深入浅出node.js总结-模块机制（1）

• javascript先天就缺乏一项功能：模块

javasciprt 通过script标签引入代码的方式显得杂乱无章，语言自身毫无组织和约束能力。人们不得不用命名空间等方式人为地约束代码，以求达到安全和易用的目的。

• 为了让javascript能在服务端有市场，社区为javascript制定了相应的规范——CommonJS

CommonJS规范

CommonJs的出发点

javascript有以下缺点：

• ==没有模块系统==
• ==标准库较少==-比如没有文件系统、I/O流等标准的API
• ==没有标准接口==-几乎没有定义过web服务器或者数据库之类的标准统一接口
• ==缺乏包管理系统==-javascript没有自动加载和安装依赖的能力

CommonJS就是来弥补这些缺陷的

CommonJS大部分规范依旧是草案，但是为javascript开发大型应用程序指明了一条道路

• Node受到CommonJS的影响，CommonJS因Node表现优异而走入各个公司项目里，相互影响和促进

CommonJS的模块规范

分为模块引用、模块定义、模块标识

1. ==模块引用== var math = require('math');

es6已更新一套支持模块引用的语法：import。在调用require时，可以把它放在某个判断条件下，但import不行；在打包编译时，如果require里的文件模块不存在，即便逻辑上不会进入其所在的判断条件，依旧会报错。可以使用try{}catch(e){}来处理

1. ==模块定义==

• 提供了exports对象用于导出当前模块的方法或变量

export 是es6的规范，与import一同用，不要弄混了

• 一个模块里还有module对象，代表模块自身；exports是module的属性
• 在Node中，一个文件就是一个模块，将方法挂载在exports对象上作为属性即可定义导出的方式

// math.jsexports.add = function(a,b){ return a+b;}exports.sum = function(a,b){ return a+b;}复制代码// index.jsvar math = reqire('math');exports.add = function(val){ return math.add(val,1);}复制代码

1. ==模块标识==

• 指的是传给require()方法的参数，必须是符合小驼峰命名的字符串，或者以.、..开头的相对路径，或者绝对路径

每个模块具有独立的空间，互不干扰，用户不必考虑变量污染

Node的模块实现

Node没有完全按照CommonJS规范实现，做了一定的取舍并加入自身需要的特性。

• Node引入模块需经历如下3个步骤

1. ==路径分析==
2. ==文件定位==
3. ==编译执行==

• Node中模块分为两块：一类是Node提供的模块，称为==核心模块==；另一类是用户编写的模块，称为==文件模块==

1. 核心模块在编译过程中，成为二进制执行文件；Node进程启动时，部分核心模块就直接加载进内存中

开发者引入这部分核心模块时，省略了文件定位、编译执行，且在路径分析中优先判断；故，加载速度最快

1. 文件模块是在运行时动态加载，需要路径分析、文件定位、编译执行过程，速度比核心模块慢

先路径分析文件定位、最后再运行，所以前面require一个不存在的文件时，即便有判断条件，依然会报错

优先从缓存加载

• Node对引入过的模块都会进行缓存，以减少二次引入时的开销。==Node缓存的是编译和执行之后的对象==

所以，所有模块exports/export出的的东西，在内存中有且仅有一份，不受exports/export后的表达式/new之类的语句所影响

• require()方法/import语句对于相同模块的二次加载都一律采用缓存优先的方式，这是第一优先级的。核心模块的缓存检查优于文件模块的缓存检查

路径分析和文件定位

因标识符的不同形式，模块的查找和定位有不同程度的差异

1. 模块标识符分析

• 标识符分为以下几类：
• ==核心模块==，如http、fs、path
• .或..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==
• 核心模块
• 优先级仅次于缓存加载，加载速度最快
• 不能将自定义模块的标识符与核心模块标识符定义得一致，除非你换用路径的方式
• 路径形式的文件模块
• . .. /开始的标识符，均视为文件模块
• require将路径转为真实路径，以此做索引，编译执行后的结果放入缓存
• 加载速度比核心模块慢
• 自定义模块
• 特殊的文件模块，查找费时，加载速度最慢
• 
  
• “模块路径”——Node定位文件模块时定制的查找策略。模块路径是一个路径组成的数组：
• [
•  当前文件目录下的xx目录,
•  父目录下的xx目录,
•  父目录下的父目录下的xx目录,
•  沿路径向上逐级递归，直到根目录下的xx目录
• ]

类似于js的原型链或作用域链的查找方式。也正因如此，一旦路径越深，查找耗时就越多，所以加载速度最慢

1. 文件定位

有缓存的存在和前面的路径分析，文件定位相对比较简单。这里注意一些细节：

• 文件扩展名分析
• 有时标识符没有扩展名，CommonJS规范不允许不包含文件扩展名，但Node会按.js、.json、.node的顺序依次尝试
• 尝试时，会调用fs模块同步阻塞时判断文件是否存在。由于Node单线程，所以这里会引起性能问题——建议.node/.json文件加上扩展名
• 目录分析和包
• 有时没查找到文件，而是一个目录
• 
  
• Node会先找当前目录下的package.json，解析出main属性指定的文件名进行定位；如果文件名没有扩展名，则会进入扩展名分析的步骤

解析方式就是JSON.parse()

• 如果main提供的文件名有误，或者没有package.json，则查index(.js、.json、.json)
• 
  
• 还没定位成功，则按照自定义模块的模块路径 策略，去父目录查询；如果模块路径数组遍历完毕都没找到，则抛出查找失败的异常

模块编译

（这里指的都是文件模块，非核心模块） 当定位到具体文件后，Node会新建一个模块对象，将文件载入并编译。载入方法根据不同文件扩展名而区分

• .js文件：fs模块同步读取后编译执行
• .node文件：这是c/c++编写的扩展文件，通过dlopen()方法加载最后编译生成的文件
• .json文件：fs模块同步读取后用JSON.parse()解析返回结果
• 其余扩展名：当.js文件载入

编译成功的模块会缓存在Module._cache上，以文件路径作为索引

1. javascript模块的编译

• 编译过程中，Node对获取的javascript的文件内容进行了头尾包装，头部添加(function(==exports, require, module, __filename, __dirname==){\n,尾部添加\n})

__filename 完整的文件路径；__dirname 文件目录

• 包装后的代码vm原生模块的runInThisContext()执行，返回一个具体的function对象
• 
  
• 最后，将当前模块对象的exports、require()、module、文件路径和目录作为参数传入给function对象

1. 执行后exports返回给调用方，其上的任何方法与属性均可被外部调用，但是模块中的其余变量或属性不可。==以此达到模块间的作用域隔离==

这就是Node对CommonJS模块规范的实现

1. exports的误用 编写代码时，理论上只要这样写就行：

exports = function(){//My Class};复制代码

1. 但是这样写是有问题的，我们来看看编译过程：
2. 头尾包装:

(function(exports, require, module, __filename, __dirname){ exports = function(){//My Class};})复制代码

1. 看，你把形参改了。。。但是exports最后是要返回给调用方然后被外部调用的，==改形参根本不能真正改变exports对象的内容==
2. 所以，要不老老实实地写：exports.add = ...;或者写module.exports = ...
3. c/c++模块的编译

• 事实上，.node模块不需要编译，因为它是c/c++模块之后编译生成。它只需要加载和执行
• 执行中exports对象与.node模块产生脸型，返回给调用者
• 优势：执行效率高；劣势：编写门槛高

1. JSON文件的编译

• fs模块同步读取JSON文件
• JSON.parse()方法得到对象
• 赋给exports

1. 如果.json文件作为配置文件（如package.json），则不必调用fs模块去读取和解析，直接reqire()引入即可。同理它也是享受缓存的便利，二次引入时没有性能影响

核心模块

核心模块分为c/c++编写的和javascript编写的两部分

js核心模块的编译过程

编译程序会将js模块文件编译成c/c++代码

1. 转存为c/c++代码

• 将所有内置的js代码转换成c++的数组，此时js代码不可直接执行，启动Node进程后,js代码直接加载进内存，将来查找比文件模块要快得多

1. 编译js核心模块

• 经历头尾包装、执行、导出exports对象。与文件模块区别地方在于：它从内存中加载；缓存执行结果的位置

核心模块在NativeModule._cache对象上，文件模块在Module._cache对象上

（未完待续~）