从底层去认识 ruby 的load，require，gems，bundler，以及rails中的autoloading

在rails中，我一直对require和autoloading感到很疑惑，严重阻塞了我学习的进度，所以我觉得搞清楚这些概念是很有必要的, 在这里翻译一篇国外的博文，并写下自己的一些理解。

load 和 require 到底做了些什么？

第一次看到require语句的时候，立刻有一种似曾相识的感觉。对于熟悉的c语言，我看到了include的影子。从开发者的角度来说，这两条指令完成了相似的工作：告诉编译器我们想要引用其它地方的代码。但是，仔细思考和实验过后，却不难发觉，这两条指令在实现层面上乃是千差万别。

当我们include一个头文件的时候发生了什么？答案是编译器找到对应的头文件，并将其原地展开。通过对头文件中代码的解析，编译器知道了我们要引用的代码的声明（Declaration）。所谓声明，即是指编译器知道将要引用的代码到底长成什么样，而并不知道代码具体是什么（Definition）。而为了让我们的代码真正地用上所引用的代码，我们需要在链接的时候，向linker指明引用库的地址。而这个所谓的引用库，才包含了我们欲引用代码的具体定义。

反观require呢？当我们require某个外部代码的时候，我们实际上是告诉编译器寻找对应的rb文件。这个rb文件中有什么？答案是，引用代码的具体定义。这时候require和include有何区别的答案便呼之欲出了：由于Ruby没有传统意义上的链接过程，我们require实际上是载入代码的定义和定义；而对于C编译器来说，include只不过是告诉编译器代码长啥样，这使得编译器能够生成＂调用代码＂，而＂实现代码＂则是在链接阶段予以提供的。

load
首先来看看rubu中load的用法：

puts("foo.rb loaded!")
$FOO = 2

我们打开irb：

> load('/Users/zhang/foo.rb')
foo.rb loaded!
 => true
> $FOO
 => 2

load这个方法是是定义在Kernel模块里面。当我们给load方法传递一个绝对路径，这个方法会执行绝对路径所对应的代码。load方法总是会返回true，除非这个路径的文件无法加载才会返回LoadError。除了局部变量，全局变量，常量，类都会加载进来：

# foo.rb
$FOO_GLOBAL_VARIABLE = 2
class FooClass; end
FOO_CONSTANT = 3
def foo_method; end
foo_local_variable = 4

在irb中：

> load('/Users/zhang/foo.rb')
 => true
> $FOO_GLOBAL_VARIABLE
 => 2
> FooClass
 => FooClass
> FOO_CONSTANT
 => 3
> foo_method
 => nil
> foo_local_variable
NameError: undefined local variable or method `foo_local_variable' 

如果我们加载对于同一个路径加载两次，那么在这个文件里面就会加载这段代码两次。现在在foo.rb文件中，我们定义了一个常量。当我们加载这个rb文件的时候，因为定义了两次，就会产生warning。

在irb中执行：

> load('/Users/zhang/foo.rb')
foo.rb loaded!
 => true
> load('/Users/zhang/foo.rb')
foo.rb loaded!
/Users/cstack/foo.rb:2: warning: already initialized constant FOO_CONSTANT
 => true

我们还可以使用相对路径来使用这个load方法，只要这个文件在同一个目录下面：

> load('./foo.rb')
foo.rb loaded!
 => true

$LOAD_PATH
这是一个收集了全部绝对路径的全局的数组，如果我们仅仅load了一个文件名，他就会遍历整个数组以及在每一个文件夹里面去查询文件：

> $LOAD_PATH.push("/Users/zhang")
> load('foo.rb')
foo.rb loaded!
 => true

load 也可以在当前文件夹查找:

> Dir.chdir("/Users/zhang")
 => 0
> load('foo.rb')
foo.rb loaded!
 => true

require
require和load是很像的，但是他们还是有一些不一样的地方。在一个文件中调用require两次，所对应的代码只会执行一次。require返回true，如果这个路径所对应的文件还没有被加载。

> $LOAD_PATH.push('/Users/zhang')
 => ["/Users/zhang"]
> require('foo.rb')
foo.rb loaded!
 => true
> require('foo.rb')
 => false

有时候我们search另一个文件的时候，我们不一定需要包括这个这个文件的后缀，比如说：

> $LOAD_PATH.push('/Users/zhang')
 => ["/Users/zhang"]
> require('foo')
foo.rb loaded!
 => true

在这段代码里面，require不仅仅会找寻foo.rb的资源，还会search一些动态链接库的资源，比如说foo.so、foo.o、foo.dll，这就是为什么我们可以在rails中调用c代码的原因。

gems
一个gem实际上是一个有RubyGems代为管理的ruby包。比如说，json就是一个gem包，包含了一些解析和产生json的代码。让我来看看这个gem包究竟存储在我们电脑中的什么地方：

~ gem which json
/Users/paul.zhang/.rvm/rubies/ruby-2.4.1/lib/ruby/2.4.0/json.rb

那我们究竟应该怎么加载这个gem包呢？如果我们知道了这个gem包的绝对路径，我们可以使用load和require来加载：

> load('/Users/zhang/.rvm/rubies/ruby-2.4.1/lib/ruby/2.4.0/json.rb')
 => true
> JSON
 => JSON

还有一个点，在我们的Gemfile里面，会看到一些:require => false的选项。一般来说，rails框架还是保证这个gem被安装了，但是这个gem不会被require。我们需要用到时才require这个gem。

bundle exec 的作用
我们可以知道，当我们使用bundle install的时候，会生成一个Gemfile.lock的文件。在我们执行一些文件之前，时常会执行bundle exec这个指令，以保证我们require gem绝对路径 的时候会加载我们写在Gemfile.lock的gem。