Node.js 教程
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Node.js 模块

2022-02-26 10:30 更新
稳定性: 5 - 锁定

本节介绍Node.js的模块系统。

Node.js有简单的模块加载系统。在Node.js模块系统中，每个文件都可以被当作单独的模块。下面例子里，foo.js对同一个文件夹里的circle.js模块进行加载。这是foo.js内容:

var circle = require('./circle.js');
console.log( 'The area of a circle of radius 4 is '
           + circle.area(4));

这是circle.js内容:

var PI = Math.PI;

exports.area = function (r) {
  return PI * r * r;
};

exports.circumference = function (r) {
  return 2 * PI * r;
};

circle.js模块输出了area()和circumference()函数。想要给根模块添加函数和对象，你可以将他们添加到特定的exports对象。

加载到模块的变量是私有的，仿佛模块是包含在一个函数里。在这个例子里，PI是circle.js的私有变量。

如果你想模块里的根像一个函数一样的输出（比如，构造函数），或者你想输出一个完整对象，那就分派给module.exports，而不是exports。

bar.js使用square模块，它输出了构造函数:

var square = require('./square.js');
var mySquare = square(2);
console.log('The area of my square is ' + mySquare.area());

square定义在square.js文件里:

// assigning to exports will not modify module, must use module.exports
module.exports = function(width) {
  return {
    area: function() {
      return width * width;
    }
  };
}

模块系统在require("module")模块里实现。

Cycles

环形调用require()，当返回时模块可能都没执行结束。

考虑以下场景:

a.js:

console.log('a starting');
exports.done = false;
var b = require('./b.js');
console.log('in a, b.done = %j', b.done);
exports.done = true;
console.log('a done');

b.js:

console.log('b starting');
exports.done = false;
var a = require('./a.js');
console.log('in b, a.done = %j', a.done);
exports.done = true;
console.log('b done');

main.js:

console.log('main starting');
var a = require('./a.js');
var b = require('./b.js');
console.log('in main, a.done=%j, b.done=%j', a.done, b.done);

当main.js加载a.js，a.js加载b.js。此时，b.js试着加载a.js。为了阻止循环调用，a.js输出对象的不完全拷贝返回给b.js模块。b.js会结束加载，并且它的exports对象提供给a.js模块。

main.js加载完两个模块时，它们都会结束。这个程序的输出如下：

$ node main.js
main starting
a starting
b starting
in b, a.done = false
b done
in a, b.done = true
a done
in main, a.done=true, b.done=true

如果你的程序有环形模块依赖，需要保证是线性的。

核心模块

Node有很多模块编译成二进制。这些模块在本文档的其他地方有更详细的描述。

核心模块定义在Node的源代码lib/目录里。

require()总是会优先加载核心模块。例如，require('http')总是返回编译好的HTTP模块，而不管这个文件的名字。

文件模块

如果按照文件名没有找到模块，那么Node会试着加载添加了.js和.json后缀的文件，如果还没好到，再试着加载添加了后缀.node的文件。

.js会解析为JavaScript的文本文件，.json会解析为JSON文本文件，.node会解析为编译过的插件模块，由dlopen负责加载。

模块的前缀'/'表示绝对路径。例如require('/home/marco/foo.js')将会加载 /home/marco/foo.js文件。

模块的前缀'./'表示相对于调用require()的路径。就是说，circle.js必须和foo.js在同一个目录里，require('./circle')才能找到。

文件前没有/或./前缀，表示模块可能是core module，或者已经从node_modules文件夹里加载过了。

如果指定的路径不存在，require()将会抛出一个code属性为'MODULE_NOT_FOUND'的异常。

从node_modules目录里加载

如传递给require()的模块不是一个本地模块，并且不以'/','../'或'./'开头，那么Node会从当前模块的父目录开始，尝试在它的node_modules文件夹里加载模块。

如果没有找到，那么会到父目录，直到到文件系统的根目录里找。

例如，如果'/home/ry/projects/foo.js'里的文件加载require('bar.js')，那么Node将会按照下面的顺序查找:

  • /home/ry/projects/node_modules/bar.js
  • /home/ry/node_modules/bar.js
  • /home/node_modules/bar.js
  • /node_modules/bar.js

这样允许程序独立，不会产生冲突。

可以请求指定的文件或分布子目录里的模块，在模块名后添加路径后缀。例如，require('example-module/path/to/file')会解决path/to/file相对于example-module的加载位置。路径后缀使用相同语法。

文件夹作为模块

可以把程序和库放到独立的文件夹里，并提供单一的入口指向他们。有三种方法可以将文件夹作为参数传给require()。

第一个方法是，在文件夹的根创建一个package.json文件，它指定了main模块。package.json的例子如下：

{ "name" : "some-library",
  "main" : "./lib/some-library.js" }

如果这是在./some-library里的文件夹，require('./some-library')将会试着加载./some-library/lib/some-library.js。

如果文件夹里没有package.json文件，Node会试着加载index.js或index.node文件。例如，如果上面的例子里没有package.json文件。那么 require('./some-library')将会试着加载：

  • ./some-library/index.js
  • ./some-library/index.node

缓存

模块第一次加载后会被被缓存。这就是说，每次调用require('foo')都会返回同一个对象，当然，必须每次都要解析到同一个文件。

多次调用require('foo')也许不会导致模块代码多次执行。这是很重要的特性，这样就可以返回"partially done"对象，允许加载过渡性的依赖关系，即使可能会引起环形调用。

如果你希望多次调用一个模块，那么就输出一个函数，然后调用这个函数。

模块换成预警

模块的缓存依赖于解析后的文件名。因此随着调用位置的不同，模块可能解析到不同的文件（例如，从node_modules文件夹加载）。如果解析为不同的文件，require('foo')可能会返回不同的对象。

module 对象

  • {Object}

在每个模块中，变量module是一个代表当前模块的对象的引用。为了方便，module.exports可以通过exports全局模块访问。module不是事实上的全局对象，而是每个模块内部的。

module.exports

  • {Object}

模块系统创建module.exports对象。很多人希望自己的模块是某个类的实例。因此，把将要导出的对象赋值给module.exports。注意，将想要的对象赋值给 exports，只是简单的将它绑定到本地exports变量，这可能并不是你想要的。

例如，假设我们有一个模块叫a.js。

var EventEmitter = require('events').EventEmitter;

module.exports = new EventEmitter();

// Do some work, and after some time emit
// the 'ready' event from the module itself.
setTimeout(function() {
  module.exports.emit('ready');
}, 1000);

另一个文件可以写成如下的形式：

var a = require('./a');
a.on('ready', function() {
  console.log('module a is ready');
});

注意：赋给module.exports必须马上执行，并且不能在回调中执行。

x.js:

setTimeout(function() {
  module.exports = { a: "hello" };
}, 0);

y.js:

var x = require('./x');
console.log(x.a);

exports alias

exports变量在引用到module.exports的模块里可用。和其他变量一样，如果你给他赋一个新的值，它不再指向老的值。

为了展示这个特性，假设实现：require():

function require(...) {
  // ...
  function (module, exports) {
    // Your module code here
    exports = some_func;        // re-assigns exports, exports is no longer
                                // a shortcut, and nothing is exported.
    module.exports = some_func; // makes your module export 0
  } (module, module.exports);
  return module;
}

如果你对exports和module.exports间的关系感到迷糊，那就只用module.exports就好。

module.require(id)

  • id {String}
  • 返回: {Object} 已经解析模块的module.exports

module.require方法提供了一种像require()一样从最初的模块加载一个模块的方法。

为了能这样做，你必须获得module对象的引用。require()返回module.exports，并且module是一个典型的只能在特定模块作用域内有效的变量，如果要使用它，就必须明确的导出。

module.id

  • {String}

模块的标识符。通常是完全解析的文件名。

module.filename

  • {String}

模块完全解析的文件名。

module.loaded

  • {Boolean}

模块是已经加载完毕，还是在加载中。

module.parent

  • {Module Object}

引入这个模块的模块。

module.children

  • {Array}

由这个模块引入的模块。

其他...

为了获取即将用require()加载的准确文件名，可以使用require.resolve()函数。

综上所述，下面用伪代码的高级算法形式演示了require.resolve的工作流程：

require(X) from module at path Y
1. If X is a core module,
   a. return the core module
   b. STOP
2. If X begins with './' or '/' or '../'
   a. LOAD_AS_FILE(Y + X)
   b. LOAD_AS_DIRECTORY(Y + X)
3. LOAD_NODE_MODULES(X, dirname(Y))
4. THROW "not found"

LOAD_AS_FILE(X)
1. If X is a file, load X as JavaScript text.  STOP
2. If X.js is a file, load X.js as JavaScript text.  STOP
3. If X.json is a file, parse X.json to a JavaScript Object.  STOP
4. If X.node is a file, load X.node as binary addon.  STOP

LOAD_AS_DIRECTORY(X)
1. If X/package.json is a file,
   a. Parse X/package.json, and look for "main" field.
   b. let M = X + (json main field)
   c. LOAD_AS_FILE(M)
2. If X/index.js is a file, load X/index.js as JavaScript text.  STOP
3. If X/index.json is a file, parse X/index.json to a JavaScript object. STOP
4. If X/index.node is a file, load X/index.node as binary addon.  STOP

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
   c. DIR = path join(PARTS[0 .. I] + "node_modules")
   b. DIRS = DIRS + DIR
   c. let I = I - 1
5. return DIRS

从全局文件夹加载

如果环境变量NODE_PATH设置为冒号分割的绝对路径列表，并且在模块在其他地方没有找到，Node将会搜索这些路径。（注意，在Windows系统中，NODE_PATH用分号分割 ）。

另外，Node将会搜索这些路径。

  • 1:$HOME/.node_modules
  • 2:$HOME/.node_libraries
  • 3:$PREFIX/lib/node

$HOME是用户的home文件夹，$PREFIX是Node里配置的node_prefix。

这大多是历史原因照成的。强烈建议将所以来的模块放到node_modules文件夹里。这样加载会更快。

访问主模块

当Node运行一个文件时，require.main就会设置为它的module。也就是说你可以通过测试判断文件是否被直接运行。

require.main === module

对于foo.js文件。 如果直接运行node foo.js，返回true，如果通过require('./foo')是间接运行。

因为module提供了filename属性（通常等于__filename），程序的入口点可以通过检查require.main.filename来获得。

附录: 包管理技巧

Node的require()函数语义定义的足够通用，它能支持各种常规目录结构。诸如dpkg,rpm和npm包管理程序，不用修改就可以从Node模块构建本地包。

下面我们介绍一个可行的目录结构：

假设我们有一个/usr/lib/node/<some-package>/<some-version>文件夹，它包含指定版本的包内容。

一个包可以依赖于其他包。为了安装包foo，可能需要安装特定版本的bar包。bar包可能有自己的包依赖，某些条件下，依赖关系可能会发生冲突或形成循环。

因为Node会查找他所加载的模块的realpath（也就是说会解析符号链接），然后按照上文描述的方式在node_modules目录中寻找依赖关系，这种情形跟以下体系结构非常相像：

  • /usr/lib/node/foo/1.2.3/ - foo包，version 1.2.3。
  • /usr/lib/node/bar/4.3.2/ - foo依赖的bar包内容。
  • /usr/lib/node/foo/1.2.3/node_modules/bar- 指向/usr/lib/node/bar/4.3.2/的符号链接。
  • /usr/lib/node/bar/4.3.2/node_modules/*- 指向bar包所依赖的包的符号链接。

因此，即使存在循环依赖或依赖冲突，每个模块还可以获得他所依赖的包得可用版本。

当foo包里的代码调用foo ，将会获得符号链接/usr/lib/node/foo/1.2.3/node_modules/bar指向的版本。然后，当bar包中的代码调用 require('queue')，将会获得符号链接/usr/lib/node/bar/4.3.2/node_modules/quux指向的版本。

另外，为了让模块搜索更快些，不要将包直接放在/usr/lib/node目录中，而是将它们放在/usr/lib/node_modules/<name>/<version>目录中。这样在依赖的包找不到的情况下，就不会一直寻找/usr/node_modules目录或/node_modules目录了。基于调用require()的文件所在真实路径，因此包本身可以放在任何位置。

为了让Node模块对Node REPL可用，可能需要将/usr/lib/node_modules文件夹路径添加到环境变量$NODE_PATH。由于模块查找$NODE_PATH文件夹都是相对路径，因此包可以放到任何位置。


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