详细分析Node.js 模块系统

为了让Node.js的文件可以相互调用，Node.js提供了一个简单的模块系统。

模块是Node.js 应用程序的基本组成部分，文件和模块是一一对应的。换言之，一个 Node.js 文件就是一个模块，这个文件可能是JavaScript 代码、JSON 或者编译过的C/C++ 扩展。

创建模块

在 Node.js 中，创建一个模块非常简单，如下我们创建一个 main.js 文件，代码如下:

var hello = require('./hello');
hello.world();

以上实例中，代码 require('./hello') 引入了当前目录下的 hello.js 文件（./ 为当前目录，node.js 默认后缀为 js）。

Node.js 提供了 exports 和 require 两个对象，其中 exports 是模块公开的接口，require 用于从外部获取一个模块的接口，即所获取模块的 exports 对象。

接下来我们就来创建 hello.js 文件，代码如下：

exports.world = function() {
 console.log('Hello World');
}

在以上示例中，hello.js 通过 exports 对象把 world 作为模块的访问接口，在 main.js 中通过 require('./hello') 加载这个模块，然后就可以直接访问 hello.js 中 exports 对象的成员函数了。

有时候我们只是想把一个对象封装到模块中，格式如下：

module.exports = function() {
 // ...
}

例如:

//hello.js 
function Hello() { 
  var name; 
  this.setName = function(thyName) { 
    name = thyName; 
  }; 
  this.sayHello = function() { 
    console.log('Hello ' + name); 
  }; 
}; 
module.exports = Hello;

这样就可以直接获得这个对象了：

//main.js 
var Hello = require('./hello'); 
hello = new Hello(); 
hello.setName('BYVoid'); 
hello.sayHello();

模块接口的唯一变化是使用 module.exports = Hello 代替了exports.world = function(){}。在外部引用该模块时，其接口对象就是要输出的 Hello 对象本身，而不是原先的 exports。

服务端的模块放在哪里

也许你已经注意到，我们已经在代码中使用了模块了。像这样：

var http = require("http");

...

http.createServer(...);

Node.js 中自带了一个叫做 http 的模块，我们在我们的代码中请求它并把返回值赋给一个本地变量。

这把我们的本地变量变成了一个拥有所有 http 模块所提供的公共方法的对象。

Node.js 的 require 方法中的文件查找策略如下：

由于 Node.js 中存在 4 类模块（原生模块和3种文件模块），尽管 require 方法极其简单，但是内部的加载却是十分复杂的，其加载优先级也各自不同。如下图所示：

从文件模块缓存中加载

尽管原生模块与文件模块的优先级不同，但是都会优先从文件模块的缓存中加载已经存在的模块。

从原生模块加载

原生模块的优先级仅次于文件模块缓存的优先级。require 方法在解析文件名之后，优先检查模块是否在原生模块列表中。以http模块为例，尽管在目录下存在一个 http/http.js/http.node/http.json 文件，require("http") 都不会从这些文件中加载，而是从原生模块中加载。

原生模块也有一个缓存区，同样也是优先从缓存区加载。如果缓存区没有被加载过，则调用原生模块的加载方式进行加载和执行。

从文件加载

当文件模块缓存中不存在，而且不是原生模块的时候，Node.js 会解析 require 方法传入的参数，并从文件系统中加载实际的文件，加载过程中的包装和编译细节在前一节中已经介绍过，这里我们将详细描述查找文件模块的过程，其中，也有一些细节值得知晓。

require方法接受以下几种参数的传递：

http、fs、path等，原生模块。
./mod或../mod，相对路径的文件模块。
/pathtomodule/mod，绝对路径的文件模块。
mod，非原生模块的文件模块。

在路径 Y 下执行 require(X) 语句执行顺序：

1. 如果 X 是内置模块
   a. 返回内置模块
   b. 停止执行
2. 如果 X 以 '/' 开头
   a. 设置 Y 为文件根路径
3. 如果 X 以 './' 或 '/' or '../' 开头
   a. LOAD_AS_FILE(Y + X)
   b. LOAD_AS_DIRECTORY(Y + X)
4. LOAD_NODE_MODULES(X, dirname(Y))
5. 抛出异常 "not found"

LOAD_AS_FILE(X)
1. 如果 X 是一个文件, 将 X 作为 JavaScript 文本载入并停止执行。
2. 如果 X.js 是一个文件, 将 X.js 作为 JavaScript 文本载入并停止执行。
3. 如果 X.json 是一个文件, 解析 X.json 为 JavaScript 对象并停止执行。
4. 如果 X.node 是一个文件, 将 X.node 作为二进制插件载入并停止执行。

LOAD_INDEX(X)
1. 如果 X/index.js 是一个文件, 将 X/index.js 作为 JavaScript 文本载入并停止执行。
2. 如果 X/index.json 是一个文件, 解析 X/index.json 为 JavaScript 对象并停止执行。
3. 如果 X/index.node 是一个文件, 将 X/index.node 作为二进制插件载入并停止执行。

LOAD_AS_DIRECTORY(X)
1. 如果 X/package.json 是一个文件,
   a. 解析 X/package.json, 并查找 "main" 字段。
   b. let M = X + (json main 字段)
   c. LOAD_AS_FILE(M)
   d. LOAD_INDEX(M)
2. LOAD_INDEX(X)

LOAD_NODE_MODULES(X, START)
1. let DIRS=NODE_MODULES_PATHS(START)
2. for each DIR in DIRS:
a. LOAD_AS_FILE(DIR/X)
b. LOAD_AS_DIRECTORY(DIR/X)

NODE_MODULES_PATHS(START)
1. let PARTS = path split(START)
2. let I = count of PARTS - 1
3. let DIRS = []
4. while I >= 0,
   a. if PARTS[I] = "node_modules" CONTINUE
   b. DIR = path join(PARTS[0 .. I] + "node_modules")
   c. DIRS = DIRS + DIR
   d. let I = I - 1
5. return DIRS

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