浅析node.js的模块加载机制

在node.js中，模块使用Commonjs规范，一个文件是一个模块

node.js中的模块可分为三类

1. 内部模块 - node.js提供的模块如 fs,http,path等
2. 自定模块 - 我们自己写的模块
3. 第三方模块 - 通过npm安装的模块

node.js提供了大量的模块供我们使用，比如 想解析一个文件的路径，可以使用path模块下的相应方法实现：

rush:js;"> const path = require('path'); //返回目标文件的绝对路径 console.log(path.resolve('./1.txt'));

运行结果：

/Users/cuiyue/workspace/test/1.txt

使用require引入相应的模块，即可使用。

__dirname和__filename

node.js的每个模块都有这两个参数，它们都是一个绝对路径的地址，区别是__filename存放了从根目录到当前文件名的路径，__dirname只存放从根目录到模块的所在目录：

rush:js;"> console.log(__dirname); console.log(__filename);

运行结果：

/Users/cuiyue/workspace/test /Users/cuiyue/workspace/test/module.js

vm模块

vm模块是node.js提供在V8虚拟机中编译和运行的工具，node.js中的模块内部实现就是通过此模块完成。

说说vm的基本用法。

在js环境中有一个eval函数，它可以运行js的代码字符串，比如：

rush:js;"> eval('console.log("Hello javascript.")'); //输出Hello javascript.

可以看到，eval函数的参数是一段字符串，它可以运行字符串形式的js代码，但它可以使用上下文环境中的变量：

rush:js;"> var num=100; eval('console.log(num)'); //输出100

以上是可以正确访问num的值。

vm模块提供了方法创建一个安全的沙箱，在指定的上下文环境中运行代码，不受外界干扰。

rush:js;"> const vm = require('vm'); var num = 100; vm.runInThisContext('console.log(num)');

运行结果：

console.log(num) ^ ReferenceError: num is not defined

可以看到代码报错了，说明在vm创建了指定的上下文环境中，拿不到外界的参量。

Commonjs规范

在以前，由于javascript的历史原因导致它的模块机制很差，由于这些缺点使得javascript不太善于开发大型应用，于是提出了Commonjs规范以弥补javascript的不足。

Commonjs规范主要分为三块内容：模块导入导出、模块定义、模块标识。

模块导入导出

Commonjs中使用require()函数进行模块的引入。

rush:js;"> const mymodule = require('mymodule');

使用exports导出模块

rush:js;"> module.exports = { name: 'Tom' };

引用的名称可以不带路径，若不带路径表示引入的是node提供的模块或是npm安装的第三方模块（node_modules）

模块定义

module对象：在每一个模块中，module对象代表该模块自身。

export属性：module对象的一个属性，它向外提供接口。

模块标识

模块标识指的是传递给require方法的参数，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。

node中模块解析流程

1. 首先接收参数，把传入的模块名称解析成绝对路径
2. 若没有后缀名称，依次拼接.js .json .node尝试加载，仍到不到模块则报错
3. 取得正确的路径后判断缓存中是否存在此模块，若有则取出
4. 若缓存中不存在则加载此文件，在外包裹一层闭包并执行它

以上为大致流程，下面尝试着写一下模块。

代码的基本结构：

rush:js;"> /** * Module类，用于处理模块加载 */ function Module() {}

//模块的缓存
Module._cacheModule = {};

//不同扩展名的加载策略
Module._extensions = {};

//根据moduleId解析绝对路径，
Module._resolveFileName = function(moduleId) {};

//入口函数
function req(moduleId) {}

附上全部代码：

rush:js;"> const path = require('path'); const fs = require('fs'); const vm = require('vm');

/**

• Module类，用于处理模块加载
  */
  function Module(file) {
  this.id = file; //当前模块的id，它使用完整的绝对路径标识，因此是唯一的
  this.exports = {}; //导出
  this.loaded = false; //模块是否已加载完毕
  }

//模块的缓存
Module._cacheModule = {};

Module._wrapper = ['(function(exports,require,module,dirname,filename){','});'];

//不同扩展名的加载策略
Module._extensions = {
'.js': function(currentModule) {
let js = fs.readFileSync(currentModule.id,'utf8'); //读取出js文件内容
let fn = Module._wrapper[0] + js + Module._wrapper[1];
vm.runInThisContext(fn).call(
currentModule.exports,currentModule.exports,req,currentModule,path.dirname(currentModule.id),currentModule.id);
return currentModule.exports;
},'.json': function(currentModule) {
let json = fs.readFileSync(currentModule.id,'utf8');
return JSON.parse(json); //转换为JSON对象返回
},'.node': ''
};

//加载模块(实例方法)
Module.prototype.load = function(file) {
let extname = path.extname(file); //获取后缀名
return Module._extensionsextname;
};

//根据moduleId解析绝对路径，
Module._resolveFileName = function(moduleId) {
let p = path.resolve(moduleId);

if (!path.extname(moduleId)) { //传入的模块没有后缀
let arr = Object.keys(Module._extensions);

//循环读取不同扩展名的文件
for (var i = 0; i < arr.length; i++) {
let file = p + arr[i]; //拼接上后缀名成为一个完整的路径
try {
fs.accessSync(file);
return file; //若此文件存在返回它
} catch (e) {
console.log(e);
}
}
} else {
return p;
}
};

function req(moduleId) {
let file = Module._resolveFileName(moduleId);

if (Module._cacheModule[file]) { //若缓存中存在此模块
return Module._cacheModule[file];
} else {
let module = new Module(file);
module.exports = module.load(file);
return module.exports;
}
}

console.log(req('./a.js')());

a.js的文件内容：

rush:js;"> module.exports = function() { console.log('This message from a.js'); console.log(__dirname); console.log(__filename); }

最终运行结果：

This message from a.js /Users/cuiyue/workspace/test /Users/cuiyue/workspace/test/a.js

重要代码说明

_resolveFileName

_resolveFileName方法的主要作用是把传入的模块解析成绝对路径，这样才可以进行下一步，根据完整的路径加载模块。

因此要进行判断，如果传入的模块不存在，则要报错；如果传入的模块已经有扩展名了，就不要拼接了；若没有扩展名，依次以.js .json .node的顺序拼接成完成的模块进行加载。

_extensions

此对象中封装了加载不同类型模块的处理方法，其中若是.json类型则使用fs读取文件直接转换成JSON对象并返回。

若是.js文件则读取后，拼接闭包，将exports,__filename五大参数拼接好，使用vm模块的沙箱机制运行，得到的结果放入module.exports返回。

总结

以上就是node.js的模块加载的简单逻辑，实际上node.js的源码远远比上面的代码复杂，光是处理模块路径、判断合法等操作就写了N行。而且我这里没有写缓存以及其它的复杂逻辑，但核心差不多就是这些，核心的核心就是用fs.readFileSync读取js文件，把内容拼接到一个大大的闭包中，这也解释了为什么我们自己写的所有node模块中都会有require方法，exports导出，以及__dirname和__filename参数。

了解了node.js的模块加载逻辑，在以后写node.js就更可避免一些误解，写出精细的代码。

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编程之家。