深入Node.js的模块加载机制(手写require函数)

模块是Node.js里面一个很基本也很重要的概念，各种原生类库是通过模块提供的，第三方库也是通过模块进行管理和引用的。本文会从基本的模块原理出发，到最后我们会利用这个原理，自己实现一个简单的模块加载机制，即自己实现一个require。

本文完整代码已上传GitHub：https://github.com/dennis-jiang/Front-End-Knowledges/blob/master/Examples/Node.js/Module/MyModule/index.js

简单例子

老规矩，讲原理前我们先来一个简单的例子，从这个例子入手一步一步深入原理。Node.js里面如果要导出某个内容，需要使用module.exports，使用module.exports几乎可以导出任意类型的JS对象，包括字符串，函数，对象，数组等等。我们先来建一个a.js导出一个最简单的hello world:

// a.js 
module.exports = "hello world";

然后再来一个b.js导出一个函数：

// b.js
function add(a, b) {
    
    
  return a + b;
}

module.exports = add;

然后在index.js里面使用他们，即require他们，require函数返回的结果就是对应文件module.exports的值：

// index.js
const a = require('./a.js');
const add = require('./b.js');

console.log(a);      // "hello world"
console.log(add(1, 2));    // b导出的是一个加法函数，可以直接使用，这行结果是3

require会先运行目标文件

当我们require某个模块时，并不是只拿他的module.exports，而是会从头开始运行这个文件，module.exports = XXX其实也只是其中一行代码，我们后面会讲到，这行代码的效果其实就是修改模块里面的exports属性。比如我们再来一个c.js：

// c.js
let c = 1;

c = c + 1;

module.exports = c;

c = 6;

在c.js里面我们导出了一个c，这个c经过了几步计算，当运行到module.exports = c;这行时c的值为2，所以我们require的c.js的值就是2，后面将c的值改为了6并不影响前面的这行代码:

const c = require('./c.js');

console.log(c);  // c的值是2

前面c.js的变量c是一个基本数据类型，所以后面的c = 6;不影响前面的module.exports，那他如果是一个引用类型呢？我们直接来试试吧：

// d.js
let d = {
    
    
  num: 1
};

d.num++;

module.exports = d;

d.num = 6;

然后在index.js里面require他：

const d = require('./d.js');

console.log(d);     // { num: 6 }

我们发现在module.exports后面给d.num赋值仍然生效了，因为d是一个对象，是一个引用类型，我们可以通过这个引用来修改他的值。其实对于引用类型来说，不仅仅在module.exports后面可以修改他的值，在模块外面也可以修改，比如index.js里面就可以直接改：

const d = require('./d.js');

d.num = 7;
console.log(d);     // { num: 7 }

require和module.exports不是黑魔法

我们通过前面的例子可以看出来，require和module.exports干的事情并不复杂，我们先假设有一个全局对象{}，初始情况下是空的，当你require某个文件时，就将这个文件拿出来执行，如果这个文件里面存在module.exports，当运行到这行代码时将module.exports的值加入这个对象，键为对应的文件名，最终这个对象就长这样：

{
    
    
  "a.js": "hello world",
  "b.js": function add(){
    
    },
  "c.js": 2,
  "d.js": {
    
     num: 2 }
}

当你再次require某个文件时，如果这个对象里面有对应的值，就直接返回给你，如果没有就重复前面的步骤，执行目标文件，然后将它的module.exports加入这个全局对象，并返回给调用者。这个全局对象其实就是我们经常听说的缓存。**所以require和module.exports并没有什么黑魔法，就只是运行并获取目标文件的值，然后加入缓存，用的时候拿出来用就行。**再看看这个对象，因为d.js是一个引用类型，所以你在任何地方获取了这个引用都可以更改他的值，如果不希望自己模块的值被更改，需要自己写模块时进行处理，比如使用Object.freeze()，Object.defineProperty()<