前端小白对Node的理解(一)

新时代农名工小陈
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小知识，大挑战！本文正在参与“程序员必备小知识”创作活动。

前言：

作为入门小白，Node的学习十分重要。前段时间看了下有关Node的知识，在这里做一个总结。

Node.js与Chrome V8

讲到Node不得不提的是V8引擎了。而Chrome浏览器也是V8引擎，他们在结构上都是基于事件驱动的异步架构。区别在于浏览器是通过事件驱动服务界面交互；Node是通过事件驱动服务I/O;

Node 的四大特性

  1. 异步I/O； 读取文件的耗时取决于最慢的文件读取耗时。
  2. 事件与回调函数（基于事件驱动）；
  3. 单线程；
  4. 跨平台；

模块机制

首先了解一下JavaScript的变迁： 工具类库(浏览器兼容)---->组件库(功能模块)---->前端框架(功能模块组织)---->前端应用(业务模块组织)
我们发现JavaScript天生缺乏 模块。所以引出了CommonJS规范(希望Javascript可以在任何地方运行)

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CommonJS的模块规范

主要分为：模块引用、模块定义、模块标识。

1. 模块引用

require()方法：接受模块标识，以此引入模块的API到当前上下文

var math = require('math')

2.模块定义

exports对象用于导出当前模块的方法或变量。

module对象代表模块自身

exports.add= function(){
//............
}

3.模块标识

其实就是传递给require()方法的参数，必须符合小驼峰命名的字符串，路径以 . 或者..的相对路径或绝对路径，可以没有后缀名。

Node的模块实现

node中引入模块的三个步骤

1.路径分析；2.文件定位3. 编译执行

Node中模块分为两类：

核心模块：Node提供的模块。

在node源码的编译过程中，编译进了二进制文件。在node进程启动时，核心模块被直接加载进内存，不需要文件定位和编译执行，在路径分析中优先判断，所以加载速度是最快的。

文件模块：用户编写的模块。

在运行时动态加载，需要完整的路径分析、文件定位、编译执行。速度比核心模块慢。

模块加载详细过程

1. 优先从缓存加载

和前端浏览器缓存静态脚本一样，node对引入过的模块会进行缓存。

不同：浏览器缓存文件，Node缓存编译和执行之后的对象

核心模块的缓存优先于文件模块缓存。

2. 路径分析和文件定位

2.1 模块标识符分析

模块标识符分类

  • 核心模块：如http\fs\path\
  • . / .. 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，如自定义的connect模块。放在node_modules目录下，查找最费时。

2.2 文件定位

  • 文件扩展名分析

  • 目录分析和包

    Node在当前目录下查找package.json(CommonJS包规范定义的包描述文件)----->通过JSON.pase()解析包描述对象 ----->从中取出main属性指定的文件名进行定位。

    若main属性指定的文件名错误，或者没有package.json文件，Node会将index当作默认文件名，依次查找 index.js、index.node、index.json

2.3 模块编译

不同文件扩展名，载入方法也有所不同。

  • .js 文件 -----fs模块同步读取后编译执行
  • .node 文件 --------- 用C/C++编写的扩展名，通过dlopen()方法加载最后编译生成的文件
  • .josn 文件 -----首先fs模块同步读取文件后，用JSON.parse()解析返回结果
  • 其余扩展名，当作js文件载入

注意： 每一个编译成功的模块都会将其文件路径作为索引缓存在Module._cache对象上，提高二次引入的性能

1. Javascript模块的编译

如果直接把定义的模块的过程放在浏览器，会存在污染全局变量的情况。

事实上，Node对获取的JavaScript文件进行了包装。

(function (exports,require,module,__filename,__dirname){
  //....
})

每个模块文件进行作用域隔离。

包装后通过 vm原生模块runInThisContext()方法执行，返回一个具体的function对象。最后，exports,require,module,__filename,__dirname作为参数传递给function执行

为什么存在exports的情况下，还存在module.exports?

exports对象是通过形参的方式传入的，直接赋值形参 会改变形参的引入。

如果要require引入一个类的效果，复制给module.exports 对象

2. C/C++模块的编译

Node调用process.dlopen()方法进行加载和执行。 .node 文件是编写C/C++模块之后编译生成的，不需要编译，只要加载和执行。所以执行效率高，但编写门槛比JavaScript高。

3. JSON文件的编译

1.fs模块读取JSON文件----》2. 调用JSON.parse()得到对象------》3. 赋给模块对象的export供外部调用

以上三种的文件模块的编译，即用户写的模块。

3. 核心模块

分为C/C++ 编写(放在Node的src目录)和JavaScript编写 (放在Node的lib目录)两部分，

3.1 JavaScript核心模块的编译过程

  1. 转存为 C/C++代码

    V8 js2c.py工具 ，内置js代码---->转换成C++数组 -----》生成node_natives.h文件

  2. 编译JavaScript核心模块

    获取源代码的方式从内存中加载

3.2 C/C++核心模块的编译过程

纯C/C++编写的部分统一称为内建模块，用户不直接调用。例如：Node中的buffer,crypto,evals,fs,os等模块都是部分通过C/C++编写的。

内建模块的优势：

  1. 由C/C++编写，性能优于脚本语言。
  2. 在文件编译时，内建模块会编译进二进制文件。Node执行时，会直接被加载进内存，不需要做标识符定位、文件定位、编译等，直接就可以执行。

依赖层级关系：

内建模块(C/C++)----->核心模块(JavaScript)------>文件模块

注：文件模块调用核心模块即可。核心模块基本都封装了内建模块

通常脚本语言的开发速度优于静态语言，但性能弱于静态语言，所以Node采用这种复合模式，找到了一个平衡点。

总结：

以上是我对Node的初认识和有关模块的知识。这只是Node的一小部分，今后还需继续学习，多总结，多成长。

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