「Node学习笔记」Node.js的模块实现及编译

Posted 2022-06-16 博读代码

前言

在计算机程序的开发过程中，随着程序代码越写越多，在一个文件里代码就会越来越长，越来越不容易维护。

为了编写可维护的代码，我们把很多函数分组，分别放到不同的文件里，这样，每个文件包含的代码就相对较少，很多编程语言都采用这种组织代码的方式。在 Node 环境中，一个 .js 文件就称之为一个模块（module）。

一、使用模块的好处

使用模块最大的好处是大大提高了代码的可维护性。其次，编写代码不必从零开始。当一个模块编写完毕，就可以被其他地方引用。我们在编写程序的时候，也经常引用其他模块，包括 Node 内置的模块和来自第三方的模块。​

使用模块还可以避免函数名和变量名冲突。相同名字的函数和变量完全可以分别存在不同的模块中，因此，我们自己在编写模块时，不必考虑名字会与其他模块冲突。

二、Node的模块实现

在 Node 中引入模块，需要经历如下三个步骤：​

• 路径分析
• 文件定位
• 编译执行

​在 Node 中，模块分为两类：

第一类是 Node 自身提供的模块，称为核心模块：fs、http等，就像 java 中的jdk 提供的核心类一样。

第二类是用户编写的模块，称为文件模块。

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核心模块部分在 Node 源代码的编译过程中，编译进了二进制执行文件。在 Node 进程启动时，核心模块就被直接加载进内存，所以这部分的模块引入时，文件定位和编译执行这两个步骤可以省略掉，并且在路径分析中优先判断，所以它的加载速度是最快的。

文件模块在运行时动态加载，需要完整的路径分析，文件定位，编译执行过程，加载速度比核心模块慢。

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以上介绍了模块加载过程和模块的类别划分，下面我们来看看 Node 加载模块的具体过程，如下图：

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Node 为了优化加载模块的速度，也像浏览器一样引入了缓存，对加载过的模块会保存到缓存内，下次再次加载时就会命中缓存，节省了对相同模块的多次重复加载。模块加载前会将需要加载的模块名转为完整路径名，查找到模块后将完整路径名保存到缓存，下次再次加载该路径模块时就可以直接从缓存中取得。

在 require 加载模块时，require 参数的标识符可以以文件类型结尾 require(“./test.js”)，也可以省略文件类型 require(“./test”)。

对于省略类型的第二种写法，Node 首先会认为它是一个 .js 文件，如果没有查找到该 js 文件，然后会去查找 .json 文件，如果还没有查找到该 json 文件，最后会去查找 .node 文件，如果连 .node 文件都没有查找到，就该抛异常了。

Node 在执行 require 加载模块时是线程阻塞的，大家都知道 Node 是单线程执行的，如果长期阻塞的话系统其它任务就得不到执行了，所以为了加快 require 模块的加载，如果不是 .js 文件的话，在 require 的时候就把文件类型加上，这样 Node 就不会再去一一尝试了。

三、模块编译

在 Node 中，每个文件模块都是一个对象，具体定义如下：

编译和执行是引入文件模块的最后一个阶段。

定位到具体的文件后，Node 会新建一个模块对象，然后根据路径载入并编译。

对于不同的文件扩展名，其载入方法也有所不同，具体如下：

• .js文件：通过 fs 模块同步读取文件后编译执行。
• .json文件：通过 fs 模块同步读取文件后，用 JSON.parse() 解析返回结果。
• .node文件：这是用 C/C++ 编写的扩展文件，通过 dlopen() 方法加载最后编译生成的文件。
• 其余扩展名的文件：它们都被当作 .js 文件载入。

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每一个编译成功的模块都会将其文件路径作为索引缓存在 Module._cache 对象上，以提高二次引入的性能。

我们都知道，在浏览器中编写的 js 文件，如果变量定义不是在函数或对象内，就会存在污染全局变量的情况，例如下面这种方式定义的变量：

<script>

     a = test;

</script>

等同于 window.a = ‘test’;

但我们在 Node 中的每个 .js 模块内并没有做任何其它处理，定义的变量怎么就不会污染全局环境了呢？还有在 Node 的模块内，怎么就可以直接使用module、require、exports、filename、 dirname等对象呢？

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事实上，在编译的过程中，Node 对获取的 javascript 文件内容进行了头尾包装。

例如我们一开始写的 DateUtil.js，如下：​

编译包装后的文件是下面这样的：

这样每个模块之间就进行了作用域隔离。

以上就是本期关于 Node.js 模块实现的分享，希望能给大家带来帮助。

下期给大家分享更多实战中的点滴，如果大家对此感兴趣，欢迎各位关注、留言，大家的支持就是我的动力！