之前 ECMAScript 的問(wèn)題：

沒(méi)有模塊系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)較少（如文件系統(tǒng)等缺失API）挤巡，沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)接口，無(wú)包管理系統(tǒng)

CommonJS

CommonJS 規(guī)范涵蓋：模塊坦弟、二進(jìn)制走诞、Buffer势决、字符編碼熔恢、I/O流轻姿、進(jìn)程環(huán)境筑累、文件系統(tǒng)袱蜡、套接字、單元測(cè)試慢宗、Web 服務(wù)器網(wǎng)關(guān)接口坪蚁、包管理。

Node借鑒CommonJS的Modules規(guī)范實(shí)現(xiàn)了一套模塊系統(tǒng)镜沽。

Node 與瀏覽器以及W3C組織敏晤、CommonJS組織、ECMAScript之間的關(guān)系

CommonJS 的模塊規(guī)范

包括：模塊引用淘邻、模塊定義茵典、模塊標(biāo)識(shí)3部分。

• 模塊引用

示例：

var math = require('math');

• 模塊定義

被引用模塊的上下文提供 exports 對(duì)象用于導(dǎo)出當(dāng)前模塊的方法與變量宾舅，這是該模塊唯一的導(dǎo)出出口统阿。在模塊中還包括一個(gè)標(biāo)識(shí)模塊本身的 module 對(duì)象。exports 正是 module 對(duì)象的一個(gè)屬性的引用筹我。

示例：

// math.js
let count = 0;
exports.incr = function () {
  count += 1;
  return count;
};

// program.js
var incr = require('match');
console.log(incr()); // 1
console.log(incr()); // 2

• 模塊標(biāo)識(shí)

其實(shí)就是傳遞給 require() 方法的參數(shù)扶平，它必須是符合小駝峰命名的字符串，或者一個(gè)相對(duì)路徑蔬蕊，或者一個(gè)絕對(duì)路徑结澄。

模塊加載的具體實(shí)現(xiàn)

Node 引入一個(gè)模塊包括如下步驟：

1. 路徑分析
2. 文件定位
3. 編譯執(zhí)行

Node 中的模塊分為：核心模塊（Node本身提供的模塊）、文件模塊（用戶(hù)編寫(xiě)的模塊）岸夯。

• 核心模塊在Node源碼編譯過(guò)程中被編譯成二進(jìn)制執(zhí)行文件麻献。在Node進(jìn)程啟動(dòng)過(guò)程中部分核心模塊會(huì)直接被加載進(jìn)內(nèi)存，故這部分核心模塊在引入時(shí)猜扮，不需文件定位和編譯執(zhí)行勉吻，且在路徑分析中優(yōu)先判斷，所以它們的加載速度是最快的旅赢。

• 文件模塊是在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)加載齿桃，需要完整經(jīng)歷模塊引入的流程惑惶，加載速度較慢。

模塊加載步驟：

優(yōu)先從緩存加載

Node對(duì)引入過(guò)的模塊都會(huì)進(jìn)行緩存（緩存的是編譯和執(zhí)行后的對(duì)象）短纵，以避免二次引入時(shí)的開(kāi)銷(xiāo)带污。所以對(duì)于二次加載的模塊，Node會(huì)優(yōu)先從緩存中引入香到。另外核心模塊的緩存檢測(cè)優(yōu)先于文件模塊鱼冀。

路徑分析

即對(duì)模塊標(biāo)識(shí)符的分析。

• 核心模塊：如 http养渴、fs 等雷绢，優(yōu)先加載，不可以加載與核心模塊標(biāo)識(shí)符相同的自定義模塊理卑。
• 路徑形式的文件模塊：相對(duì)路徑或絕對(duì)路徑翘紊，分析文件模塊時(shí)，require() 方法會(huì)將該路徑轉(zhuǎn)為真實(shí)路徑藐唠，并以此為真實(shí)路徑作為該模塊的索引來(lái)緩存被編譯執(zhí)行后的模塊對(duì)象帆疟。
• 自定義模塊：不是核心模塊也不以路徑作為標(biāo)識(shí)符的模塊，可以是一個(gè)包或者文件宇立，這類(lèi)模塊加載最慢踪宠。

Node 自定義模塊的查找策略（類(lèi)似于JavaScript的原型鏈或者作用域的查找方式）：

• 當(dāng)前文件目錄下的 node_modules 目錄
• 父目錄下的 node_modules 目錄
• 逐級(jí)向上遞歸查找，直至根目錄下的 node_modules 目錄

文件定位

• 文件拓展名分析：模塊的標(biāo)識(shí)符可不包含文件拓展名妈嘹。Node 會(huì)按照 .js柳琢、.json、.node 的次序不足拓展名一次嘗試润脸。這里需注意的是：在嘗試過(guò)程中柬脸，會(huì)調(diào)用 fs 模塊同步阻塞式的判斷文件是否存在，故在調(diào)用 .json .node 文件是最好帶上拓展名毙驯，已提升文件定位的速度倒堕。
• 目錄分析：在分析模塊標(biāo)識(shí)符的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)是一個(gè)目錄時(shí)會(huì)以包的形式來(lái)處理爆价。 Node 會(huì)查找并解析 package.json 文件垦巴，從其 main 屬性來(lái)定位該模塊入口文件。如果無(wú)法通過(guò) main 屬性獲取入口文件铭段，則Node 默認(rèn)以 index 作為入口文件名骤宣，依次查找 index.js、index.json序愚、index.node涯雅；若未找到則進(jìn)入下一個(gè)查找路徑繼續(xù)上述步驟，直至路徑遍歷完畢仍未找到拋出異常展运。

模塊編譯（文件模塊）

定位到模塊后便會(huì)編譯執(zhí)行該模塊活逆。每個(gè)文件模塊都是一個(gè)對(duì)象，其定義如下：

function Module(id, parent) {
  this.id = id;
  this.exports = {};
  if (parent && parent.chidren) {
     parent.children.push(this);
  }

  this.filename = null;
  this.loaded = false;
  this.children = [];
}

Node 對(duì)于不同類(lèi)型的文件模塊執(zhí)行不同的加載方法拗胜。

• .js 文件：
  fs 模塊同步讀取文件內(nèi)容蔗候，wrap 模塊內(nèi)容，vm 編譯模塊內(nèi)容返回包含上下文的function埂软，傳入之前 wrap 的參數(shù)锈遥，執(zhí)行該函數(shù)。

wrap 內(nèi)容：

(function (exports, require, module, __filename, __dirname) {
  /* 實(shí)際文件內(nèi)容 */
})

• .node 文件
  Node 調(diào)用 process.dlopen() 方法來(lái)加載和執(zhí)行 .node 文件勘畔。dlopen() 方法通過(guò) libuv 兼容層封裝了 Windows 和 *nix 平臺(tái)下的不同實(shí)現(xiàn)所灸。實(shí)際上，.node模塊并不需要編譯炫七，它已經(jīng)是C/C++模塊編譯生成好的二進(jìn)制文件了爬立，執(zhí)行的過(guò)程中，會(huì)將模塊的 exports 對(duì)象與.node 模塊產(chǎn)生聯(lián)系万哪，返回給調(diào)用者侠驯。

• .json 文件
  調(diào)用 fs 模塊通過(guò)讀取文件內(nèi)容，調(diào)用 JSON.parse() 解析奕巍，將其賦給模塊對(duì)象的exports吟策。

Module._extensions['.json'] = function(module, filename) {
  var content = fs.readFileSync(filename, 'utf8');
  try {
    module.exports = JSON.parse(internalModule.stripBOM(content));
  } catch (err) {
    err.message = filename + ': ' + err.message;
    throw err;
  }
};

注：文件模塊加載的具體代碼實(shí)現(xiàn)可以參考這里

核心模塊包括：c/c++ 編寫(xiě)的模塊、js 編寫(xiě)的模塊

JavaScript 核心模塊的編譯過(guò)程

1. 通過(guò) v8 附帶的 js2c.py 工具將 js 代碼以字符串的形式存儲(chǔ)到 node 的命名空間中的止；
2. 通過(guò) process.binding('natives') 取出代碼檩坚，存放到 NativeModule._cache 對(duì)象中；
3. 當(dāng) require() 方法調(diào)用時(shí)诅福，從 NativeModule._cache 中取出對(duì)應(yīng) id（模塊標(biāo)識(shí)符） 的代碼匾委，通過(guò) NativeModule.compile() 方法 wrap、執(zhí)行相應(yīng)的代碼权谁。

C/C++ 核心模塊的編譯過(guò)程

這里分為：純 C/C++ 編寫(xiě)的模塊剩檀、核心部分由 C/C++ 編寫(xiě)，對(duì)外封裝由 JS 完成的模塊旺芽。其中純 C/C++ 編寫(xiě)的部分稱(chēng)為內(nèi)建模塊沪猴。

內(nèi)建模塊

Node 內(nèi)建模塊的結(jié)構(gòu)體定義：

struct node_module {
  int nm_version;
  unsigned int nm_flags;
  void* nm_dso_handle;
  const char* nm_filename;
  node::addon_register_func nm_register_func;
  node::addon_context_register_func nm_context_register_func;
  const char* nm_modname;
  void* nm_priv;
  struct node_module* nm_link;
};

可通過(guò) get_builtin_module() 方法取出該模塊。內(nèi)建模塊在編譯 Node 源代碼時(shí)會(huì)被編譯成二進(jìn)制文件采章，在 Node 進(jìn)程啟動(dòng)時(shí)运嗜，直接加載進(jìn)內(nèi)存中，可直接被外部（核心模塊悯舟、C/C++拓展模塊-但不建議直接調(diào)用）調(diào)用担租。這里同 JS 核心文件加載一樣通過(guò) process.binding() 方法加載，但它將 exports 對(duì)象緩存到 binding_cache_object 中抵怎。

os 原生模塊引入流程

C/C++ 拓展模塊

C/C++ 拓展模塊的編寫(xiě)基本同內(nèi)建模塊一致奋救，可借助 node-gyp 進(jìn)行編譯岭参，只是不需要注冊(cè)到 node builtin 模塊中，而是通過(guò) process.dlopen() 動(dòng)態(tài)加載進(jìn)來(lái)尝艘。由于 .node 文件已是編譯后的二進(jìn)制文件演侯，所以被加載進(jìn)來(lái)后不需編譯直接執(zhí)行，相較于 JavaScript 模塊會(huì)略快一點(diǎn)背亥。

.node 文件引入流程

包與 NPM

包實(shí)際被打包成一個(gè)存檔文件（zip 或 tar.gz 格式）秒际。CommonJS 規(guī)范的包結(jié)構(gòu)：

• package.json: 包描述文件
• bin: 可執(zhí)行文件
• lib: JavaScript 文件
• doc: 項(xiàng)目文檔
• test: 單元測(cè)試

NPM

依賴(lài)安裝：

• 全局安裝：只是將包描述文件中 bin 字段下的可執(zhí)行腳本以軟連接的方式鏈接到 node 執(zhí)行目錄下的 ../../lib/node_module 中。path.resolve(process.execPath, '..', '..', 'lib', 'node_modules')
• 本地安裝：npm install <package.json 文件所在目錄 or url>

一些鉤子: package.json 文件的scripts 中定義狡汉。

scripts: {
  "preinstall":  "install 該包之前執(zhí)行的腳本",
  install: "install 該包時(shí)執(zhí)行的腳本",
  uninstall: "卸載該包時(shí)執(zhí)行的腳本",
  test: "單元測(cè)試腳本",
}