vm、ts compiler api 这三方面的知识之后，ts-node 的实现原理就呼之欲出了，接下来我们就来实现一下。
实现 ts-node
直接执行的模式
我们可以使用 ts-node + 某个 ts 文件，来直接执行这个 ts 文件，它的原理就是修改了 require hook，也就是 Module._extensions['.ts'] 来实现的。
在 require hook 里面做 ts 的编译，然后后面直接执行编译后的 js，这样就能达到直接执行 ts 文件的效果。
所以我们重写 Module._extensions['.ts'] 方法，在里面读取文件内容，然后调用 ts.transpileModule 来把 ts 转成 js，之后调用 Module._compile 来处理编译后的 js。
这样，我们就可以直接执行 ts 模块了，具体的模块路径是通过命令行参数执行的，可以用 process.argv 来取。
const path = require('path');
const ts = require('typescript');
const fs = require('fs');
const filePath = process.argv[2];
require.extensions['.ts'] = function(module, filename) {
const fileFullPath = path.resolve(__dirname, filename);
const content = fs.readFileSync(fileFullPath, 'utf-8');
const { outputText } = ts.transpileModule(content, {
compilerOptions: require('./tsconfig.json')
});
module._compile(outputText, filename);
}
require(filePath);
我们准备一个这样的 ts 文件 test.ts：
const a = 1;
const b = 2;
function add(a: number, b: number): number {
return a + b;
}
console.log(add(a, b));
然后用这个工具 hook.js 来跑：
可以看到，成功的执行了 ts，这就是 ts-node 的原理。
当然，细节的逻辑还有很多，但是最主要的原理就是 require hook + ts compiler api。
repl 模式
ts-node 支持启动一个 repl 的环境，交互式的输入 ts 代码然后执行，它的原理就是基于 Node.js 提供的 repl 模块做的扩展，在自定义的 eval 函数里面做了 ts 的编译，然后使用 vm.runInContext 的 api 在 repl 的上下文中执行 js 代码。
我们也启动一个 repl 的环境，设置提示符和自定义的 eval 实现。
const repl = require('repl');
const r = repl.start({
prompt: '- . - > ',
eval: myEval
});
function myEval(cmd, context, filename, callback) {
}
eval 的实现就是编译 ts 代码为 js，然后用 vm.runInContext 来执行编译后的 js 代码，执行的 context 指定为 repl 的 context：
function myEval(cmd, context, filename, callback) {
const { outputText } = ts.transpileModule(cmd, {
compilerOptions: {
strict: false,
sourceMap: false
}
});
const res = vm.runInContext(outputText, r.context);
callback(null, res);
}
同时，我们还可以对 repl 的 context 做一些扩展，比如注入一个 who 的环境变量：
Object.defineProperty(r.context, 'who', {
configurable: false,
enumerable: true,
value: '神说要有光'
});
我们来测试下效果：
可以看到，执行后启动了一个 repl 环境，提示符修改成了 -.- >，可以直接执行 ts 代码，还可以访问全局变量 who。
这就是 ts-node 的 repl 模式的大概原理：repl + vm + ts compiler api。
全部代码如下：
const repl = require('repl');
const ts = require('typescript');
const vm = require('vm');
const r = repl.start({
prompt: '- . - > ',
eval: myEval
});
Object.defineProperty(r.context, 'who', {
configurable: false,
enumerable: true,
value: '神说要有光'
});
function myEval(cmd, context, filename, callback) {
const { outputText } = ts.transpileModule(cmd, {
compilerOptions: {
strict: false,
sourceMap: false
}
});
const res = vm.runInContext(outputText, r.context);
callback(null, res);
}
总结
ts-node 可以直接执行 ts 代码，不需要手动编译，为了深入理解它，我们我们实现了一个简易 ts-node，支持了直接执行和 repl 模式。
直接执行的原理是通过 require hook，也就是 Module._extensions[ext] 里通过 ts compiler api 对代码做转换，之后再执行，这样的效果就是可以直接执行 ts 代码。
repl 的原理是基于 Node.js 的 repl 模块做的扩展，可以定制提示符、上下文、eval 逻辑等，我们在 eval 里用 ts compiler api 做了编译，然后通过 vm.runInContext 在 repl 的 context 中执行编译后的 js。这样的效果就是可以在 repl 里直接执行 ts 代码。
当然，完整的 ts-node 还有很多细节，但是大概的原理我们已经懂了，而且还学到了 require hook、repl 和 vm 模块、 ts compiler api 等知识。
题外话
其实 ts-node 的原理是应一个同学的要求写的，大家有想读的 nodejs 工具的源码也可以告诉我呀(可以加我微信)，无偿提供源码带读 + 简易实现的服务，不过会做一些筛选。