模块加载与运行原理

1.CommonJS规范

Node与浏览器以及W3C组织、CommonJS组织、ES之间的关系

（1）导出：exports和module.exports

    * exports：将要导出的对象作为其属性即可，只能导出实例化对象，若为特定的类型则会切断和module.exports的联系，因为exports是指向module.exports的一个引用；

    * module.exports：require()返回的是module.exports导出的结果；

若x是require该文件的结果变量，则x.a的结果是2

注：exports -> {} <- module.exports，初始值是一个空对象；

（2）导入：require()

* 优先级：缓存加载(node缓存的是编译和执行后的对象，浏览器缓存的是文件) —》核心模块加载—》文件模块加载；

* 导入步骤：路径分析—》文件定位—》编译执行

2.Node运行原理

（1）当输入node xx.js执行.js文件时干了什么？

* 调用node项目的src/node_main.cc入口文件：区分运行环境是windows环境和*nix环境，调用node::start()方法进入src/node.cc文件中；

以UNIX环境为例的main()函数

* 进入src/node.cc文件中：Start() —》StartNodeInstance() —》LoadEnvironment()：将bootstrap_node.js文件封装在一个function中，通过f->call()进入bootstrap_node.js文件实现xx.js的加载、编译和执行；

引入并调用bootStrap_node.js文件

process.arg[1]取出文件名xx.js->path.resolve()解析文件路径->run(Module.runMain)编译执行xx.js

综上：node xx.js启动一个文件就是require(xx.js)；

3.模块加载原理

（1）模块实例：文本模块与核心模块的模块实例区别：

文本模块实例的构造函数

js核心模块实例的构造函数

（1）require()源码在lib/module.js中：

Module的原型链上，每个模块实例都有一个require()方法，其内部调用Module._load()方法

（2）Module._load()：require()实现的原理：确定绝对路径（Module._resolveFilename()）+加载（根据返回的模块标识符：优先缓存->NativeModule.require()/tryModuleLoad()）；

Module._cache()将new的模块实例缓存

* Module._resolveFilename()：确定模块的绝对路径，以它作为模块的标识符；

举例说明Module._findPath()过程如下：

 * 模块加载：分核心模块和文本模块：

1）核心模块：NativeModule.require()加载；

    js核心模块：process.binding('natives')从内存中读取，再编译执行；

    c/c++核心模块：process.binding(内建模块名)通过get_builtin_module()从内存中读取直接执行；

 2）文件模块：module.load()：node会新建一个模块对象，然后根据绝对路径载入并编译执行，将结果缓存；

针对不同文件模块有不同的载入方法

js文件模块：通过fs.readFileSync()载入

JSON文件模块：通过JSON.parse()载入

.node文件模块：通过process.dlopen()得到编译后的可执行文件

4.模块的编译执行：调用具体的编译方式将文件执行后返回给调用者

（1）核心模块：在node项目创建时通过node.gyp将所有的c/c++文件编译为二进制文件存储在node内存中(这不属于require()时的操作了)；js核心模块在require()时还需要编译一次，而c/c++核心模块就不需要了；

* js核心模块：

1）node项目创建时的编译—转为c/c++代码：采用V8的js2c.py库将所有的js模块文件代码以字符串形式存储在c++的数组中，生成node.natives.h头文件；启动node进程时，js模块文件代码以字符串形式直接加载进内存中；

2）NativeModule.require()：通过模块id做索引从natives数组中取出js核心模块的源码，再通过wrapper()头尾包装()，执行和导出exports对象，将其编译结果缓存到NativeModule._cache对象上；

* c/c++核心模块：编译过程在node项目创建时(生成node.exe)，通过node_module_struct结构体定义到node命名空间(就知道了有哪些内建模块了)，在.h头文件里将内建模块统一放进node_module_list的数组中，然后被编译进二进制文件加载进node内存中；

（2）文本模块：只有.js文件需要编译；

      .js文件：其过程和js核心模块第二次编译几乎一样；

      .node文件：是c/c++扩展文件编译后的结果：与c/c++核心模块编译类似(通过node-gyp)，只是不需要写入node命名空间，在require()前都已经编译好了，加载之后不需要编译了，直接执行之后就可以被外部调用了；