【前端100问】Q20：介绍下 npm 模块安装机制，为什么输入 npm install 就可以自动安装对应的模块？

写在前面

此系列来源于开源项目：前端 100 问：能搞懂 80%的请把简历给我
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介绍下 npm 模块安装机制，为什么输入 npm install 就可以自动安装对应的模块？

正文回答

1. npm 模块安装机制

• 发出 npm install 命令
• 查询 node_modules 目录之中是否已经存在指定模块
  • 若存在，不再重新安装
  • 若不存在
    • npm 向 registry 查询模块压缩包的网址
    • 下载压缩包，存放在根目录下的.npm 目录里
    • 解压压缩包到当前项目的 node_modules 目录

2. npm 实现原理

输入 npm install 命令并敲下回车后，会经历如下几个阶段（以 npm 5.5.1 为例）

执行工程自身 preinstall

当前 npm 工程如果定义了 preinstall 钩子此时会被执行。

确定首层依赖模块

首先需要做的是确定工程中的首层依赖，也就是 dependencies 和 devDependencies 属性中直接指定的模块（假设此时没有添加 npm install 参数）。

工程本身是整棵依赖树的根节点，每个首层依赖模块都是根节点下面的一棵子树，npm 会开启多进程从每个首层依赖模块开始逐步寻找更深层级的节点。

获取模块

获取模块是一个递归的过程，分为以下几步：

• 获取模块信息。在下载一个模块之前，首先要确定其版本，这是因为 package.json 中往往是 semantic version（semver，语义化版本）。此时如果版本描述文件（npm-shrinkwrap.json 或 package-lock.json）中有该模块信息直接拿即可，如果没有则从仓库获取。如 packaeg.json 中某个包的版本是 ^1.1.0，npm 就会去仓库中获取符合 1.x.x 形式的最新版本。
• 获取模块实体。上一步会获取到模块的压缩包地址（resolved 字段），npm 会用此地址检查本地缓存，缓存中有就直接拿，如果没有则从仓库下载。
• 查找该模块依赖，如果有依赖则回到第 1 步，如果没有则停止。

模块扁平化（dedupe）

上一步获取到的是一棵完整的依赖树，其中可能包含大量重复模块。比如 A 模块依赖于 loadsh，B 模块同样依赖于 lodash。

在 npm3 以前会严格按照依赖树的结构进行安装，因此会造成模块冗余。

从 npm3 开始默认加入了一个 dedupe 的过程。它会遍历所有节点，逐个将模块放在根节点下面，也就是 node-modules 的第一层。当发现有重复模块时，则将其丢弃。

这里需要对重复模块进行一个定义，它指的是模块名相同且 semver 兼容。每个 semver 都对应一段版本允许范围，如果两个模块的版本允许范围存在交集，那么就可以得到一个兼容版本，而不必版本号完全一致，这可以使更多冗余模块在 dedupe 过程中被去掉。

比如 node-modules 下 foo 模块依赖 lodash@^1.0.0，bar 模块依赖 lodash@^1.1.0，则 ^1.1.0 为兼容版本。

而当 foo 依赖 lodash@^2.0.0，bar 依赖 lodash@^1.1.0，则依据 semver 的规则，二者不存在兼容版本。会将一个版本放在 node_modules 中，另一个仍保留在依赖树里。

安装模块

这一步将会更新工程中的 node_modules，并执行模块中的生命周期函数（按照 preinstall、install、postinstall 的顺序）。

执行工程自身生命周期

当前 npm 工程如果定义了钩子此时会被执行（按照 install、postinstall、prepublish、prepare 的顺序）

最后一步是生成或更新版本描述文件，npm install 过程完成