VI-1 Node.js 模块

在编写稍大些的项目的时候，模块化和组件化是当前 JS 的最佳解决方案。在NodeJS中，一般将代码合理拆分到不同的JS文件中，每一个文件就是一个模块，而文件路径就是模块名。

模块化代码在 nodejs 中有以下特性：

Node.js是通过模块的形式进行组织与调用的，在编写每个模块时，都有require、exports、module 三个预先定义好的变量可供使用。
所以系统自带了很多模块
同时也提供了新模块的扩展机制

1.1 require

require函数用于在当前模块中加载和使用别的模块，传入一个模块名（路径），反回一个模块导出对象。模块名可使用相对路径（以./开头），或者是绝对路径（以/或C:之类的盘符开头）。另外，模块名中的.js扩展名可以省略。以下是一个例子。

var foo1 = require('./foo');
var foo2 = require('./foo.js');
var foo3 = require('/home/user/foo');
var foo4 = require('/home/user/foo.js');
// foo1至foo4中保存的是同一个模块的导出对象。
复制代码

另外，可以使用以下方式加载和使用一个JSON文件。

var data = require('./data.json');
复制代码

1.2 exports

exports对象是当前模块的导出对象，用于导出模块公有方法和属性。别的模块通过require函数使用当前模块时得到的就是当前模块的exports对象。以下例子中导出了一个公有方法。

exports.hello = function () {
    console.log('Hello World!');
};
复制代码

1.3 module

通过module对象可以访问到当前模块的一些相关信息，但最多的用途是替换当前模块的导出对象。例如模块导出对象默认是一个普通对象，如果想改成一个函数的话，可以使用以下方式。

module.exports = function () {
    console.log('Hello World!');
};
复制代码

以上代码中，模块默认导出对象被替换为一个函数。
通过命令行参数传递给NodeJS以启动程序的模块被称为主模块。主模块负责调度组成整个程序的其它模块完成工作。

※ 官方实现require 的方式：

function require(...) {
  var module = { exports: {} };
  ((module, exports) => {
    // Your module code here. In this example, define a function.
    function some_func() {};
    exports = some_func;
    // At this point, exports is no longer a shortcut to module.exports, and
    // this module will still export an empty default object.
    module.exports = some_func;
    // At this point, the module will now export some_func, instead of the
    // default object.
  })(module, module.exports);
  return module.exports;
}
复制代码

如果 a.js require 了 b.js, 那么在 b 中定义全局变量 t = 111 能否在 a 中直接打印出来?

① 每个 .js 能独立一个环境只是因为 node 帮你在外层包了一圈自执行, 所以你使用 t = 111 定义全局变量在其他地方当然能拿到. 情况如下:

// b.js
(function (exports, require, module, __filename, __dirname) {
  t = 111;
})();

// a.js
(function (exports, require, module, __filename, __dirname) {
  // ...
  console.log(t); // 111
})();
复制代码

a.js 和 b.js 两个文件互相 require 是否会死循环? 双方是否能导出变量? 如何从设计上避免这种问题?

② 不会, 先执行的导出空对象, 通过导出工厂函数让对方从函数去拿比较好避免. 模块在导出的只是 var module = { exports: {} };中的 exports, 以从 a.js 启动为例, a.js 还没执行完 exports 就是 {} 在 b.js 的开头拿到的就是 {} 而已.

另外还有非常基础和常见的问题, 比如 module.exports 和 exports 的区别这里也能一并解决了 exports 只是 module.exports 的一个引用. 没看懂可以在细看我以前发的帖子.

再晋级一点, 众所周知, node 的模块机制是基于 CommonJS 规范的. 对于从前端转 node 的同学, 如果面试官想问的难一点会考验关于 CommonJS 的一些问题. 比如比较 AMD, CMD, CommonJS 三者的区别, 包括询问关于 node 中 require 的实现原理等.

1.4 module.exports 与 exports

默认exports 与 module.exports指向相同的对象的引用，并且此对象是一个空对象{}。
对他们添加属性，不会破坏他们的一致性

console.log(module.exports === exports);   // true
console.log(exports.a);  // undefined

// 修改exports
module.exports.a = 100;
console.log(module.exports === exports);  // true
console.log(exports);  // { a: 100 }

// 修改exports
exports.b = {
	a: 100
};
console.log(module.exports === exports); // true
console.log(exports);  // { a: 100, b: { a: 100 } }
复制代码

对他们直接使用赋值号，则会破坏他们的引用关系

console.log(module.exports === exports); // true
module.exports = {c:100}; 
console.log(exports); // {}
console.log(module.exports); // {c:100}
console.log(module.exports === exports); // false

// 直接修改exports
console.log(module.exports === exports); // false
exports = {
	c:100
};
console.log(exports); // {c:100}
console.log(module.exports); // {}
console.log(module.exports === exports); // false
复制代码

导出以module.exports为准

1.4 系统自带模块

可以通过 process.moduleLoadList 打印的 NativeModule 可以查看到相关的模块信息。主要系统包括：

在 V8.9.3中，主要的系统模块包括： [ 'assert', 'buffer', 'console', 'dns', 'domain', 'events', 'fs', 'module', 'net', 'os', 'path', 'querystring', 'readline', 'repl', 'stream', 'string_decoder', 'timers', 'tty', 'url', 'util', 'vm' ]

其中最能代表node.js的最初思想的是net, 'events'这两个模块。

1.5 系统 API |稳定性：2 -- 稳定的|v8.1.1|

1.5.1 exports 和 module.exports

先看一个例子：

// module circle.js
const { PI } = Math;

exports.area = (r) => PI * r ** 2;

exports.circumference = (r) => 2 * PI * r;
复制代码

circle.js 文件导出了 area()和circumference() 两个函数。
通过在特殊的 exports 对象上指定额外的属性，函数和对象可以被添加到模块的根部。
模块内的本地变量是私有的，因为模块被 Node.js 包装在一个函数中。（PI 是私有的）

第二个例子：

// square.js
module.exports = class Square {
  constructor(width) {
    this.width = width;
  }

  area() {
    return this.width ** 2;
  }
};
// use square module
const Square  = require('./square.js');
const mySquare = new Square(2);
console.log(`mySquare 的面积是 ${mySquare.area()}`);
复制代码

module.exports 属性可以被赋予一个新的值（例如函数或对象）。

1.5.2 主模块

当 Node.js 直接运行一个文件时，require.main 会被设为它的 module。这意味着可以通过 require.main === module 来判断一个文件是否被直接运行：
module 提供了一个 filename 属性（通常等同于 __filename），所以可以通过检查 require.main.filename 来获取当前应用程序的入口点。

1.5.3 包管理器的技巧 http://nodejs.cn/api/modules.html#modules_addenda_package_manager_tips

1.5.4 缓存

模块在第一次加载后会被缓存。这也意味着（类似其他缓存机制）如果每次调用 require('foo') 都解析到同一文件，则返回相同的对象。
多次调用 require(foo) 不会导致模块的代码被执行多次。这是一个重要的特性。借助它, 可以返回“部分完成”的对象，从而允许加载依赖的依赖, 即使它们会导致循环依赖。
如果想要多次执行一个模块，可以导出一个函数，然后调用该函数。

模块缓存的注意事项：

模块是基于其解析的文件名进行缓存的。由于调用模块的位置的不同，模块可能被解析成不同的文件名（比如从 node_modules 目录加载），这样就不能保证 require('foo') 总能返回完全相同的对象。
此外，在不区分大小写的文件系统或操作系统中，被解析成不同的文件名可以指向同一文件，但缓存仍然会将它们视为不同的模块，并多次重新加载。例如，require('./foo') 和 require('./FOO') 返回两个不同的对象，而不会管 ./foo 和 ./FOO 是否是相同的文件。
建议：文件名称按照一定规范进行编排，无大小写转换后相同文件名。

1.5.6 核心模块

核心模块是 Nodejs将其编译成二进制的模块，便于更快速加载
核心模块存放在 Node.js 源代码的 lib/ 目录下。
require() 总是会优先加载核心模块。例如，require('http') 始终返回内置的 HTTP 模块，即使有同名文件。

1.5.7 循环 在模块之间的互相加载时，当 main.js 加载 a.js 时，a.js 又加载 b.js。此时，b.js 会尝试去加载 a.js，这样就造成了无限循环。

为了防止无限的循环，Nodejs 提供了一个解决策略。

会返 a.js 的 exports 对象的未完成的副本给 b.js 模块。然后 b.js 完成加载，并将 exports 对象提供给 a.js 模块。

DEMO:

//a.js:
console.log('a 开始');
exports.done = false;
const b = require('./b.js');
console.log('在 a 中，b.done = %j', b.done);
exports.done = true;
console.log('a 结束');

//b.js:
console.log('b 开始');
exports.done = false;
const a = require('./a.js');
console.log('在 b 中，a.done = %j', a.done);
exports.done = true;
console.log('b 结束');

//main.js:
console.log('main 开始');
const a = require('./a.js');
const b = require('./b.js');
console.log('在 main 中，a.done=%j，b.done=%j', a.done, b.done);

复制代码

分析过程：

关键词：会返 a.js 的 exports 对象的未完成的副本 给 b.js 。
未完成程度：在出现循环引用的时候返回副本。
目的：不阻碍主流程。
执行顺序：1 -> 2 -> 5~7 -> 8~16 -> 3 -> 4
- 1~2 : 主流程
- 5~7：按照require(a.js)顺序执行，
- 8~9：按照 b.js 数序执行，
- 10：出现循环：制造当前状态下 a.js 副本，状态保留至副本创造时。
- 11~16：顺序执行，然后 b.js 完成加载，并将 exports 对象提供给 a.js 模块。
- 3：缓存读取 b.js 但已经在 a.js 中执行过，这里不执行。
- 4： main.js 执行完毕。
输出结果：

$ node main.js
main 开始
a 开始
b 开始
在 b 中，a.done = false
b 结束
在 a 中，b.done = true
a 结束
在 main 中，a.done=true，b.done=true
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需要仔细的规划, 以允许循环模块依赖在应用程序内正常工作。

1.5.8 文件模块（系统自带的模块）

如果按确切的文件名没有找到模块，则 Node.js 会尝试带上.js、.json 或 .node 拓展名再加载。
- .js 文件会被解析为 JavaScript 文本文件
- .json 文件会被解析为 JSON 文本文件。
- .node 文件会被解析为通过 dlopen 加载的编译后的插件模块。
以 '/' 为前缀的模块是文件的绝对路径。例如，require('/home/marco/foo.js') 会加载 /home/marco/foo.js 文件。
以 './' 为前缀的模块是相对于调用 require() 的文件的。
当没有以 '/'、'./' 或 '../' 开头来表示文件时，这个模块必须是一个核心模块或加载自 node_modules 目录。
如果给定的路径不存在，则 require() 会抛出一个 code 属性为'MODULE_NOT_FOUND'的 Error。

1.5.9 目录作为模块 如果把程序和依赖库放在统一个文件夹下，提供一个单一的入口指向它。把目录传给 require() 作为一个参数，即为 目录作为模块 引用。

使用package.json指定main入口模块：

{ 
  "name" : "some-library",
  "main" : "./lib/some-library.js" 
}
复制代码

如果这是在 ./some-library 目录中，则 require('./some-library') 会试图加载 ./some-library/lib/some-library.js。

无 package.json 指定，则 Nodejs 会试图加载 index.js 或 index.node
- require('./some-library') : ./some-library/index.js 或 ./some-library/index.node

1.5.10 node_modules 目录加载 传入require()的路径不是一个核心模块，Nodejs 从父目录开始，尝试从父目录的node_modules中加载模块。如果在'/home/ry/projects/foo.js' 文件里调用了 require('bar.js')，则 Node.js 会按以下顺序查找：

/home/ry/projects/node_modules/bar.js
/home/ry/node_modules/bar.js
/home/node_modules/bar.js
/node_modules/bar.js

通过在模块名后包含一个路径后缀，可以请求特定的文件或分布式的子模块。例如，require('example-module/path/to/file') 会把 path/to/file 解析成相对于 example-module 的位置。后缀路径同样遵循模块的解析语法。 1.5.11 从全局目录加载 如果 NODE_PATH 环境变量被设为一个以冒号分割的绝对路径列表，则当在其他地方找不到模块时 Node.js 会搜索这些路径。

**注意：**在 Windows 系统中，NODE_PATH 是以分号间隔的。

在当前的模块解析算法运行之前，NODE_PATH 最初是创建来支持从不同路径加载模块的。

虽然 NODE_PATH 仍然被支持，但现在不太需要，因为 Node.js 生态系统已制定了一套存放依赖模块的约定。有时当人们没意识到 NODE_PATH 必须被设置时，依赖 NODE_PATH 的部署会出现意料之外的行为。有时一个模块的依赖会改变，导致在搜索 NODE_PATH 时加载了不同的版本（甚至不同的模块）。

此外，Node.js 还会搜索以下位置：

$HOME/.node_modules
$HOME/.node_libraries
$PREFIX/lib/node

其中 $HOME 是用户的主目录，$PREFIX 是 Node.js 里配置的 node_prefix。

这些主要是历史原因。

注意：强烈建议将所有的依赖放在本地的 node_modules 目录。这样将会更快地加载，且更可靠。

1.5.12 [Module Scope] __dirname

<string>当前模块的文件夹的名字
等同于： path.dirname(__filename)的值

DEMO： 运行 /Users/demo/example.js

console.log(__dirname);
// Prints: /Users/demo
console.log(path.dirname(__filename));
// Prints: /Users/demo
复制代码

1.5.12 [Module Scope] __filename

<string>当前模块的文件名称---解析后的绝对路径。

DEMO： 运行/Users/demo/example.js

console.log(__filename);
// Prints: /Users/demo/example.js
console.log(__dirname);
// Prints: /Users/demo
复制代码

给定两个模块： a 和 b, 其中 b 是 a 的一个依赖。

文件目录结构如下：

/Users/mjr/app/a.js
/Users/mjr/app/node_modules/b/b.js

使用__filename===>

b.js 中对 __filename 的引用将会返回 /Users/mjr/app/node_modules/b/b.js
a.js 中对 __filename 的引用将会返回 /Users/mjr/app/a.js

1.5.13 [Module Scope] exports / module

exports：这是一个对于 module.exports 的更简短的引用形式。
module：对当前模块的引用,

1.5.14 require()

用于引入模块

require.cache：被引入的模块将被缓存在这个对象中。从此对象中删除键值对将会导致下一次 require 重新加载被删除的模块。注意不能删除 native addons（原生插件），因为它们的重载将会导致错误。
require.resolve(request[, options]) 使用内部的 require() 机制查询模块的位置, 此操作只返回解析后的文件名，不会加载该模块。
- request <string> 需要解析的模块路径。
- options <Object>
  - paths <Array> 解析模块的起点路径。此参数存在时，将使用这些路径而非默认解析路径。注意此数组中的每一个路径都被用作模块解析算法的起点，意味着 node_modules 层级将从这里开始查询。
- Returns: <string>
require.resolve.paths(request]) 返回一个数组，其中包含解析 request 过程中被查询的路径。如果 request 字符串指向核心模块（例如 http 或 fs），则返回 null。
- request: <string> 被查询解析路径的模块的路径。
- 返回: <Array> | <null>

DEMO：

// modules
> require.resolve.paths('aaa')
[ '/Users/zhengao/repl/node_modules',
  '/Users/zhengao/node_modules',
  '/Users/node_modules',
  '/node_modules',
  '/Users/zhengao/.node_modules',
  '/Users/zhengao/.node_libraries',
  '/Users/zhengao/.nvm/versions/node/v8.9.3/lib/node',
  '/Users/zhengao/.node_modules',
  '/Users/zhengao/.node_libraries',
  '/Users/zhengao/.nvm/versions/node/v8.9.3/lib/node' ]
 // 核心模块
 > require.resolve.paths('http')
null
复制代码

1.5.15 module对象

<Object>

在每个模块中，module 的*变量是一个指向表示当前模块的对象的引用。为了方便，module.exports 也可以通过全局模块的 exports 对象访问。

module 不是全局的，而是每个模块本地的。只不过每个模块都有一个 module 对象而已。

> module
Module {
  id: '<repl>',
  exports: {},
  parent: undefined,
  filename: null,
  loaded: false,
  children: [],
  paths:  [ 
	 '/Users/zhengao/repl/node_modules',
     '/Users/zhengao/node_modules',
     '/Users/node_modules',
     '/node_modules',
     '/Users/zhengao/.node_modules',
     '/Users/zhengao/.node_libraries',
     '/Users/zhengao/.nvm/versions/node/v8.9.3/lib/node' 
  ]
}
复制代码

module.children:
- <Array>
- 被该模块引用的模块对象。
module.exports:
- <Object>
- module.exports 对象是由模块系统创建的。许多人希望他们的模块成为某个类的实例。为了实现这个，需要将期望导出的对象赋值给 module.exports。
- **注意，**将期望的对象赋值给 exports 会简单地重新绑定本地 exports 变量，这可能不是期望的。

DEMO：

// 许多人希望他们的模块成为某个类的实例, 需要将期望导出的对象赋值给 module.exports
//a.js
const EventEmitter = require('events');
module.exports = new EventEmitter();
// 处理一些工作，并在一段时间后从模块自身触发 'ready' 事件。
setTimeout(() => {
  module.exports.emit('ready');
}, 1000);
// 然后，在另一个文件中可以这么做：
// b.js
const a = require('./a.js');
a.on('ready', () => {
  console.log('模块 a 已准备好');
});

复制代码

*DEMO: *

// 注意，对 module.exports 的赋值必须立即完成。 不能在任何回调中完成。否则无效
// x.js:
setTimeout(() => {
  module.exports = { a: 'hello' };
}, 0);

// y.js:
const x = require('./x');
console.log(x.a);
复制代码

exports快捷方式
- exports 变量是在模块的文件级别作用域内有效的，它在模块被执行前被赋予 module.exports 的值。
- 它有一个快捷方式，以便 module.exports.f = ...可以被更简洁地写成 exports.f = ...。
- 注意，就像任何变量，如果一个新的值被赋值给 exports，它就不再绑定到 module.exports：

module.exports.hello = true; // 从对模块的引用中导出
exports = { hello: false };  // 不导出，只在模块内有效

//当 module.exports 属性被一个新的对象完全替代时，也会重新赋值 exports，例如：

module.exports = exports = function Constructor() {
  // ... 及其他
};

//为了解释这个行为，想象对 require() 的假设实现，它跟 require() 的实际实现相当类似：
function require(/* ... */) {
  const module = { exports: {} };
  ((module, exports) => {
    // 模块代码在这。在这个例子中，定义了一个函数。
    function someFunc() {}
    exports = someFunc;
    // 此时，exports 不再是一个 module.exports 的快捷方式，
    // 且这个模块依然导出一个空的默认对象。
    module.exports = someFunc;
    // 此时，该模块导出 someFunc，而不是默认对象。
  })(module, module.exports);
  return module.exports;
}`
复制代码

module.filename : 模块的完全解析后的文件名。
module.id: <string>模块的标识符。通常是完全解析后的文件名。
module.loaded : <boolean>模块是否已经加载完成，或正在加载中。
module.parent: <Object 模块对象>最先引用该模块的模块。
module.paths ：<String []>模块的搜索路径。
module.require(id):
- id: <string>
- 返回: <Object> 已解析的模块的 module.exports
- module.require 方法提供了一种类似 require() 从原始模块被调用的加载模块的方式。
module.builtinModules:由Node.js提供的所有模块的名称列表。可以用来验证模块是否被第三方模块维护。

1.6 Q&A

Q1：比较AMD，CMD和 CommonJS 三者区别 A：

背景：网页越来越像桌面程序，需要一个团队分工协作、进度管理、单元测试等等......开发者不得不使用软件工程的方法，管理网页的业务逻辑。因为有了模块，我们就可以更方便地使用别人的代码，想要什么功能，就加载什么模块。

CommonJS：

CommonJS规范是诞生比较早的。NodeJS就采用了CommonJS。CommonJS 是一种同步的模块化规范，是这样加载模块：

var clock = require('clock');
clock.start();
复制代码

这种写法适合服务端，因为在服务器读取模块都是在本地磁盘，加载速度很快。但是，对于浏览器，这却是一个大问题，因为模块都放在服务器端，等待时间取决于网速的快慢，可能要等很长时间，浏览器处于"假死"状态。

因此，浏览器端的模块，不能采用"同步加载"（synchronous），只能采用"异步加载"（asynchronous）。

这就是AMD规范诞生的背景。比如上面的例子中clock的调用必须等待clock.js请求成功，加载完毕。

AMD：

AMD，即 (Asynchronous Module Definition)，这种规范是异步的加载模块，requireJs应用了这一规范。先定义所有依赖，然后在加载完成后的回调函数中执行：

require([module], callback);

第一个参数[module]，是一个数组，里面的成员就是要加载的模块；第二个参数callback，则是加载成功之后的回调函数。如果将前面的代码改写成AMD形式，就是下面这样：

require(['math'], function (math) {
	math.add(2, 3);
});
复制代码

math.add()与math模块加载不是同步的，浏览器不会发生假死。所以很显然，AMD比较适合浏览器环境。

目前，主要有两个Javascript库实现了AMD规范：require.js 和 curl.js。

AMD虽然实现了异步加载，但是开始就把所有依赖写出来是不符合书写的逻辑顺序的，能不能像commonJS那样用的时候再require，而且还支持异步加载后再执行呢？

CMD：

CMD (Common Module Definition), 是seajs推崇的规范，CMD则是依赖就近，用的时候再require。它写起来是这样的：

define(function(require, exports, module) {
   var clock = require('clock');
   clock.start();
});
复制代码

AMD和CMD最大的区别是对依赖模块的执行时机处理不同，而不是加载的时机或者方式不同，二者皆为异步加载模块。

AMD依赖前置，js可以方便知道依赖模块是谁，立即加载；

而CMD就近依赖，需要使用把模块变为字符串解析一遍才知道依赖了那些模块，这也是很多人诟病CMD的一点，牺牲性能来带来开发的便利性，实际上解析模块用的时间短到可以忽略。

总结：
- CommonJS： Nodejs 使用的规范，同步加载。适合后端
- AMD，CMD：异步加载，require 时机不同，AMD：头部引用， CMD 随时引用
参考：

Q2：Node.js 中 require()的实现

A：

参考：

Q3：什么时候使用 exports ，什么时候使用 module.exports

A：用一句话来说明就是，require方能看到的只有module.exports这个对象，它是看不到exports对象的，而我们在编写模块时用到的exports对象实际上只是对module.exports的引用。

var module = {
    exports:{
        name:"我是module的exports属性"
    }
};
//exports是对module.exports的引用，也就是exports现在指向的内存地址和module.exports指向的内存地址是一样的
var exports = module.exports;  

console.log(module.exports);    //  { name: '我是module的exports属性' }
console.log(exports);   //  { name: '我是module的exports属性' }

exports.name = "我想改一下名字";

console.log(module.exports);    //  { name: '我想改一下名字' }
console.log(exports);   //  { name: '我想改一下名字' }
//看到没，引用的结果就是a和b都操作同一内存地址下的数据


//这个时候我在某个文件定义了一个想导出的模块
var Circle = {
    name:"我是一个圆",
    func:function(x){
        return x*x*3.14;
    }
};

exports = Circle;  // 看清楚了，Circle这个Object在内存中指向了新的地址，所以exports也指向了这个新的地址，和原来的地址没有半毛钱关系了

console.log(module.exports);    //  { name: '我想改一下名字' }
console.log(exports);   // { name: '我是一个圆', func: [Function] }

复制代码

直接更改引用： exports 和 module.exports 指向的是同一个引用
直接赋值：赋值给exports 内部作用域使用，赋值给 module.exports 可以被require() 引用。

1.7 模块化的基本要求

高内聚
低耦合
逻辑清晰正确
要有输出
高扇入，低扇出
减少冗余（相同类型不要超过三遍）

1.8 模块化的代码规范

在 Node.js 中使用 CommonJS 使用模块规范

[Node精选] Node.js 模块相关

VI-1 Node.js 模块

1.1 require

1.2 exports

1.3 module

1.4 module.exports 与 exports

详解Node.js中path模块的resolve()和join()方法的区别

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