学习Node.js模块机制

一、CommonJS的模块规范

Node与浏览器以及 W3C组织、CommonJS组织、ECMAScript之间的关系

Node借鉴CommonJS的Modules规范实现了一套模块系统，所以先来看看CommonJS的模块规范。

CommonJS对模块的定义十分简单，主要分为模块引用、模块定义和模块标识3个部分。

1. 模块引用

模块引用的示例代码如下：

var math = require('math');

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。

2. 模块定义

在模块中，上下文提供require()方法来引入外部模块。对应引入的功能，上下文提供了exports对象用于导出当前模块的方法或者变量，并且它是唯一导出的出口。在模块中，还存在一个module对象，它代表模块自身，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对象上作为属性即可定义导出的方式：

// math.js
exports.add = function () { 
var sum = 0,  i = 0,  args = arguments,  l = args.length; 
while (i < l) {  sum += args[i++]; }
 return sum;
};

在另一个文件中，我们通过require()方法引入模块后，就能调用定义的属性或方法了：

// program.js
var math = require('math');
exports.increment = function (val) { return math.add(val, 1);};

3.模块标识

模块标识其实就是传递给require()方法的参数，它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。它可以没有文件名后缀.js。模块的定义十分简单，接口也十分简洁。它的意义在于将类聚的方法和变量等限定在私有的作用域中，同时支持引入和导出功能以顺畅地连接上下游依赖。每个模块具有独立的空间，它们互不干扰，在引用时也显得干净利落。

二、Node的模块实现

Node在实现中并非完全按照规范实现，而是对模块规范进行了一定的取舍，同时也增加了少许自身需要的特性。尽管规范中exports、require和module听起来十分简单，但是Node在实现它们的过程中究竟经历了什么，这个过程需要知晓。
在Node中引入模块，需要经历如下3个步骤。

1. 路径分析

2. 文件定位

3. 编译执行

在Node中，模块分为两类：一类是Node提供的模块，称为核心模块；另一类是用户编写的模块，称为文件模块。

"htmlcode">

function Module(id, parent) {  
  this.id = id;  
  this.exports = {};  
  this.parent = parent;  
   if (parent && parent.children) {   
   parent.children.push(this);  
  }  
  this.filename = null;  
   this.loaded = false;  
  this.children = []; 
}  

编译和执行是引入文件模块的最后一个阶段。定位到具体的文件后，Node会新建一个模块对象，然后根据路径载入并编译。对于不同的文件扩展名，其载入方法也有所不同，具体如下所示。

"htmlcode">

(function (exports, require, module, __filename, __dirname) {
 var math = require('math');
 exports.area = function (radius) {
  return Math.PI * radius * radius;
 };
});

这样每个模块文件之间都进行了作用域隔离。包装之后的代码会通过vm原生模块的runInThisContext()方法执行（类似eval，只是具有明确上下文，不污染全局），返回一个具体的function对象。最后，将当前模块对象的exports属性、require()方法、module（模块对象自身），以及在文件定位中得到的完整文件路径和文件目录作为参数传递给这个function()执行。

3.包和NPM

在模块之外，包和NPM则是将模块联系起来的一种机制。

CommonJS的包规范的定义其实也十分简单，它由包结构和包描述文件两个部分组成，前者用于组织包中的各种文件，后者则用于描述包的相关信息，以供外部读取分析。

1.包结构

包实际上是一个存档文件，即一个目录直接打包为.zip或tar.gz格式的文件，安装后解压还原为目录。完全符合CommonJS规范的包目录应该包含如下这些文件。

package.json：包描述文件。
bin：用于存放可执行二进制文件的目录。
lib：用于存放JavaScript代码的目录。
doc：用于存放文档的目录。
test：用于存放单元测试用例的代码。

2.包描述文件

包描述文件用于表达非代码相关的信息，它是一个JSON格式的文件——package.json，位于包的根目录下，是包的重要组成部分。而NPM的所有行为都与包描述文件的字段息息相关。

这个可以看看NPM官网对package.json的定义规范。

可以通过npm adduser,  npm publish把自己的package上传到npm仓库。

三、题外话： AMD、CMD、兼容多种模块规范的类库

1. AMD

是CommonJS模块规范的一个延伸，它的模块定义如下：
define(id"theimg" alt="" src="/UploadFiles/2021-04-02/20161017143325200.jpg">

3.兼容

为了让同一个模块可以运行在前后端，在写作过程中需要考虑兼容前端也实现了模块规范的环境。为了保持前后端的一致性，类库开发者需要将类库代码包装在一个闭包内。以下代码演示如何将hello()方法定义到不同的运行环境中，它能够兼容Node、AMD、CMD以及常见的浏览器环境中：

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持。