摘要：模塊系統為了讓的文件可以相互調用，提供了一個簡單的模塊系統。但是，沒有模塊系統。包管理簡稱，是隨同一起安裝的包管理工具。輸入命令，根據提示配置包的相關信息，生成相應的。以上所描述的模塊載入機制均定義在模塊之中。

首先從名字說起，網上查閱資料的時候會發現關于node的寫法五花八門，到底哪一種寫法最標準呢？遵循官方網站的說法，一直將項目稱之為“Node”或者“Node.js”。

簡單來說，Node就是運行在服務器端的JavaScript。

JavaScript是一門腳本語言（可以用來編程的并且直接執行源代碼的語言，就是腳本語言），腳本語言都需要一個解析器才能運行。對于寫在html中的js，通常是由瀏覽器去解析執行。對于獨立執行的js代碼，則需要Node這個解析器解析執行。

每一種解析器就是一個運行環境，不但允許js定義各種數據結構，進行各種計算，還允許js使用運行環境提供的內置對象和方法做一些事情。例如運行在瀏覽器中的js的用途是操作DOM，瀏覽器提供了document之類的內置對象。而運行在node中的js的用途是操作磁盤文件或搭建HTTP服務器，node就相應提供了fs、http等內置對象。

Node不是js應用，而是js的運行環境。

看到Node.js這個名字，可能會誤以為這是一個JavaScript應用，事實上，node采用c++語言對Google V8引擎進行了封裝，是一個JavaScript運行環境。V8引擎執行JavaScript的速度非常快，性能也非常好。node是一個讓開發者可以快速創建網絡應用的服務端JavaScript平臺，同時運用JavaScript進行前端與后端編程，從而開發者可以更專注于系統的設計以及保持其一致性。

// 快速構建服務器
const http = require("http")
http.createServer((req,res)=>{
    res.writeHead(200, {"Content-Type": "text/plain"})
    res.end("hello World!")
}).listen(8088)

$ node helloWorld.js

Node采用事件驅動、異步編程

node的設計思想以事件驅動為核心，它提供的絕大多數API都是基于事件的、異步的風格。開發者需要根據自己的業務邏輯注冊相應的回調函數，這些回調函數都是異步執行的。這意味著雖然在代碼結構中，這些函數看似是依次注冊的，但是它們并不依賴自身出現的順序，而是等待相應的事件觸發。

在服務器開發中，并發的請求處理是個大問題，阻塞式的函數會導致資源浪費和時間延遲。通過事件注冊、異步函數，開發者可以充分利用系統資源，執行代碼無須阻塞等待，有限的資源可以用于其他的任務。

Node以單進程、單線程模式運行

這點和JavaScript的運行方式一致，事件驅動機制是node通過內部單線程高效率地維護事件循環隊列來實現的，沒有多線程的資源占用和上下文切換，這意味著面對大規模的http請求，node憑借事件驅動搞定一切。由此我們是否可以推測這樣的設計會導致負載的壓力集中在CPU（事件循環處理？）而不是內存。淘寶共享數據平臺團隊對node的性能測試：

物理機配置：RHEL 5.2、CPU 2.2GHz、內存4G

Node.js應用場景：MemCache代理，每次取100字節數據

連接池大小：50

并發用戶數：100

測試結果（socket模式）：內存（30M）、QPS（16700）、CPU（95%）

眼見為實，雖然看不太懂這些測試數據，但是最終測試結果是：它的性能讓人信服。

為了讓Node.js的文件可以相互調用，Node.js提供了一個簡單的模塊系統。模塊系統是Node組織管理代碼的利器也是調用第三方代碼的途徑。

模塊是Node應用程序的基本組成部分，文件和模塊是一一對應的。換言之，一個 Node.js 文件就是一個模塊，這個文件可能是JavaScript 代碼、JSON 或者編譯過的C/C++ 擴展。

理想情況下，開發者只需要實現核心的業務邏輯，其他都可以加載別人已經寫好的模塊。但是，

JavaScript沒有模塊系統。沒有原生的支持密閉作用域或依賴管理。

JavaScript沒有標準庫。除了一些核心庫外，沒有文件系統的API，沒有IO流API等。

JavaScript沒有標準接口。沒有如Web Server或者數據庫的統一接口。

JavaScript沒有包管理系統。不能自動加載和安裝依賴。

要想實現模塊化編程首先需要解決的問題是，命名沖突以及文件依賴問題。

于是便有了CommonJS規范的出現，其目標是為了構建JavaScript在包括web服務器，桌面，命令行工具，以及瀏覽器方面的生態系統。CommonJS制定了解決這些問題的一些規范，而node就是這些規范的一種實現。node自身實現了require方法作為其引入模塊的方法，同時npm也基于CommonJS定義的包規范，實現了依賴管理和模塊自動安裝等功能。

原生模塊

原生模塊即為Node API提供的核心模塊（如：os、http、fs、buffer、path等模塊），原生模塊在node源代碼編譯的時候編譯進了二進制執行文件，加載的速度最快。

const http = require("http");

文件模塊

為動態加載模塊，動態加載的模塊主要由原生模塊module來實現和完成。原生模塊在啟動時已經被加載，而文件模塊需要通過調用module的require方法來實現加載。

首先定義一個文件模塊，以計算圓形的面積和周長兩個方法為例：

const PI = Math.PI;
exports.area = (r) => {
    return PI * r * r;
};
exports.circumference = (r) => {
    return 2 * PI * r;
};

將這個文件存為circle.js，并新建一個app.js文件，并寫入以下代碼：

// 調用文件模塊必須指定路徑，否則會報錯
const circle = require("./circle.js");
console.log( "The area of a circle of radius 4 is " + circle.area(4));

在require了這個文件之后，定義在exports對象上的方法便可以隨意調用。

Node Packaged Modules 簡稱NPM，是隨同node一起安裝的包管理工具。Node本身提供了一些基本API模塊，但是這些基本模塊難以滿足開發者需求。Node需要通過使用NPM來管理開發者自我研發的一些模塊，并使其能夠公用與其他的開發者。

NPM建立了一個node生態圈，node開發者和用戶可以在里邊互通有無。當你需要下載第三方包時，首先要知道有哪些包可用 npmjs.com 提供了可以根據包名來搜索的平臺。知道包名后就可以使用命令去安裝了。

npm -v // 測試是否安裝成功。

npm的常用命令行代碼：

npm install moduleNames

npm install moduleNames -g  // 全局安裝

npm install moduleNames@2.0.0   // 安裝特定版本依賴

npm install moduleNames --save  // --save 可簡寫為 -S
// 會在package.json的dependencies屬性下添加moduleNames依賴 即生產依賴插件

npm install moduleNames --save-dev  // --save-dev 可簡寫為 -D
// 會在package.json的devDependencies屬性下添加moduleNames依賴 即開發依賴插件

卸載模塊

npm uninstall moduleNames

更新模塊

npm update moduleNames

搜索模塊

npm search moduleNames

切換模板倉庫源：

npm config set registry https://registry.npm.taobao.org/

npm config get registry // 執行驗證是否切換成功

在NPM服務器上發布自己的包

第一次使用NPM發布自己的包需要在 npmjs.com 注冊一個賬號。也可以使用命令 npm adduser，提示輸入賬號，密碼和郵箱，然后將提示創建成功("Logged in as Username on https://registry.npmjs.org/.")。

輸入npm init命令，根據提示配置包的相關信息，生成相應的package.json。npm命令運行時會讀取當前目錄的 package.json 文件和解釋這個文件

通過npm publish發包，包的名稱和版本就是你項目里package.json的name和vision。此處注意：

name不能和已有包的名字重名。

name不能有大寫字母/空格/下劃線。

不想發布到npm上的代碼文件將它寫入.gitignore或.npmignore中再上傳。

更新包和發布包的命令一樣，但是每次更新別忘記修改包的版本。

一個模塊中的JavaScript代碼僅在模塊第一次被使用時執行一次，并在執行過程中初始化模塊的導出對象。之后，緩存起來的導出對象被重復利用。其中原生模塊都被定義在lib這個目錄下面，文件模塊則不定性。

模塊加載的優先級：已經緩存模塊 > 原生模塊 > 文件模塊 > 從文件加載

盡管require方法很簡單，但是內部的加載卻是十分復雜的
，其加載優先級也各自不同。如下圖示：

從原生模塊加載

原生模塊的優先級僅次于文件模塊緩存的優先級。require方法在解析文件名之后，優先檢查模塊是否在原生模塊列表中。

原生模塊也有一個緩存區，同樣也是優先從緩存區加載。如果緩存區沒有被加載過，則調用原生模塊的加載方式進行加載和執行。

從文件加載

實際上，在文件模塊中又分為三類模塊，以后綴為區分，node會根據后綴名來決定加載方法。

.js 通過fs模塊同步讀取js文件并編譯執行。

.node 通過c/c++進行編寫的Addon。通過dlopen方法進行加載。

.json 讀取文件，調用JSON.parse解析加載。

當文件模塊緩存中不存在，而且也不是原生模塊的時候，node會解析require方法傳入的參數，并從文件系統中加載實際的文件。

加載文件模塊的工作主要有原生模塊module來實現和完成，該原生模塊在啟動時已經被加載，進程直接調用到runMain靜態方法。

Module.runMain = function () {
    Module._load(process.argv[1], null, true);
};

_load靜態方法在分析文件名之后執行

var module = new Module(id, parent);

并根據文件路徑緩存當前模塊對象，該模塊實例對象則根據文件名加載。

module.load(filename);

以.js后綴的文件為例，node在編譯js文件的過程中實際完成的步驟是對js文件內容進行頭尾包裝。例如剛才的app.js，在包裝之后變成這個樣子：

(function (exports, require, module, __filename, __dirname) {
    var circle = require("./circle.js");
    console.log("The area of a circle of radius 4 is " + circle.area(4));
});

這段代碼擁有明確的上下文，不污染全局，返回為一個具體的function對象。最后傳入module對象的exports,require方法，module,文件名，目錄名作為實參并執行。

這就是為什么require并有定義在app.js文件中，但是這個方法卻存在的原因。在這個主文件中，可以通過require方法去引入其余的模塊。而其實這個require方法實際調用的就是load方法。

load方法在載入、編譯、緩存了module后，返回module的exports對象。這就是circle.js文件中只有定義在exports對象上的方法才能被外部調用的原因。

以上所描述的模塊載入機制均定義在module模塊之中。

文件模塊加載過程中的路徑分析

require方法接受以下幾種參數的傳遞：

http、fs、path等，原生模塊。

./mod或../mod，相對路徑的文件模塊。

/pathtomodule/mod， 絕對路徑的文件模塊。

mod，非原生模塊的文件模塊。

在進入路徑查找之前有必要描述以下module path這個node中的概念。對于每一個被加載的文件模塊，創建這個模塊對象的時候，這個模塊便會有一個paths屬性，它的值根據當前文件的路徑計算得到。

例：
我們創建modulepath.js這樣一個文件，其內容為：

console.log(module.paths);

執行node modulepath.js，將得到以下的輸出結果：

[ "/Users/zhaoyunlong/Node/demo/node_modules",
  "/Users/zhaoyunlong/Node/node_modules",
  "/Users/zhaoyunlong/node_modules",
  "/Users/node_modules",
  "/node_modules" ]
  

Windows下：

[ "E:Extraminiprogramgm-xcc-demogm-demo
ode_modules",
  "E:Extraminiprogramgm-xcc-demo
ode_modules",
  "E:Extraminiprogram
ode_modules",
  "E:Extra
ode_modules",
  "E:
ode_modules" ]

可以看出module path的生成規則為：從當前文件目錄開始查找node_modules目錄；然后依次進入父目錄，查找父目錄的node_modules目錄；依次迭代，直到根目錄下的node_modules目錄。

除此之外還有一個全局module path，是當前node執行文件的相對目錄(../../lib/node)。如果在環境變量中設置了HOME目錄和NODE_PATH目錄的話，整個路徑還包含NODE_PATH和HOME目錄下的.node_libraries與.node_modules。其最終值大致如下：

[ NODE_PATH，HOME/.node_modules，HOME/.node_libraries，execPath/../../lib/node ]

簡單說就是，如果require絕對路徑的文件，查找時不會去遍歷每一個node_modules目錄，其速度最快。其余流程如下：

從module path 數組中取出第一個目錄作為查找基準。

直接從目錄中查找該文件，如果存在，則結束查找。如果不存在，則進行下一條查找。

嘗試添加.js、.json、.node后綴后查找，如果存在文件，則結束。如果不存在，則進行下一條。

嘗試將require的參數作為一個包來進行查找，讀取目錄下的package.json文件，取得main參數指定的文件。

嘗試查找該文件，如果存在，則結束查找。如果不存在則進行第3條查找。

如果繼續失敗，則取出module path數組中的下一個目錄作為基準查找，循環第1至5個步驟。

如果繼續失敗，循環第1至6個步驟，直到module path中的最后一個值。

如果仍然失敗，則拋出異常。

整個查找過程十分類似JavaScript原型鏈的查找和作用域的查找。不同的是node對路徑查找實現了緩存機制，否則每次判斷路徑都是同步阻塞式進行，會導致嚴重的性能消耗。