Nodejs模塊機制介紹

這篇文章主要講解了“Nodejs模塊機制介紹”，文中的講解內容簡單清晰，易于學習與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學習“Nodejs模塊機制介紹”吧！

Node應用由模塊組成，其模塊系統借鑒了CommonJS模塊規范，但是并未完全按照規范實現，而是根據自身需求增加了一些特性，算是CommonJS模塊規范的一個變種。

CommonJS概述

CommonJS是社區提出的一種JavaScript模塊化規范，可以說是JS模塊化歷程中最重要的一塊里程碑，它構造了一個美好的愿景——JS能夠在任何地方運行，但其實由于它的模塊是同步加載的，只適合在服務端等其他本地環境，并不適合瀏覽器端等需要異步加載資源的地方。

為了能讓JS能夠在任何地方運行，CommonJS制定了一些接口規范，這些接口覆蓋了模塊、二進制、Buffer、字符集編碼、I/O流、進程環境、文件系統、socket、單元測試、web服務器、網關、包管理等等，雖然大部分都處于草案階段，但是其深深影響了Node的發展。

下圖表示了Node與瀏覽器、W3C、CommonJS以及ECMAScript之間的關系，摘自 《深入淺出NodeJS》

CommonJS的模塊規范

CommonJS的模塊主要由模塊引用、模塊定義和模塊標識三部分組成。

模塊標識

模塊標識對于每個模塊來說是唯一的，是它被引用時的依據，它必須是符合小駝峰命名的字符串，或者是文件的相對路徑或絕對路徑。

require('fs')// fs是內建模塊，執行時會被直接載入內存，無須路徑標識
require('./moduleA')//導入當前目錄的moduleA
require('../moduleB')// 導入上一個目錄的moduleB
require('C://moduleC')// 絕對路徑導入moduleC

模塊引用

使用require()來引用一個模塊，這個方法接受一個模塊標識作為參數，以此引入一個模塊的API到當前上下文中。

const fs = require('fs')// 引入內建的fs模塊

模塊定義

有導入自然也有導出，要將當前上下文中的方法或變量作為模塊導出，需要使用內建的module.exports對象，它是模塊導出的唯一出口。

CommonJS規范規定，每個模塊內部，module變量代表當前模塊。這個變量是一個對象，它的exports屬性（即module.exports）是對外的接口。加載某個模塊，其實是加載該模塊的module.exports屬性。

// moduleA.js模塊
let moduleA = {
    name:"moduleA"
}
module.exports = {
    moduleA
}

// moduleB.js模塊
// 導入moduleA
const {moduleA} = require('./moduleA')

CommonJS模塊的特點如下：

• 每個模塊具有獨立的上下文，模塊內的代碼獨立執行，不會污染全局作用域。

• 模塊可以被多次加載，但是只會在第一次加載時運行，運行結果會被緩存，后續再加載相同模塊會直接讀取緩存結果，緩存存儲在module.cache中

• 模塊的加載按代碼順序執行。

Node的模塊實現

Node導入模塊需要經歷3個步驟：路徑分析 -> 文件定位 -> 編譯執行:

• 路徑分析：根據模塊標識分析模塊類型。

• 文件定位：根據模塊類型和模塊標識符找到模塊所處位置。

• 編譯執行：將文件編譯成機器碼執行，中間需要經過一系列轉化。

模塊類型分為內建模塊和用戶模塊：

• 內建模塊:內建模塊由Node提供，已經被編譯成二進制執行文件，在node執行時，內建模塊會被直接載入內存，因此我們可以直接引入，它的加載速度很快，因為它不需要經過文件定位和編譯執行這2個步驟。

• 文件模塊：使用js或C++等編寫的擴展模塊，執行時需要先被編譯成二進制機器碼。需要經過上述三大步驟。

模塊緩存

不管是內建模塊還是文件模塊，node在第一次加載后都會將結果緩存起來，下次加載相同模塊時，會先從緩存中查找，如果能查找到則直接從緩存中讀取，緩存的結果是模塊編譯和執行后的對象，是所有模塊中加載最快的。

路徑分析

路徑分析依據的是模塊標識符，模塊標識符有以下幾種類型：

• 內建模塊標識，例如fs，path等，不需要編譯，node運行時被直接載入內存等待導入。

• 相對路徑模塊標識：使用相對路徑描述的文件模塊

• 絕對路徑模塊標識：使用絕對路徑描述的文件模塊

• 自定義模塊標識：通常是node_modules中的包，引入時也不需要寫路徑描述，node有一套算法來尋找，是所有模塊標識中分析速度最慢的。

文件定位

文件定位主要包括文件擴展名分析、目錄和包的處理。如果文件定位結束時都沒找到任何文件，則會拋出文件查找失敗的異常。

文件擴展名分析

由于模塊標識可以不添加文件擴展名，因此Node會按.js、.json、.node的次序依次補足擴展名來嘗試加載，嘗試加載的過程需要調用fs模塊同步阻塞式地判斷文件是否存在，因此為了提高性能，可以在使用require()導入模塊時，參數帶上文件擴展名，這樣會加快文件定位速度。

目錄、包的處理

在分析文件擴展名時，可能得到的是一個目錄，此時Node會將其作為一個包處理，用查找包的規則來查找：在當前目錄下查找package.json，獲得其中定義的main屬性指定的文件名，以它來作為查找的入口，如果沒有package.json，則默認將目錄下的index當前默認文件名，然后依次查找index.js、index.json、index.node。

編譯執行

編譯和執行是模塊導入的最后一個步驟，node會先創建一個Module實例，代表當前模塊。它有以下屬性：

• module.id 模塊的識別符，通常是帶有絕對路徑的模塊文件名。

• module.filename 模塊的文件名，帶有絕對路徑。

• module.loaded 返回一個布爾值，表示模塊是否已經完成加載。

• module.parent 返回一個對象，表示調用該模塊的模塊。

• module.children 返回一個數組，表示該模塊要用到的其他模塊。

• module.exports 表示模塊對外輸出的值。

通過文件定位得到的信息，Node再載入文件并編譯。對于不同的文件擴展名，其載入方法也有所不同：

• .js文件：通過fs模塊同步讀取文件后編譯執行。

• .node文件：這是C/C++編寫的擴展文件，通過dlopen()方法加載。

• .json文件：通過fs模塊讀取后，用JSON.parse()解析返回結果。

• 其余擴展名一律當.js文件載入

每一個載入的模塊都會被緩存，可以通過require.cache來查看。

使用ES-Module

目前，在node中使用ES-Module屬于實驗性功能，從8.5開始支持，執行時需要加上--experimental-modules參數。從12.17.0 LTS開始，去掉了--experimental-modules ，現在可以通過使用.mjs文件代替.js文件或在package.json中指定 type 為 module 兩種方式使用。

// package.json
{ 
    "name": "esm-project", 
    "version": "1.0.0", 
    "main": "index.js", 
    "type": "module", 
    ... 
}

ES-Module相比于CommonJS的Module機制，最大不同是ES-Module對導出模塊的變量、對象是動態引用，而且是在編譯階段暴露模塊的導入接口，因此可以進行靜態分析；而CommonJS-Module是運行時同步加載，且輸出的是導出模塊的淺拷貝。除此之外，ES-Module支持加載CommonJS-Module，而反過來則不行。

其次，Node 規定 ES6 模塊之中不能使用 CommonJS 模塊的特有的一些內部變量，這是因為ES-Module頂層this指向undefined，CommonJS模塊的頂層this指向當前模塊，而這些內部變量作為頂層變量能被直接使用。

CommonJS的內部變量有：

• arguments

• require

• module

• exportsm

• __filename

• __dirname

總結

• Node模塊的加載是同步的，只有加載完成，才能執行后面的操作。

• 每一個文件就是一個模塊，有自己的作用域。每個模塊內部，module對象代表了當前模塊，它的exports屬性作為當前模塊的導出接口。

• 導入的模塊是導出模塊的一個淺拷貝。

感謝各位的閱讀，以上就是“Nodejs模塊機制介紹”的內容了，經過本文的學習后，相信大家對Nodejs模塊機制介紹這一問題有了更深刻的體會，具體使用情況還需要大家實踐驗證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關知識點的文章，歡迎關注！