浅谈node.js模块引入机制
之前笔者对nodejs中的模块是如何引入的也是一头雾水，读了一本《深入浅出nodejs》，加上自己工作时的经验和理解，有如下的总结，欢迎同仁指教~
前言
CommonJS的模块规范指出模块主要分为三部分：模块引用、模块定义、模块标识
模块引用
模块引用的示例代码如下:
const math = require('math')
在CommonJS规范中，存在require()方法,这个方法接受的参数为模块标识，以此引入一个模块的API到当前的上下文中。
模块定义
在模块中，上下文提供require()方法来引入外部模块。对应引入共能，上下文还提供了exports对象用于导出当前模块的方法或者变量。模块中还有一module对象，代表模块自身，exports是module对象的属性。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
exports.add = function add(...args) {
let sum = 0
args.forEach(i => {
sum += i
})
return sum
}
在另外一个文件中，通过require()方法引入该模块，就可以调用其方法：
// program.js
const math = require('math')
exports.increment = function(val) {
return math.add(val, 1)
}
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。它可以没有文件后缀.js。
Node的模块加载过程
在Node中引入模块，需要经历3个步骤：
- 路径分析
- 文件定位
- 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，称为文件模块。
优先从缓存中加载
Node会对引用过的模块进行缓存，以减少再次引用时的开销。Node缓存的是编译和执行之后的对象。
不论是核心模块还是文件模块，require()方法对相同模块的二次加载一律采用缓存优先的策略，是 第一优先级的 。不同之处在于核心模块的缓存检查要先于文件模块的缓存检查。
路径分析和文件定位
对于不同的标识符，模块的查找和定位会有不同程度上的差异。
模块标识符分析
模块标识符分为如下几类：
- 核心模块，如
http、fs、path等； -
.或者..开始的相对路径的文件模块； - 以
/开始的绝对路径的文件模块； - 非路径形式的文件模块，如
express模块。
核心模块
核心模块的优先级仅次于缓存加载，加载速度最快，如果想要加载一个和核心模块同名的自定义模块，不会成功
路径形式的文件模块
以.、..开头的标识符，在分析路径是会将其转换为绝对路径并将绝对路径作为索引，将编译执行后的结果存在缓存中。
文件模块给出了文件所在的确切位置，查找可以节约大量时间，加载速度慢于核心模块。
自定义模块
自定义模块指的是非核心模块，也不是路径形式的标识符。它是特殊的一种文件模块，可能是一个文件或者包的形式，这类模块查找最费时间，所以加载最慢。
模块路径 是Node在定位文件模块的具体文件时制定的查找策略，具体表现是一个路径的数组，这个路径的生成规则，可以动手尝试一番：
- 创建一个
path_test.js的文件，其内容为console.log(module.paths) - 将其放在任意一个目录中并通过node执行
node path_test.js。
可能会得到如下输出：
[ 'E:\\workspace\\myBlog\\node_modules',
'E:\\workspace\\node_modules',
'E:\\node_modules' ]
可以看出，模块路径的生成规则如下：
- 当前文件目录下的
node_modules目录。 - 父目录下的
node_modules目录。 - 父目录的父目录下的
node_modules目录。 - 沿路径向上逐级递归，直到根目录下的
node_modules目录。
可以看出，当前文件的路径越深，模块查找的耗时越多，这是自定义模块加载速度最慢的原因。
文件定位
文件定位还包括一些细节：文件拓展名的分析、目录和包的处理。
文件拓展名的分析
因为模块的标识符也就是require()方法的参数是可以不含有文件拓展名的，这种情况下，Node会按照.js、.json、.node的次序补足拓展名，依次尝试。
目录分析和包
通过分析文件拓展名之后可能没有得到一个文件，但是得到一个目录此时Node会将目录当作一个包处理。
Node会在当前目录下查找package.json文件，通过JSON.parse()解析出包描述对象，取出main属性来对文件定位。如果main指向的文件没有，或者没有package.json文件,则依次查找index.js、index.json、index.node。
目录分析的过程中如果没有成功定位任何文件，则进入下一个模块路径进行定位。所有的模块路径遍历完还没找到则抛出查找失败的异常。
模块编译
注：这里提到的模块编译都是指文件模块
在Node中，每个文件模块都是一个Module对象，可以写一个测试文件console.log(module),并运行得到如下结果：
Module {
id: '.',
exports: {},
parent: null,
filename: 'E:\\workspace\\myBlog\\test.js',
loaded: false,
children:
[ Module {
id: 'E:\\workspace\\myBlog\\node_modules\\hehe.js',
exports: 5,
parent: [Circular],
filename: 'E:\\workspace\\myBlog\\node_modules\\hehe.js',
loaded: true,
children: [],
paths: [Array] } ],
paths:
[ 'E:\\workspace\\myBlog\\node_modules',
'E:\\workspace\\node_modules',
'E:\\node_modules' ] }
具体编译的方式视文件的拓展名而定
JavaScript模块的编译
每个模块文件中存在着require、exports、module这三个变量，通过阅读Node的文档，还有__filename、__dirname这两个变量，他们从何而来？
实际上，在编译的过程中，Node对获取的Javascript文件的内容进行了包装。将文件包裹在
(function (exports, require, module, __filename, __dirname) {
// Javascript 文件的内容
})
一个正常的JavaScript文件可能会被包装成这样：
(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的隔离，在执行之后，模块的exports属性返回给了调用方，模块的exports属性上的方法以及属性都可以被外部调用的到，其他变量方法不可直接被调用。
另外不可直接对exports赋值，原因在于，exports对象是通过形参的方式传入的，直接赋值形参会改变形参的引用，但不能改变作用域外的值。解决方法是赋值给module.exports对象
C/C++模块的编译
Node调用process.dlopen()方法进行加载和执行，执行的过程中，模块的exports对象与.node模块产生联系，然后返回给调用者。
JSON文件的编译
Node利用fs模块同步读取JSON文件的内容，并将内容通过JSON.parse()得到对象赋给exports对象，供外部调用。
