1. 🗃️ Node模块实现

在Node中引入模块需要三个步骤

  • 路径分析
  • 文件定位
  • 编译执行

在Node中模块分为两类：一类是Node提供的模块，称为核心模块；另一类是用户编写的模块，称为文件模块。

核心模块部分在Node源代码的编译过程中，编译进行了二进制执行文件。在Node进程启动的时，部分核心模块就被直接加载到内存中，这部分核心模块引入时，文件定位和编译执行这两步就可以直接省略掉，并且在路径分析中优先判断，所以它的加载速度是最快的。

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

2. 🛅 优先从缓存加载

Node对引入过的模块都会进行缓存，以减少二次引入时的开销。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方式。

3. ⬆️ 路径分析和文件定位

3.1. 🏷️ 模块标识符分析

require()方法接收一个标识符作为参数。在Node实现中，正是基于这样一个标识符进行模块查找的。模块标识符在Node中主要分为以下几类。

  • 核心模块，如http、fs、path等。
  • .或..开始的相对路径文件模块。
  • 以/开始的绝对路径文件模块。
  • 非路径形式的文件模块，如require('mymodule.js')。

3.1.1. 🗂️ 核心模块

核心模块优先级仅次于缓存加载，它在Node的源代码编译过程中已经编译为二进制代码，如果视图加载一个与核心模块标识符相同的自定义模块，那是不会成功的，如果自己编写了一个http模块，要想加载成功，必须选择一个不同的标识符或者换用路径的方式引入。

// http.js 自己编写http模块
console.log("http");

/**
 * 希望这里打印字符串 http 是不会成功的。
 * 因为自己命名的模块与核心模块名称冲突了，这会导致自定义的模块引入失败。
 */
const http = require("http");

正确引入方式

const http = require('./http.js');

3.1.2. 🛩️ 路径形式和文件模块

以.或..或/开始的标识符，都会被当做文件模块处理。在分析模块时，require()方法会将路径转化为真实路径，并以真实路径为索引，将编译后的结果放到缓存中，让二次加载更快。但是加载速度还是要慢于核心模块。

3.1.2. 🤳 自定义模块

自定义模块是一种非常特殊的文件模块，可能是一个文件或者包的形式。这类模块的查找是最费时的，也是所有方式中最慢的一种。

模块路径是Node在定义文件模块的具体文件时制定的查找策略，表现形式为一个路径数组。关于这个路径的生成规则，我们可以手动感受一下。

  • 创建一个a.js文件，内容为console.log(module.paths);。
  • 将其放到任意一个目录中然后执行node a.js。
// 打印这个路径数组
console.log(module.paths);
/**
 * [
  'E:\\workspace\\csc-notes\\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。
  • 父级目录下的node_modules目录。
  • 父级目录的父级目录下的node_moudles目录。
  • 沿着路径逐级递归查找，直到根目录下的node_modules目录。 这种查找方式与JavaScript的原型链或作用域链的查找方式十分类似。在加载过程中，Node会逐个尝试模块路径中所有的路径，直到找到文件为止。可以看出，当文件的路径越深，模块查找耗时越多。

3.2. ↘️ 文件定位

从缓存加载的优化策略使得二次引入时不需要路径分析、文件定位和编译执行的过程，大大提高了再次加载模块时的效率。

但在文件定位过程中，还需要一些细节需要注意，包括文件扩展名的分析、目录和包的处理。

3.2.1. 🧩 文件扩展名分析

require()在分析标识符的过程中，会出现标识符中不包含文件扩展名的情况。CommonJS模块规范也允许在标识符中不包含文件扩展名，在这种情况下，Node会按照 .js、.json、.node的次序补足扩展名，以此尝试。

在尝试的过程中，需要调用fs模块同步阻塞式判断文件是否存在。因为Node是单线程的，所以这里是一个会引起性能问题的地方。小诀窍是：如果是.node、.json文件，在传递给require()的标识符中带上扩展名，会加快一点速度。

3.2.2. 📓 目录分析和包

在分析标识符的过程中，可能没有查到对应的文件，但却得到了一个目录，这在引入自定义模块和逐个模块路径时经常出现，此时Node会将目录当做一个包来处理。在这个过程中，Node对CommonJS包规范进行了一定程度的支持。首先，Node在当前目录下查找package.json，通过JSON.parse()解析出包描述对象，从中取出main属性指定的文件名进行定位。如果文件名缺少扩展名，将会进入扩展名分析步骤。而如果main属性指定的文件名错误，或者压根没有package.json文件，Node会将index当做默认文件名，然后依次查找index.js、index.json、index.node。如果在目录分析过程中没有定位到任何的文件，则Node会进入到下一个模块路径进行查找。如果模块路径数组全部遍历完毕，依然没有找到目标文件，Node就会抛出异常。

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Contributors: chenshicong