青训营Node.js基础 - 特点 - 模块化CommonJS&ESM - npm包管理

Posted 2021-10-22 YK菌

文章目录

• 起步
• • 安装与运行
  • 版本管理
  • 特点
  • • 异步I/O
    • 单线程
    • • 多进程的浏览器
    • 跨平台
  • 应用场景
• 模块化机制
• • CommonJS 规范
  • • 机制
    • 加载方式
    • npm 包查找原则
    • npm 缓存
  • 其他模块化规范
  • ES Modules (ESM)
  • CommonJS VS ESM
  • • • CommonJS：值的**拷贝**
      • ESM：值的**引用**
  • 常用模块介绍
• 包管理机制
• • npm
  • 常用命令
  • package.json
  • 版本命名规范
  • 第三方依赖
  • 依赖
  • 私有npm
  • 其他
• 参考

起步

Node.js 是一个基于 Google V8引擎的、跨平台的javascript运行环境（不是一门编程语言）

安装与运行

https://nodejs.org/zh-cn/

建议使用LTS版本，一键傻瓜式下载安装

简单写一个Node.js的程序

index.js用来读取文件package.json文件

const { readFile } = require('fs');

    readFile('./package.json', {encoding: 'utf-8'},(err, data)=> {
    if(err){
        throw err;
    }
    console.log(data)
});

运行程序

node index.js

版本管理

node的版本那么多，
在同一个设备上如何快速切换Node.js 版本？

可以使用版本管理工具

• n: 一个npm 全局的开源包，是依赖npm 来全局安装、使用的
• fnm: 快速简单，兼容性支持 .node-version和.nvmrc文件
• nvm: 独立的软件包，Node Version Manager

nvm用的比较多（是macOS平台的软件）
Windows可以下载nvm-windows

详细教程可见https://www.runoob.com/w3cnote/nvm-manager-node-versions.html

特点

异步I/O

当Node.js执行I/O操作时，会在响应返回并恢复操作，而不是阻塞线程并浪费CPU（循环等待）

这里的I/O不仅指文件的读写，也包括对网络的请求，对数据库的操作等

代码编写顺序与执行顺序无关，看下面这例子

const { readFile } = require("fs");
readFile("./node基础/package.json", { encoding: "utf-8" }, (err, data) => {
  if (err) {
    throw err;
  }
  console.log(data);
});

console.log('我是在最下面编写的代码')

单线程

Node.js 保持了JavaScript 在浏览器中单线程的特点

优点：

• 不用处处在意状态同步问题，不会发生死锁
• 没有线程上下文切换带来的性能开销

缺点：(解决方案会在下一篇博文中说明)

• 无法利用多核CPU
• 错误会引起整个应用退出，健壮性不足
• 大量计算占用导致CPU，无法继续执

多进程的浏览器

浏览器是多进程，JS引擎单线程

• Browser 进程：浏览器主进程，只有一个

• 插件进程：插件使用时才创建

• GPU 进程：最多一个用于3D 绘制

• 渲染进程：页面渲染、JS执行、事件处理

  • GUI 渲染线程
  • JS 引擎线程 （V8）
  • 事件触发线程
  • 定时器触发线程
  • 异步请求线程

跨平台

兼容 Windows 和 *nix 平台，主要得益于在操作系统与 Node 上层模块系统之间构建了一层平台架构

底层都是C/C++写的，应用层才是JavaScript写的

应用场景

Node.js在大部分领域都占有一席之地，尤其是I/O密集型的任务（而非计算密集型任务）

• Web应用：Express / Koa
• 前端构建：Webpack
• GUI 客户端软件：VSCode / 网易云音乐
• 其它：实时通讯、爬虫、CLI 等…

模块化机制

1. What 何为模块化？

根据功能或业务将一个大程序拆分成互相依赖的小文件，再用简单的方式拼装起来

2. Why 为什么模块化？无模块化问题

• 所有 script 标签必须保证顺序正确，否则会依赖报错
• 全局变量存在命名冲突，占用内存无法被回收
• IIFE/namespace 会导致代码可读性低等诸多问题

CommonJS 规范

Node.js 支持CommonJS 模块规范，采用同步机制加载模块

greeting.js导出模块

const prefix = "hello";
const sayHi = function () {
  console.log(`${prefix} world`);
};

module.exports = {
  sayHi,
};

index.js导入模块

const { sayHi } = require("./greeting");
sayHi();

机制

我们来研究一下模块化的机制

导出模块的时候不仅可以这样

module.exports = {
  sayHi,
};

也可以这样

exports.sayHi = sayHi

为什么可以这样呢？
在node中exports和module.exports指向的是同一块内存引用

exports = module.exports = {}

CommonJS 中 exports、require、module、__filename、__dirname 变量 到底是什么

我们在暴露我们的模块的时候node会在外面包一层函数，会注入一些模块变量，所以我们可以在模块中直接使用

我们将刚刚的sayHi函数改成一个箭头函数，输出arguments（因为箭头函数没有argumengts，所以会向外查找）

const sayHi = () => {
  console.log(arguments);
};

exports.sayHi = sayHi;

这五个参数分别对应着exports、require、module、__filename、__dirname

所以说Node在外面包裹的一个函数就是这样就是这样

function(exports,require,module,__filename,__dirname){
    const m = 1;
    moudule.exports.m = m;
}

加载方式

1. 加载内置模块

require('fs')

2. 加载相对、绝对路径的文件模块

// 绝对
require('/User/.../file.js')
// 相对
require('./file.js')

3. 加载npm包

require('lodash')

npm 包查找原则

require('lodash')

1. 当前目录 node_modules
2. 如果没有，父级目录的 node_modules
3. 如果没有，沿着路径向上递归，直到根目录下 node_modules
4. 找到之后会加载package.json main 指向的文件，如果没有package.json 则依次查找index.js、index.json、index.node

npm 缓存

require.cache 中缓存着加载过的模块，缓存的原因：同步加载

1. 文件模块查找耗时，如果每次require 都需要重新遍历查找，性能会比较差；

2. 在实际开发中，模块可能包含副作用代码

有缓存

const mod1 = require("./foo");
const mod2 = require("./foo");
console.log(mod1 === mod2); // true

无缓存

function requireUnChched(module) {
  delete require.cache[require.resolve(module)];
  return require(module);
}
const mod3 = requireUnChched("./foo");
console.log(mod1 === mod3); // false

其他模块化规范

• AMD 是RequireJS 在推广过程中规范化产出，异步加载，推崇依赖前置；
• CMD 是SeaJS 在推广过程中规范化产出，异步加载，推崇就近依赖；
• UMD (Universal Module Definition) 规范，兼容AMD 和CommonJS 模式
• ES Modules (ESM)，语言层面的模块化规范，与环境无关，可借助babel 编译

ES Modules (ESM)

• ESM 是在ES6 语言层面提出的一种模块化标准；
• ESM中主要有import、export两个关键词，不能console打印两个关键词
• 可以实现Tree Shaking

在node环境中如何使用ESM呢？将文件名后缀改成.mjs即可

不想改文件名后缀，也可以在项目的package.json中加一个type=module *.js

还可以使用babel编译转成ES5后使用（浏览器、node）

CommonJS VS ESM

• CommonJS 模块输出的是一个值的拷贝；ESM 模块输出的是值的引用
• CommonJS 模块是运行时加载；ESM 模块是编译时输出(提前加载)
• 可以混用，但是不建议( import commonjs || import 中require)

同样的代码在使用不同的模块化机制输出可能不用，我们看下面的例子

CommonJS：值的拷贝

lib.js

let counter = 3
function addCounter() {
  counter++
}
module.exports = {
  counter,
  addCounter
}

main.js

const { counter, addCounter } = require("./lib");

console.log(counter); // 3
addCounter();
console.log(counter); // 3

ESM：值的引用

lib.mjs

export let counter = 3
export function addCounter() {
  counter++
}

mian.mjs

import { counter, addCounter } from "./lib.mjs";

console.log(counter); // 3 
addCounter();
console.log(counter); // 4

如果上面的counter定义为一个对象，比如

let countet = { number: 3}

此时，两种模块化的结果就是一样的

常用模块介绍

更多内容请见官网 https://nodejs.org/en/

文件操作模块

路径模块

os模块

包管理机制

npm

NPM 是Node.js 中的包管理器，提供了安装、删除等其它命令来管理包

常用命令

npm init
npm config
npm run [cmd]
npm install [pkg]
npm uninstall [pkg]
npm update [pkg]
npm info [pkg]
npm publish

package.json

• name 包名称
• version 版本号
• main 入口文件
• scripts 执行脚本
• dependencies 线上依赖
• devDependencies 开发依赖
• repository 代码托管地址

更多 https://docs.npmjs.com/cli/v7/configuring-npm/package-json

版本命名规范

• 1.0.0 Must match version exactly
• >1.0.0 Must be greater than version
• >=1.0.0 etc
• ~1.2.0 “Approximately equivalent to version” See semver
• ^1.2.0 “Compagble with version” See semver
• 1.2.x 1.2.0, 1.2.1, etc., but not 1.3.0
• * Matches any version

npm semver check https://semver.npmjs.com/

第三方依赖

• hip://… See ‘URLs as Dependencies’ below
• git… See ‘Git URLs as Dependencies’ below
• user/repo See ‘GitHub URLs’ below
• path/path/path See Local Paths below

依赖

• dependencies 业务依赖，应用发布后正常执行所需要的包
• devDependencies 开发依赖，只用于开发环境
• peerDependencies 同等依赖，比如一个webpack 插件依赖特定版本的webpack
• bundledDependencies 打包依赖(npm run pack)，必须已经在devDep 或者dep声明过
• optionalDependencies 可选依赖

私有npm

如果不想公开一些包，可以用私有npm

• 镜像公司内部私有npm
• 镜像设置 npm config set registry=hips://bnpm.byted.org

其他

早期的包管理机制问题比较多

旧包管理机制的一些特性

• 并行安装
• 扁平管理
• 锁文件(lockfile)
• 缓存优化

新的解决方案

• npm7 | yarn => lock/扁平/缓存…
• pnpm => monorepo/硬、符号链接/安全性高…

参考

• 字节跳动青训营PPT + 视频
• 《深入浅出Node.js》
• Node中文官网 https://nodejs.org/zh-cn/
• 菜鸟教程nvm