Node應(yīng)用由模塊組成，其模塊系統(tǒng)借鑒了CommonJS模塊規(guī)范，但是并未完全按照規(guī)范實現(xiàn)，而是根據(jù)自身需求增加了一些特性，算是CommonJS模塊規(guī)范的一個變種。

CommonJS概述

CommonJS是社區(qū)提出的一種JavaScript模塊化規(guī)范，可以說是JS模塊化歷程中最重要的一塊里程碑，它構(gòu)造了一個美好的愿景——JS能夠在任何地方運行，但其實由于它的模塊是同步加載的，只適合在服務(wù)端等其他本地環(huán)境，并不適合瀏覽器端等需要異步加載資源的地方。

為了能讓JS能夠在任何地方運行，CommonJS制定了一些接口規(guī)范，這些接口覆蓋了模塊、二進制、Buffer、字符集編碼、I/O流、進程環(huán)境、文件系統(tǒng)、socket、單元測試、web服務(wù)器、網(wǎng)關(guān)、包管理等等，雖然大部分都處于草案階段，但是其深深影響了Node的發(fā)展。

下圖表示了Node與瀏覽器、W3C、CommonJS以及ECMAScript之間的關(guān)系，摘自 《深入淺出NodeJS》

CommonJS的模塊規(guī)范

CommonJS的模塊主要由模塊引用、模塊定義和模塊標(biāo)識三部分組成。

模塊標(biāo)識

模塊標(biāo)識對于每個模塊來說是唯一的，是它被引用時的依據(jù)，它必須是符合小駝峰命名的字符串，或者是文件的相對路徑或絕對路徑。

require('fs')// fs是內(nèi)建模塊，執(zhí)行時會被直接載入內(nèi)存，無須路徑標(biāo)識 require('./moduleA')//導(dǎo)入當(dāng)前目錄的moduleA require('../moduleB')// 導(dǎo)入上一個目錄的moduleB require('C://moduleC')// 絕對路徑導(dǎo)入moduleC

模塊引用

使用require()來引用一個模塊，這個方法接受一個模塊標(biāo)識作為參數(shù)，以此引入一個模塊的API到當(dāng)前上下文中。

const fs = require('fs')// 引入內(nèi)建的fs模塊

模塊定義

有導(dǎo)入自然也有導(dǎo)出，要將當(dāng)前上下文中的方法或變量作為模塊導(dǎo)出，需要使用內(nèi)建的module.exports對象，它是模塊導(dǎo)出的唯一出口。

CommonJS規(guī)范規(guī)定，每個模塊內(nèi)部，module變量代表當(dāng)前模塊。這個變量是一個對象，它的exports屬性（即module.exports）是對外的接口。加載某個模塊，其實是加載該模塊的module.exports屬性。

// moduleA.js模塊 let moduleA = {     name:"moduleA" } module.exports = {     moduleA }  // moduleB.js模塊 // 導(dǎo)入moduleA const {moduleA} = require('./moduleA')

CommonJS模塊的特點如下：

• 每個模塊具有獨立的上下文，模塊內(nèi)的代碼獨立執(zhí)行，不會污染全局作用域。
• 模塊可以被多次加載，但是只會在第一次加載時運行，運行結(jié)果會被緩存，后續(xù)再加載相同模塊會直接讀取緩存結(jié)果，緩存存儲在module.cache中
• 模塊的加載按代碼順序執(zhí)行。

Node的模塊實現(xiàn)

Node導(dǎo)入模塊需要經(jīng)歷3個步驟：路徑分析 -> 文件定位 -> 編譯執(zhí)行:

• 路徑分析：根據(jù)模塊標(biāo)識分析模塊類型。

• 文件定位：根據(jù)模塊類型和模塊標(biāo)識符找到模塊所處位置。

• 編譯執(zhí)行：將文件編譯成機器碼執(zhí)行，中間需要經(jīng)過一系列轉(zhuǎn)化。

模塊類型分為內(nèi)建模塊和用戶模塊：

• 內(nèi)建模塊:內(nèi)建模塊由Node提供，已經(jīng)被編譯成二進制執(zhí)行文件，在node執(zhí)行時，內(nèi)建模塊會被直接載入內(nèi)存，因此我們可以直接引入，它的加載速度很快，因為它不需要經(jīng)過文件定位和編譯執(zhí)行這2個步驟。

• 文件模塊：使用js或C++等編寫的擴展模塊，執(zhí)行時需要先被編譯成二進制機器碼。需要經(jīng)過上述三大步驟。

模塊緩存

不管是內(nèi)建模塊還是文件模塊，node在第一次加載后都會將結(jié)果緩存起來，下次加載相同模塊時，會先從緩存中查找，如果能查找到則直接從緩存中讀取，緩存的結(jié)果是模塊編譯和執(zhí)行后的對象，是所有模塊中加載最快的。

路徑分析

路徑分析依據(jù)的是模塊標(biāo)識符，模塊標(biāo)識符有以下幾種類型：

• 內(nèi)建模塊標(biāo)識，例如fs，path等，不需要編譯，node運行時被直接載入內(nèi)存等待導(dǎo)入。
• 相對路徑模塊標(biāo)識：使用相對路徑描述的文件模塊
• 絕對路徑模塊標(biāo)識：使用絕對路徑描述的文件模塊
• 自定義模塊標(biāo)識：通常是node_modules中的包，引入時也不需要寫路徑描述，node有一套算法來尋找，是所有模塊標(biāo)識中分析速度最慢的。

文件定位

文件定位主要包括文件擴展名分析、目錄和包的處理。如果文件定位結(jié)束時都沒找到任何文件，則會拋出文件查找失敗的異常。

文件擴展名分析

由于模塊標(biāo)識可以不添加文件擴展名，因此Node會按.js、.json、.node的次序依次補足擴展名來嘗試加載，嘗試加載的過程需要調(diào)用fs模塊同步阻塞式地判斷文件是否存在，因此為了提高性能，可以在使用require()導(dǎo)入模塊時，參數(shù)帶上文件擴展名，這樣會加快文件定位速度。

目錄、包的處理

在分析文件擴展名時，可能得到的是一個目錄，此時Node會將其作為一個包處理，用查找包的規(guī)則來查找：在當(dāng)前目錄下查找package.json，獲得其中定義的main屬性指定的文件名，以它來作為查找的入口，如果沒有package.json，則默認(rèn)將目錄下的index當(dāng)前默認(rèn)文件名，然后依次查找index.js、index.json、index.node。

編譯執(zhí)行

編譯和執(zhí)行是模塊導(dǎo)入的最后一個步驟，node會先創(chuàng)建一個Module實例，代表當(dāng)前模塊。它有以下屬性：

• module.id 模塊的識別符，通常是帶有絕對路徑的模塊文件名。
• module.filename 模塊的文件名，帶有絕對路徑。
• module.loaded 返回一個布爾值，表示模塊是否已經(jīng)完成加載。
• module.parent 返回一個對象，表示調(diào)用該模塊的模塊。
• module.children 返回一個數(shù)組，表示該模塊要用到的其他模塊。
• module.exports 表示模塊對外輸出的值。

通過文件定位得到的信息，Node再載入文件并編譯。對于不同的文件擴展名，其載入方法也有所不同：

• .js文件：通過fs模塊同步讀取文件后編譯執(zhí)行。
• .node文件：這是C/C++編寫的擴展文件，通過dlopen()方法加載。
• .json文件：通過fs模塊讀取后，用JSON.parse()解析返回結(jié)果。
• 其余擴展名一律當(dāng).js文件載入

每一個載入的模塊都會被緩存，可以通過require.cache來查看。

使用ES-Module

目前，在node中使用ES-Module屬于實驗性功能，從8.5開始支持，執(zhí)行時需要加上--experimental-modules參數(shù)。從12.17.0 LTS開始，去掉了--experimental-modules ，現(xiàn)在可以通過使用.mjs文件代替.js文件或在package.json中指定 type 為 module 兩種方式使用。

// package.json {      "name": "esm-project",      "version": "1.0.0",      "main": "index.js",      "type": "module",      ...  }

ES-Module相比于CommonJS的Module機制，最大不同是ES-Module對導(dǎo)出模塊的變量、對象是動態(tài)引用，而且是在編譯階段暴露模塊的導(dǎo)入接口，因此可以進行靜態(tài)分析；而CommonJS-Module是運行時同步加載，且輸出的是導(dǎo)出模塊的淺拷貝。除此之外，ES-Module支持加載CommonJS-Module，而反過來則不行。

其次，Node 規(guī)定 ES6 模塊之中不能使用 CommonJS 模塊的特有的一些內(nèi)部變量，這是因為ES-Module頂層this指向undefined，CommonJS模塊的頂層this指向當(dāng)前模塊，而這些內(nèi)部變量作為頂層變量能被直接使用。

CommonJS的內(nèi)部變量有：

• arguments
• require
• module
• exportsm
• __filename
• __dirname

總結(jié)

• Node模塊的加載是同步的，只有加載完成，才能執(zhí)行后面的操作。

• 每一個文件就是一個模塊，有自己的作用域。每個模塊內(nèi)部，module對象代表了當(dāng)前模塊，它的exports屬性作為當(dāng)前模塊的導(dǎo)出接口。

• 導(dǎo)入的模塊是導(dǎo)出模塊的一個淺拷貝。