nodejs系统学习（一）——模块机制

暮桥
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前言

本文主要是希望对node的知识点做一个整理，之前学习的比较散，难免会有疏漏，希望可以通过文章进行一个系统的梳理和学习，同时也会将一些面试题整理进来加强学习。关于node的基本介绍就不多赘述，直接从知识点开始，本文是系列的第一篇——模块机制。

模块规范

Commonjs

在 es6规范 中的 import 普及之前，JavaScript有一个先天不足的地方就是缺少模块系统，而早期CommonJs规范对Node的影响极大，同时Node的火爆也进一步促进了CommonJs的发展。
Node应用采用模块组成，使用CommonJs的模块规范，CommonJs模块规范特点如下:

  • 每个文件就是一个模块，有独立作用域，运行在自己的作用域，不会污染全局作用域
  • 模块第一次加载后会缓存，以后再加载会默认读取缓存结果，需要重新加载必须清除缓存
  • 模块加载的顺序，按照其在代码中出现的顺序。

CoomonJs模块规范包括三个核心部分：

  • 模块引用
var Math = require('math');
  • 模块定义
// math.js
function math () {
	...
}
module.exports = math
  • 模块标识
    模块标识就是require() 括号内的参数

module对象

在 Node 中每个文件都是一个模块，每个模块都是有 Node 提供的 Module构建函数 生成的对象实例。
例子：

var math = require('fs');
console.log(module);

// 返回结果
Module {
  id: '.',
  exports: {},
  parent: null,
  filename: '/Users/jeffrey/Desktop/mySpace/debugStudy/app.js',
  loaded: false,
  children: [],
  paths:
   [ '/Users/jeffrey/Desktop/mySpace/debugStudy/node_modules',
     '/Users/jeffrey/Desktop/mySpace/node_modules',
     '/Users/jeffrey/Desktop/node_modules',
     '/Users/jeffrey/node_modules',
     '/Users/node_modules',
     '/node_modules' ] 
}
  • module.id 模块的识别符，通常是带有绝对路径的模块文件名。
  • module.filename 模块的文件名，带有绝对路径。
  • module.loaded 返回一个布尔值，表示模块是否已经完成加载。
  • module.parent 返回一个对象，表示调用该模块的模块。
  • module.children 返回一个数组，表示该模块要用到的其他模块。
  • module.exports 表示模块对外输出的值。

我们经常会遇到的一个问题：exports 和 module.exports 的区别（面试题），记住并理解以下几点即可

  • 初始状态下，模块的全局变量 exports 是 module.exports 的同一个引用
  • require 引用模块后，返回的是 module.exports
  • exports.something = something 相当于在module.exports 上面直接挂属性
  • exports = something 相当于给exports重新赋值，也就断了和module.exports的联系，
  • module.exports = something 相当于给module.exports 重新赋值，也与exports断了联系

模块分类

核心模块

Node程序自身提供的模块
在node源代码编译的过程中，就编译进了二进制执行文件，属于安装包的一部分。在node进程启动时，部分核心模块会被直接加载进内存，因此，这部分核心模块的引入不需要文件定位和编译执行，并且优先进行路径分析，所以核心模块加载速度最快。如果想要提高自己的node的加载速度，可以把自己的包，写入到安装包装中，使之变成核心模块。

文件模块

用户自己编写的模块和网络上的第三方模块 文件模块是在运行时动态加载的，需要完整的路径分析、文件定位、编译执行的过程，加载速度比核心模块加载的速度要慢。

加载策略

Node中对模块进行加载主要经过 路径分析 --> 文件定位 --> 载入执行 的过程

路径分析

之前提到的CommonJs规范中模块标识可以有多种形式

  • 核心模块：如http、fs、path等。
  • .或者/开始的相对路径文件模块。
  • 以/开始的绝对路径文件模块。
  • 非路径形式的文件模块

Node会根据以上几种不同的情况，制定不同的加载策略

文件定位

  • 核心模块
    它在node的源代码编辑过程中已经编译为二进制代码，如果模块不以 . 或者/ 为开头如果发现有该核心模块会直接执行核心模块。
  • .或者/开头
    表示加载的是一个位于绝对路径或者相对路径的模块文件，会按照路径进行查找同时Node会尝试为文件名添加.js、.json、.node后，再去搜索。.js件会以文本格式的JavaScript脚本文件解析，.json文件会以JSON格式的文本文件解析，.node文件会以编译后的二进制文件解析。
  • 文件模块
    通常这种情况是目录的加载，require发现参数字符串指向一个目录以后，会自动查看该目录的package.json文件，然后加载main字段指定的入口文件。如果package.json文件没有main字段，或者根本就没有package.json文件，则会加载该目录下的index.js文件或index.node文件。

整理过程如下： （图片转载自www.cnblogs.com/misscai/p/1…

缓存

获取到模块地址后，Node就开始载入模块，载入后会将模块缓存起来，如果再次加载该模块，Node会优先判断模块是否存在缓存中，如果再缓存中就直接返回缓存的结果，所以如果想重新加载需要删除缓存

// 删除指定模块的缓存  
delete require.cache[moduleName];

// 删除所有模块的缓存
Object.keys(require.cache).forEach(function(key){deleterequire.cache[key];})

循环依赖

经常会遇到a.js 依赖 b.js 而 b.js 依赖 a.js 的问题（面试题）

// a.js
var b = require('./b');           // step1
console.log('b:' +  b.name);      // step5
exports.name = 'a';               // step6

// b.js
var a = require('./a');           // step2
console.log('a:' + a.name);       // step3
exports.name = 'b';               // step4

node a

// 返回结果
a:undefined
b:b

这段代码的执行顺序是按照上面注释的 step1-6来执行的，当node a 执行的时候，node就给a创建了一个module对象存储到了cache中，执行到step1时 开始加载 b.js，执行到 step2 时 读取了a存储在cache中的对象，但是此时a还没有执行到exports.name = 'a' 所以导出去的是一个空对象也就没有值。

所以没有陷入死循环的根本原因是：node加载模块时一开始就创建了module对象并赋予到内存中，然后再通过执行exports操作或者module.exports操作 给 module.exports赋值。

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