exports与module.exports，export与export default

Node 应用由模块组成，采用 CommonJS 模块规范。
每个文件就是一个模块，有自己的作用域。在一个文件里面定义的变量、函数、类，都是私有的，对其他文件不可见。

CommonJS规范规定，每个模块内部，module变量代表当前模块。这个变量是一个对象，它的exports属性（即module.exports）是对外的接口。加载某个模块，其实是加载该模块的module.exports属性。

// example.js

var x = 5;
var addX = function (value) {
  return value + x;
};
module.exports.x = x;
module.exports.addX = addX;
上面代码通过module.exports输出变量x和函数addX。

// somthing.js 

var example = require('./example.js');
console.log(example.x); // 5
console.log(example.addX(1)); // 6

---

// CommonJS模块
let { stat, exists, readFile } = require('fs');

// 等同于
let _fs = require('fs');
let stat = _fs.stat;
let exists = _fs.exists;
let readfile = _fs.readfile;

上面代码的实质是整体加载fs模块（即加载fs的所有方法），生成一个对象（_fs），然后再从这个对象上面读取 3 个方法。这种加载称为“运行时加载”，因为只有运行时才能得到这个对象，导致完全没办法在编译时做“静态优化”。

ES6 模块不是对象，而是通过export命令显式指定输出的代码，再通过import命令输入。

// ES6模块

import { stat, exists, readFile } from 'fs';

上面代码的实质是从fs模块加载 3 个方法，其他方法不加载。这种加载称为“编译时加载”或者静态加载，即 ES6 可以在编译时就完成模块加载，效率要比 CommonJS 模块的加载方式高。当然，这也导致了没法引用 ES6 模块本身，因为它不是对象。

CommonJS模块的特点：

• 所有代码都运行在模块作用域，不会污染全局作用域。
• 模块可以多次加载，但是只会在第一次加载时运行一次，然后运行结果就被缓存了，以后再加载，就直接读取缓存结果。要想让模块再次运行，必须清除缓存。
• 模块加载的顺序，按照其在代码中出现的顺序。

1、module对象

Node内部提供一个Module构建函数。所有模块都是Module的实例。

每个模块内部，都有一个module对象，代表当前模块。它有以下属性：

• module .id 模块的识别符，通常是带有绝对路径的模块文件名。
• module.filename 模块的文件名，带有绝对路径。
• module.loaded 返回一个布尔值，表示模块是否已经完成加载。
• module.parent 返回一个对象，表示调用该模块的模块。
• module.children 返回一个数组，表示该模块要用到的其他模块。
• module.exports 表示模块对外输出的值。

// example.js
var jquery = require('jquery');
exports.$ = jquery;
console.log(module);


// 执行这个文件，命令行会输出如下信息
{ id: '.',
  exports: { '$': [Function] },
  parent: null,
  filename: '/path/to/example.js',
  loaded: false,
  children:
   [ { id: '/path/to/node_modules/jquery/dist/jquery.js',
       exports: [Function],
       parent: [Circular],
       filename: '/path/to/node_modules/jquery/dist/jquery.js',
       loaded: true,
       children: [],
       paths: [Object] } ],
  paths:
   [ '/home/user/deleted/node_modules',
     '/home/user/node_modules',
     '/home/node_modules',
     '/node_modules' ]
}

如果是在脚本之中调用，比如require('./something.js')，
那么module.parent就是调用它的模块。利用这一点，可以判断当前模块是否为入口脚本。

1.1 module.exports属性

module.exports属性表示当前模块对外输出的接口，其他文件加载该模块，实际上就是读取module.exports变量。

// example.js
var EventEmitter = require('events').EventEmitter;
module.exports = new EventEmitter();

setTimeout(function() {
  module.exports.emit('ready');
}, 1000);


上面模块会在加载后1秒后，发出ready事件。其他文件监听该事件，可以写成下面这样。
// something.js

var a = require('./a');
a.on('ready', function() {
  console.log('module a is ready');
});

1.2 exports变量

为了方便，Node为每个模块提供一个exports变量，指向module.exports。这等同在每个模块头部，有一行这样的命令。
var exports = module.exports;
造成的结果是，在对外输出模块接口时，可以向exports对象添加方法。

exports.area = function (r) {
  return Math.PI * r * r;
};

exports.circumference = function (r) {
  return 2 * Math.PI * r;
};

注意，不能直接将exports变量指向一个值，因为这样等于切断了exports与module.exports的联系。

exports = function(x) {console.log(x)};

上面这样的写法是无效的，因为exports不再指向module.exports了。
下面的写法也是无效的。

exports.hello = function() {
  return 'hello';
};
module.exports = 'Hello world';

上面代码中，hello函数是无法对外输出的，因为module.exports被重新赋值了。

这意味着，如果一个模块的对外接口，就是一个单一的值，不能使用exports输出，只能使用module.exports输出。

module.exports = function (x){ console.log(x);};

2、AMD规范与CommonJS规范的兼容性

• CommonJS规范加载模块是同步的，也就是说，只有加载完成，才能执行后面的操作。

• AMD规范则是非同步加载模块，允许指定回调函数。

• 由于Node.js主要用于服务器编程，模块文件一般都已经存在于本地硬盘，所以加载起来比较快，不用考虑非同步加载的方式，所以CommonJS规范比较适用。

• 但是，如果是浏览器环境，要从服务器端加载模块，这时就必须采用非同步模式，因此浏览器端一般采用AMD规范。

AMD规范使用define方法定义模块，下面就是一个例子：
define(['package/lib'], function(lib){
  function foo(){
    lib.log('hello world!');
  }
  return {
    foo: foo
  };
});

AMD规范允许输出的模块兼容CommonJS规范，这时define方法需要写成下面这样：

define(function (require, exports, module){
  var someModule = require("someModule");
  var anotherModule = require("anotherModule");

  someModule.doTehAwesome();
  anotherModule.doMoarAwesome();

  exports.asplode = function (){
    someModule.doTehAwesome();
    anotherModule.doMoarAwesome();
  };
});

3、require命令

Node使用CommonJS模块规范，内置的require命令用于加载模块文件。

require命令的基本功能是，读入并执行一个JavaScript文件，然后返回该模块的exports对象。如果没有发现指定模块，会报错。

// example.js
var invisible = function () {
  console.log("invisible");
}

exports.message = "hi";

exports.say = function () {
  console.log(message);
}

运行下面的命令，可以输出exports对象。

var example = require('./example.js');
example
// {
//   message: "hi",
//   say: [Function]
// } 

如果模块输出的是一个函数，那就不能定义在exports对象上面，而要定义在module.exports变量上面。

module.exports = function () {
  console.log("hello world")
}
require('./example2.js')()

上面代码中，require命令调用自身，等于是执行module.exports，因此会输出 hello world。

3.1 模块的缓存

第一次加载某个模块时，Node会缓存该模块。以后再加载该模块，就直接从缓存取出该模块的module.exports属性。

如果想要多次执行某个模块，可以让该模块输出一个函数，然后每次require这个模块的时候，重新执行一下输出的函数。

所有缓存的模块保存在require.cache之中，如果想删除模块的缓存，可以像下面这样写。

// 删除指定模块的缓存
delete require.cache[moduleName];

// 删除所有模块的缓存
Object.keys(require.cache).forEach(function(key) {
  delete require.cache[key];
})

注意，缓存是根据绝对路径识别模块的，如果同样的模块名，但是保存在不同的路径，require命令还是会重新加载该模块。

3.2 require.main

require方法有一个main属性，可以用来判断模块是直接执行，还是被调用执行。

直接执行的时候（node module.js），require.main属性指向模块本身。

require.main === module
// true

调用执行的时候（通过require加载该脚本执行），上面的表达式返回false。

3.3 模块的循环加载

如果发生模块的循环加载，即A加载B，B又加载A，则B将加载A的不完整版本。

// a.js
exports.x = 'a1';
console.log('a.js ', require('./b.js').x);
exports.x = 'a2';

// b.js
exports.x = 'b1';
console.log('b.js ', require('./a.js').x);
exports.x = 'b2';

// main.js
console.log('main.js ', require('./a.js').x);
console.log('main.js ', require('./b.js').x);
console.log('main.js ', require('./a.js').x);
console.log('main.js ', require('./b.js').x);

执行上面代码，结果如下。

$ node main.js
b.js  a1
a.js  b2
main.js  a2
main.js  b2
main.js  a2
main.js  b2

上面代码中，第二次加载a.js和b.js时，会直接从缓存读取exports属性，所以a.js和b.js内部的console.log语句都不会执行了。

4、模块的加载机制

CommonJS模块的加载机制是，输入的是被输出的值的拷贝。也就是说，一旦输出一个值，模块内部的变化就影响不到这个值。请看下面这个例子。

下面是一个模块文件lib.js。

// lib.js
var counter = 3;
function incCounter() {
  counter++;
}
module.exports = {
  counter: counter,
  incCounter: incCounter,
};

上面代码输出内部变量counter和改写这个变量的内部方法incCounter。

然后，加载上面的模块。

// main.js
var counter = require('./lib').counter;
var incCounter = require('./lib').incCounter;

console.log(counter);  // 3
incCounter();
console.log(counter); // 3

上面代码说明，counter输出以后，lib.js模块内部的变化就影响不到counter了。

4.1 require的内部处理流程

require命令是CommonJS规范之中，用来加载其他模块的命令。它其实不是一个全局命令，而是指向当前模块的module.require命令，而后者又调用Node的内部命令Module._load。

Module._load = function(request, parent, isMain) {
  // 1. 检查 Module._cache，是否缓存之中有指定模块
  // 2. 如果缓存之中没有，就创建一个新的Module实例
  // 3. 将它保存到缓存
  // 4. 使用 module.load() 加载指定的模块文件，
  //    读取文件内容之后，使用 module.compile() 执行文件代码
  // 5. 如果加载/解析过程报错，就从缓存删除该模块
  // 6. 返回该模块的 module.exports
};

上面的第4步，采用module.compile()执行指定模块的脚本，逻辑如下。

Module.prototype._compile = function(content, filename) {
  // 1. 生成一个require函数，指向module.require
  // 2. 加载其他辅助方法到require
  // 3. 将文件内容放到一个函数之中，该函数可调用 require
  // 4. 执行该函数
};

上面的第1步和第2步，require函数及其辅助方法主要如下。

require(): 加载外部模块
require.resolve()：将模块名解析到一个绝对路径
require.main：指向主模块
require.cache：指向所有缓存的模块
require.extensions：根据文件的后缀名，调用不同的执行函数

一旦require函数准备完毕，整个所要加载的脚本内容，就被放到一个新的函数之中，这样可以避免污染全局环境。该函数的参数包括require、module、exports，以及其他一些参数。

(function (exports, require, module, __filename, __dirname) {
  // YOUR CODE INJECTED HERE!
});

Module._compile方法是同步执行的，所以Module._load要等它执行完成，才会向用户返回module.exports的值。

ES6

1、export 命令

模块功能主要由两个命令构成：export和import。export命令用于规定模块的对外接口，import命令用于输入其他模块提供的功能。

一个模块就是一个独立的文件。该文件内部的所有变量，外部无法获取。如果你希望外部能够读取模块内部的某个变量，就必须使用export关键字输出该变量。

export命令规定的是对外的接口，必须与模块内部的变量建立一一对应关系。

// 报错
export 1;

// 报错
var m = 1;
export m;

上面两种写法都会报错，因为没有提供对外的接口。第一种写法直接输出 1，第二种写法通过变量m，还是直接输出 1。1只是一个值，不是接口。正确的写法是下面这样。

// 写法一
export var m = 1;

// 写法二
var m = 1;
export {m};

// 写法三
var n = 1;
export {n as m};

上面三种写法都是正确的，规定了对外的接口m。其他脚本可以通过这个接口，取到值1。它们的实质是，在接口名与模块内部变量之间，建立了一一对应的关系。

同样的，function和class的输出，也必须遵守这样的写法。

// 报错
function f() {}
export f;

// 正确
export function f() {};

// 正确
function f() {}
export {f};

另外，export语句输出的接口，与其对应的值是动态绑定关系，即通过该接口，可以取到模块内部实时的值。

export var foo = 'bar';
setTimeout(() => foo = 'baz', 500);
上面代码输出变量foo，值为bar，500 毫秒之后变成baz。

这一点与 CommonJS 规范完全不同。CommonJS 模块输出的是值的缓存，不存在动态更新。

2、import 命令

import命令具有提升效果，会提升到整个模块的头部，首先执行。

foo();
import { foo } from 'my_module';

上面的代码不会报错，因为import的执行早于foo的调用。这种行为的本质是，
import命令是编译阶段执行的，在代码运行之前。

import命令输入的变量都是只读的，因为它的本质是输入接口。也就是说，不允许在加载模块的脚本里面，改写接口。

import {a} from './xxx.js'
a = {}; // Syntax Error : 'a' is read-only;

上面代码中，脚本加载了变量a，对其重新赋值就会报错，因为a是一个只读的接口。但是，如果a是一个对象，改写a的属性是允许的。

import {a} from './xxx.js'
a.foo = 'hello'; // 合法操作

上面代码中，a的属性可以成功改写，并且其他模块也可以读到改写后的值。不过，这种写法很难查错，建议凡是输入的变量，都当作完全只读，轻易不要改变它的属性。

目前阶段，通过 Babel 转码，CommonJS 模块的require命令和 ES6 模块的import命令，可以写在同一个模块里面，但是最好不要这样做。因为import在静态解析阶段执行，所以它是一个模块之中最早执行的。

3、export default 命令

export default命令，为模块指定默认输出。

下面比较一下默认输出和正常输出。

// 第一组
export default function crc32() { // 输出
  // ...
}

import crc32 from 'crc32'; // 输入

// 第二组
export function crc32() { // 输出
  // ...
};

import {crc32} from 'crc32'; // 输入

上面代码的两组写法，第一组是使用export default时，对应的import语句不需要使用大括号；第二组是不使用export default时，对应的import语句需要使用大括号。

export default命令用于指定模块的默认输出。显然，一个模块只能有一个默认输出，因此export default命令只能使用一次。所以，import命令后面才不用加大括号，因为只可能唯一对应export default命令。

正是因为export default命令其实只是输出一个叫做default的变量，所以它后面不能跟变量声明语句。

// 正确
export var a = 1;

// 正确
var a = 1;
export default a;

// 错误
export default var a = 1;

上面代码中，export default a的含义是将变量a的值赋给变量default。所以，最后一种写法会报错。