Nodejs(模块机制)

在Node 中引入模块，需要经历三个步骤

路径分析
文件定位
编译执行
在Node中，模块分为两类：一类是Node提供的模块，称为核心模块;一类是用户编写的模块，称为文件模块。

核心模块部分在Node源码的编译过程中，编译进了二进制执行文件。在Node进程启动时，部分核心模块就被直接加载进内存中，所以这部分核心模块引入时，文件定位和编译执行两个步骤可以省略掉，并且在路径分析中优先判断，所以它的加载速度是最快的。
文件模块则是在运行时动态加载，需要完整的路径分析、文件定位、编译执行过程，速度比核心模块慢。

优先从缓存加载

无论是核心模块还是文件模块，require() 方法对相同模块的二次加载都一律采用缓存优先的方式，不同之处在于核心模块的缓存检查优先于文件模块的缓存检查。

路径分析和文件定位

模块标识符分析

require()方法接受一个标识符作为参数。标识符在Node中主要分为一下几类：

核心模块，例如http、fs、path等
.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，例如自定义模块

核心模块

核心模块加载优先级仅次于缓存，它在Node源码编译过程中已经编译为二进制代码，其加载过程最快

路径形式的文件模块

在分析路径模块时，require()方法会将路径转换为真实的路径，并以真实路径作为索引，将编译执行后的结果放在缓存中，文件模块给Node 指明了确切的文件位置，所以查找过程中可以节约大量时间，其加载速度慢于核心模块

自定义模块

自定义模块指的是非核心模块，也不是路径形式的标识符。它是一种特殊的文件模块，可能是一个文件或者包的形式，这类模块是加载最慢的一种。

*** Node 定位文件模块的查找策略*** 具体表现为一个路径组成的数组。可以手动尝试一下：

在任意目录下执行输入node进入node环境，然后输入module.paths

在mac 下会得到下面一个数组输出


> module.paths

[ '/Users/fanrongrong/repl/node_modules',

  '/Users/fanrongrong/node_modules',

  '/Users/node_modules',

  '/node_modules',

  '/Users/fanrongrong/.node_modules',

  '/Users/fanrongrong/.node_libraries',

  '/Users/fanrongrong/.nvm/versions/node/v8.9.3/lib/node' ]

>

模块路径的生成规则

当前文件目录下的node_modules目录
父目录下的node_modules目录
父目录的父目录下的node_modules目录，沿着路径逐级递归，直到跟目录
mac 会查找用户模块下的.node_modules和.node_libraries 目录，window会查找环境变量$HOME下的这两个目录
node 的安装目录下的node_modules (全局安装的包默认在这里，可以通过npm root -g查看路径)

文件定位

文件扩展名分析

require()在分析标识符的过程中，允许在标识符中不包含文件扩展名，这种情况下Node会按照.js、.json、.node的次序补足扩展名

目录分析和包

在分析标识符的过程中，require()通过分析文件扩展名之后，可能没有查找到对应的文件却得到了一个目录，此时Node会将目录当作一个包来处理。

包处理规则:Node在当前目录查找package.json文件，通过JSON.parse()解析出包的描述对象,从中取出main属性指定的文件名进行定位，如果文件名缺少扩展名，会进入扩展名分析步骤，如果main指定的文件名错误，或没有package.json文件，Node会将index当作默认文件名,然后依次查找index.js、index.json、index.node，如果目录分析中没有定位到任何文件，在自定义模块进入下一个模块的路径分析，如果模块的路径数组都遍历完依然没有找的目标文件，则会抛出查找失败的异常。

模块编译

去看源码
Node会新建一个模块对象，然后根据路径载入并编译，对于不同的文件扩展名，载入的方式也不同。

.js 文件。通过fs模块同步读取文件后编译执行
.node 文件。这是用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。通过fs模块同步读取文件后，用JSON.parse()解析返回结果
其余文件均当作js文件引入

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。
其中，Module._extensions 会被赋值给require()的extensions属性。通过console(require.extensions)可以查看已有的加载方式；

JavaScript模块的编译

在编译过程中，Node对获取的JavaScript 文件内容进行包装，如下：

(function (exports, require, module,  __filename, __dirname) {
  var math = require('math')
  exports.area = function () {
    return Math.PI * radius * radius2
  }
})

包与NPM

包结构

package.json: 包描述文件
bin : 存放可执行二进制文件目录
lib: 存放JavaScript 代码的目录

包描述文件

main 模块引入方法require方法会优先检查这个字段，并将它入口，如果不存在就查找index.js、index.node、index.json
bin 配置好bin 字段当npm install 包名 -g 时可以将脚本添加到执行路径中

安装依赖包

全局安装模式

根据bin字段的配置，将实际的脚本链接到与node 可执行文件相同的路径下：

"bin": {
  "express": "./bin/express"
}

通过全局安装的模块都会被安装到一个统一目录下，一搬都是node的安装目录下的lib/node_modules 下

node的包引用

node commonjs 规范引用包方式

node 在8.0版之前都是遵循commenjs 规范进行的包引用（exports/module.exprots, require）
exports是module.exports 的一个引用，所以导出时可以使用exports.xxxx = xxx 的方式，而不能使用exports = xxxx的方式，可以使用module.exports = xxx的方式
这种方式是运行时加载，换句话说是在 NodeJS 脚本执行时才加载进来

node 8.0 之后加入ES方式的引用包方式（import, export）

使用ES方式需要在启动node时加入参数 --experimental-modules
这种方式引用是在静态分析时候就确定了引用关系，就像目标模块建立了一个符号链接，或者说建立了一个指针。这种加载方式加载效率应该略高于 CommonJS。
例子：

// a.js
var n = 3;
exports.n = 3
exports.add = () => {
  n++;
}
// b.js
var mod = require('./a.js');
console.log(mod.n);
mod.add();
console.log(mod.n);

// a.mjs
export let n = 3;
export let add = () => {
  n++;
}
// b.mjs
import {
    n,
    add
} from './a.mjs'
console.log(n);
add();
console.log(n);