针对模块化，CommonJS规范，require原理和包查找机制等的整理

模块化的好处： 为了更有效的组织代码，提高重用性，增大开发效率，我们会把项目拆分成不同模块，每个模块，职责单一，多人协同，高效运行，易于维护。

模块的发展历程

• js 不像其他高级语言有模块系统，标准库较少和更缺乏包管理系统。
• js 起初只有全局对象的形式，通过一个个小函数来实现不同的模块功能
• 渐渐发展，通过构建对象的形式，来武装不同的功能
• 继续发展，通过立即执行函数和闭包的形式来分离一个又一个的小组件
• 当对象多起来的时候，又开始通过命名空间，来实现分级管理
• 最终，历经十多年，社区渐渐发展壮大，commonJS规范的提出成了javascript 历史上最重要的里程碑。
• Best Wishes : hope javascript can run everywhere!

CommonJS规范

CommonJS只是一个规范，不是文件或者框架，这点一定要清楚。它的官方网址：http://www.commonjs.org/ ，CommonJS中大部分只是草案或者说是理论，在近几年的发展中已有显著成效，这些规范包括：

• 模块
• 二进制
• I/O流
• 进程环境
• 文件系统
• 套接字
• 单元测试
• web服务器网关
• 包管理等等涵盖了方方面面。

在后端nodejs显然已经是CommonJS规范的最佳实践。

nodejs中的require的内部机制

我们知道，在nodejs 中每个文件就是一个独立的模块。在模块之间不会造成变量污染和命名冲突等问题。通过exports 或者 module.exports 输出功能或者说提供API，我们通过require 来引入一个模块，很像前端通过script标签来引入js文件。但是它的内部细节又如何呢，在朴灵的那本《深入浅出》中有关javascript的模块编译那块已经做了一些讲解，那么我们现在去繁留简来深入体验一把：

• require 函数的源码可以这样理解，当然我们简化了不少东西，现在我们只把它抽离出来 :

  // 模拟require的实现
  function _require(path) {
      // 定义一个Module对象
      var Module = function() {
          this.exports = {};
      }
  
      // 引入nodejs 文件模块 下面是nodejs中原生的require方法
      var fs = require('fs');
  
      // 同步读取该文件
      var sourceCode = fs.readFileSync(path, 'utf8');
  
      // 头尾拼接包装成新的字符串
      var packSourceCode = '(function(module,exports){ ' + sourceCode + ' return module.exports; })';
  
      // 字符串转换成函数
      var packFunc = eval(packSourceCode);
  
      // 实例化一个Module 里面有一个exports属性
      var module = new Module();
  
      // 把module 和 它内部的module.exports都作为参数传进去 
      // 并得到挂在到module.exports 或 exports上的功能
      var res = packFunc(module, module.exports);
  
      // 最终我们拿到了path代表的文件模块提供的API
      return res; 
  }
  

• 说明： 上面举了一个小栗子来模拟nodejs中的require的实现，当然源码不会这样写，源码涉及的东西会更复杂些。上面只是一些帮助理解的小demo。

• 我们自己写的逻辑功能全在path所代表的文件模块中，在内部把所有功能挂在到module.exports 或者exports对象上，最终return 他们得以暴露。

• 我们可以看出 module.exports 和 exports 指向的是同一对象

• 在require一个模块时大致经历了这几步：
  
  • 路径分析
  • 文件定位
  • 编译执行

一个小的 require 模块引入 案例

• 在 util.js文件模块中，我们这样写

  // 定义一个计算器对象
  var Calculator = function() {};
  Calculator.prototype = {
      add: function(x, y) {
          return x + y;
      },
      subtract: function(x, y) {
          return x - y;
      },
      multiply: function(x, y) {
          return x * y;
      },
      divide: function(x, y) {
          return x / y;
      }
  }
  
  // 虽然exports 和 module.exports 指向同一个对象
  // 但是此处不能使用 exports = new Calculator(); 具体原因，下一篇博客分析
  
  module.exports = new Calculator(); // 暴露API对象

• 在 index.js 文件中，我们这样写：

  var cal = require('./util');
  var res = cal.add(1, 2);
  console.log(res); // 3

• 在 CLI 中，我们执行index模块，将会输出3

  $ node index
  3

nodejs中的模块分类和加载顺序

• nodejs 中核心模块和文件模块的引用方式：

  • 核心模块： require(‘核心模块名’);
  • 文件模块： require(‘路径+文件名’); 路径可以用./代表的相对路径或者绝对路径，其中文件名可以省略后缀名。
  • 自定义模块：特殊的文件模块，可能是一个文件或者包的形式

• 模块加载顺序 ：

  • 优先从缓存加载
  • 核心模块：如http、fs、path等 (优先查找核心模块)
  • 文件模块： ./或../开始的相对路径文件模块，以/开始的绝对路径文件
  • 自定义模块：查找最费时

目录和包查找原则

• 比如有如下的模块路径： 查找规则是沿路径向上逐级递归，直到根目录的node_modules目录:

  ├─/node_modules/  
  └─/home/node_modules/
  └─/user/test/node_modules/
  

• 这就是自定义模块加载速度最慢的原因了。

• 当我们require 的标识符 不包含扩展名node 会按照 .js .json .node 的次序补足扩展名 ，依次尝试。

• 如果在require过程中，没有查找到对应文件，却得到一个目录，此时 node 会将当前目录当作一个包来处理。

  • 此时，node 会查找目录下的package.json文件，通过JSON.parse() 解析包描述对象，从中拿到main属性指定的文件名进行定位
  • 如果main属性指定错误，或者没有package.json文件，那么node会将index作为默认的文件名，去依次查找index.js , index.json , index.node
  • 在目录分析中没有定位到任何模块，那么它会遍历自己的上一级目录进行查找，如果还没找到，抛出查找失败的异常。