node中的CommonJS

1 JS模块化的不足

对于JS自己而言，他的规范是薄弱的，具备如下不足：

• 没有模块系统，不支持封闭的做用域和依赖管理
• 没有标准库，没有文件系统和IO流API
• 也没有包管理系统

2 CommonJS的功能

• 封装功能
• 封闭做用域
• 可能解决依赖问题
• 工做效率更高，重构方便

3 CommonJS的模块规范

CommonJS 是一种使用普遍的JavaScript模块化规范，核心思想是经过require方法来同步地加载依赖的其余模块，经过 module.exports 导出须要暴露的接口。

3.1 模块引用

在CommonJS规范中，存在require()方法，这个方法接受模块标识，以此引入一个模块的API到当前上下文中。 模块引用的示例代码以下：

const path = require("path");
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3.2 模块定义

上下文提供了exports对象用于导出当前模块的方法或者变量，而且它是惟一导出的出口。

在模块中，还存在一个module对象，它表明模块自身，而exports是module的属性。

在Node中，一个文件就是一个模块，将方法挂载在exports对象做为属性便可定义导出的方式，以下：

// math.js
exports.add = function(){
  var sum = 0,
    i = 0,
    args = arguments,
    l = args.length;

  while(i < l){
    sum += args[i++]
  }
  return sum;
}
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在另一个文件中，咱们经过require()方法引入模块后，就能调用定义的属性或方法：

var math = require("math");
exports.increment = function(val){
  return math.add(val, 1)
}
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3.3 模块标识

模块标识其实就是传递给require()方法的参数，他必须是符合小驼峰命名的字符串，或者以.、..开头的相对路径，或者绝对路径。

CommonJS的构建的这套模块导出和引入机制使得用户彻底不考虑变量污染，命名空间等方案与此相比相形见绌。

4 Node的模块实现

4.1 在Node中引入模块的步骤

• (1) 路径分析
• (2) 文件定位
• (3) 编译执行

4.2 模块分类

4.2.1 原生模块

http、fs、path、events等模块,是Node提供的模块，这些模块在Node源代码的编译过程当中被编译成二进制。在Node进程启动时，部分原生代码就被直接加载进内存中，因此原生模块引入时，文件定位和编译执行这个两个步骤能够省略掉，而且在路径分析中优先判断, 因此加载速度最快。原生模块经过名称来加载。

4.2.2 文件模块

在硬盘的某个位置，在运行时动态加载，须要完成的路径分析、文件定位、编译执行过程，速度比原生模块慢。

文件模块经过名称或路径来加载，文件模块的后缀有三种，以下

• .js -- 须要先读入内存再运行
• .json -- fs 读入内存 转化成JSON对象
• .node -- 通过编译后的二进制C/C++扩展模块文件,能够直接使用

4.2.3 第三方模块

• 若是require函数只指定名称则视为从node_modules下面加载文件，这样的话你能够移动模块而不须要修改引用的模块路径
• 第三方模块的查询路径包括module.paths和全局目录
• 加载最慢

全局目录

window若是在环境变量中设置了NODE_PATH变量，并将变量设置为一个有效的磁盘目录，require在本地找不到此模块时向在此目录下找这个模块。

UNIX操做系统中会从 $HOME/.node_modules $HOME/.node_libraries目录下寻找

4.3 加载策略

4.3.1 优先从缓存加载

Node对引入过的模块都会进行缓存，以减小二次引入时的开销,与前端浏览器缓存静态脚本不一样，浏览器仅缓存文件，而Node缓存的是编译和执行后的对象。

不管是原生模块仍是文件模块等, require()方法对相同模块的加载都一概采用缓存优先的方式，这是第一优先级的。

缓存优先策略，以下图：

4.3.2 路径分析和文件定位

module.paths 模块路径

console.log(module.paths)

[ '/Users/**/Documents/framework/article/node中的CommonJS/node_modules',
  '/Users/****/Documents/framework/article/node_modules',
  '/Users/**/Documents/framework/node_modules',
  '/Users/**/Documents/node_modules',
  '/Users/**/node_modules',
  '/Users/node_modules',
  '/node_modules' ]

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在加载过程当中，Node会逐个尝试module.paths中的路径，直到找到目标文件为止。因此当前文件的路径约深，模块查找耗时越多。因此第三方模块加载速度最慢。

文件定位

• (1) 文件扩展名 扩展名顺序： .js > .node > .json

尝试过程当中须要调用fs模块同步阻塞判断文件是否存在，由于是单线程，会引发性能问题。

诀窍是： 若是是.node和.json文件，传递时带上扩展名.

• (2) 目录分析和包 require()分析文件扩展名以后，可能没有查找到对应文件，但却获得一个目录，此时Node会将该目录当作一个包来处理。

首先，Node会在当前目录下查找package.json,从中取出main属性指定的文件进行定位。 若是文件缺乏扩展名，将会进入扩展名分析的步骤。 若是main属性指定的文件名错误，或者根本没有package.json，Node会将index当作默认文件名，而后依次查找index.js、index.json、index.node。

若是在目录分析中没有定位成功任何文件，则进入下一个模块路径进行查找。若是模块路径数组都被遍历完毕，依然没有查找到目标文件，则会抛出查找失败的异常。

4.3.3 文件模块查找规则总结

以下图：

5 模块编译(文件模块)

5.1 module的属性

在Node中，每一个文件模块都是一个对象，定义以下：

console.log(module)
/* Module { id: '.', exports: {}, parent: null, filename: '/Users/.../article/015_node中的CommonJS/tempCodeRunnerFile.js', loaded: false, children: [], paths: [ '/Users/.../article/015_node中的CommonJS/node_modules', '/Users/.../article/node_modules', '/Users/.../node_modules', '/Users/.../node_modules', '/Users/.../node_modules', '/Users/node_modules', '/node_modules' ] } */
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编译和执行是引入文件模块的最后一个阶段。定位到具体文件后，Node会建一个模块对象，而后根据路径载入并编译。对于不一样的文件扩展名，载入的方法也不一样，具体以下所示：

• .js 文件。经过 fs 模块同步读取文件后编译执行。
• .node 文件。这是用 **C/C++编写的扩展文件，经过dlopen()**方法加载最后编译生成的文件。
• .json 文件。经过 fs 模块同步读取文件后，用JSON.parse()解析返回结果。
• 其他扩展名文件。他们都被当作**.js**文件载入

5.2 js模块的编译

在编译过程当中，Node对获取的JS文件内容进行了头尾包装，这样，每一个文件模块之间都进行了做用域隔离。以下：

(function(exports, require, module, __filename, __dirname){
  
})
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模拟require方法的原理，以下：

// b.js
console.log('b.js')
exports.name = "b"


// a.js
let fs = require('fs');
let path = require('path')

let b = require2('./b.js')

function require2(mod) {
  let filename = path.join(__dirname, mod);
  let content = fs.readFileSync(filename, 'utf8');
  let fn = new Function('exports', 'require', 'module', '__filename', '__dirname', content + "\n return module.exports")

  let module = {
    exports: {}
  }

  return fn(module.exports, require2, module, __filename, __dirname)
}
// b.js

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6 exports VS module.exports

经过exports和module.exports对外公开的方法均可以访问，但有区别。

6.1 联系

exports 仅仅是 module.exports 的一个地址引用。

nodejs 只会导出 module.exports 的指向，若是 exports 指向变了，那就仅仅是 exports 不在指向 module.exports ，因而不会再被导出。

举个栗子，以下：

// test3.js
let counter = 0;
exports.printNextCount = function () {
  counter += 2;
  console.log(counter);
}

module.exports = function () {
  counter += 10;
  this.printNextCount = function () {
    console.log(counter)
  }
}

console.log(exports);
console.log(module.exports);
console.log(exports === module.exports);
/* { printNextCount: [Function] } [Function] false */


// test3_require.js
let Counter = require('./test3.js')

let counterObj = new Counter();
counterObj.printNextCount();
/* 10 */

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6.2 区别

6.2.1 根本区别

• exports 返回的是模块函数
• module.exports 返回的是模块对象自己，返回的是一个类

举个栗子，入下：

// test1.js
let counter = 0;
exports.temp = function () {
  counter += 10;
  this.printNextCount = function () {
    console.log(counter);
  }
}

console.log(exports);
console.log(module.exports);
console.log(exports === module.exports);
/* { temp: [Function] } // 是一个函数能够直接调用 { temp: [Function] } // 是一个函数能够直接调用 true */

// test1_require.js
// 只能做为函数调用
let counter = require('./test1')
console.log(counter)  // { temp: [Function] }
counter.temp()        // 只能做为函数调用

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6.2.2 使用区别

• exports 的方法能够直接调用
• module.exports 须要new对象以后才能够调用

使用这样的好处是exports只能对外暴露单个函数，可是module.exports却能暴露一个类

举个栗子，以下：

// test2.js
let counter = 0;
module.exports = function () {
  counter += 10;
  this.printNextCount = function () {
    console.log(counter);
  }
}

console.log(exports);
console.log(module.exports);
console.log(exports === module.exports);
/* {} [Function] // 是一个类，须要new才能调用 false */


// test2_require.js
let Counter = require('./test2');

// 直接调用报错
// console.log(Counter.printNextCount()) // TypeError: Counter.printNextCount is not a function

// new一个对象再调用
let counterObj = new Counter();
counterObj.printNextCount();
/* 10 */
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6.3 使用建议

• 最好别分别定义module.exports和exports
• 导出对象用module.exports,导出多个方法和变量用exports

7 参考文献

• 深刻浅出Node.js
• nodejs模块中exports和module.exports的区别
• 终于讲清楚了nodejs中exports和module.exports的区别