2.1　理解模块化机制

为了让Node.js的文件可以相互调用，Node.js提供了一个简单的模块系统。

模块是Node.js应用程序的基本组成部分，文件和模块是一一对应的。换言之，一个Node.js文件就是一个模块，这个文件可能是JavaScript代码、JSON或编译过的C/C++扩展。

在Node.js应用中，主要有以下两种定义模块的格式。

·CommonJS规范：该规范是自Node.js创建以来，一直使用的基于传统模块化的格式。

·ES6模块：在ES6中，使用新的“import”关键字来定义模块。由于目前ES6是所有Java Script都支持的标准，因此Node.js技术指导委员会致力于为ES6模块提供一流的支持。

2.1.1　理解CommonJS规范

CommonJS规范的提出，主要是为了弥补JavaScript没有标准的缺陷，以达到像Python、Ruby和Java那样具备开发大型应用的基础能力，而不是停留在开发浏览器端小脚本程序的阶段。

CommonJS规范主要分为三部分：模块引用、模块定义、模块标识。

1.模块引用

如果在main.js文件中使用如下语句：

意为使用require（）方法，引入math模块，并赋值给变量math。事实上，命名的变量名和引入的模块名不必相同，例如：

赋值的意义在于，main.js中将仅能识别Math，因为这是已经定义的变量，并不能识别math，因为math没有定义。

上面的例子中require（）的参数仅仅是模块名称的字符串，没有带有路径，引用的是main.js所在当前目录下的node_modules下的math模块。如果当前目录下没有node_modules目录或node_modules目录下没有安装math模块，便会报错。

如果要引入的模块在其他路径，就需要使用相对路径或绝对路径，例如：

上面的例子中引入了当前目录下的sum.js文件，并赋值给sum变量。

2.模块定义

·module对象：在每一个模块中，module对象代表该模块自身。

·export属性：module对象的一个属性，它向外提供接口。

仍然采用上一个示例，假设sum.js中的代码为：

尽管main.js文件引入了sum.js文件，前者却仍然无法使用后者中的sum（）函数，在main.js文件中sum（3，5）这样的代码会报错，提示sum不是一个函数。sum.js中的函数要能被其他模块使用，就需要暴露一个对外的接口，export属性用于完成这一工作。将sum.js中的代码改为：

main. js文件就可以正常调用sum.js中的方法，如下面的示例。

这样的调用能够正常执行，前一个sum意为本文件中sum变量代表的模块，后一个sum是引入模块的sum（）方法。

3.模块标识

模块标识指的是传递给require（）方法的参数，必须是符合小驼峰命名的字符串，或者以“.”“..”开头的相对路径，或者绝对路径。其中，所引用的JavaScript文件可以省略后缀“.js”，因此上述例子中：

等同于：

CommonJS模块机制，避免了JavaScript编程中常见的全局变量污染的问题。每个模块拥有独立的空间，它们互不干扰。图2-1展示了模块之间的引用。

2.1.2　理解ES6模块

虽然CommonJS模块机制很好地为Node.js提供了模块化的机制，但这种机制只适用于服务端，针对浏览器端，CommonJS是无法适用的。为此，ES6规范推出了模块，期望用标准的方式来统一所有JavaScript应用的模块化。

1.基本的导出

可以使用export关键字将已发布代码部分公开给其他模块。最简单的方法就是将export放置在任意变量、函数或类声明之前。以下是一些导出的示例。

其中，除了export关键字之外，每个声明都与正常形式完全一样。每个被导出的函数或类都有名称，这是因为导出的函数声明与类声明必须要有名称。不能使用这种语法来导出匿名函数或匿名类，除非使用了default关键字，观察multiply（）函数，它并没有在定义时被导出，而是通过导出引用的方式进行了导出。

2.基本的导入

一旦有了包含导出的模块，就能在其他模块内使用import关键字来访问已被导出的功能。

import语句有两个部分，一是需要导入的标识符，二是需导入的标识符的来源模块。下面是导入语句的基本形式。

在import之后的花括号指明了从给定模块导入对应的绑定，from关键字则指明了需要导入的模块。模块由一个表示模块路径的字符串（module specifier，被称为模块说明符）来指定。

当从模块导入了一个绑定时，该绑定表现得就像使用了const的定义。这意味着不能再定义另一个同名变量（包括导入另一个同名绑定），也不能在对应的import语句之前使用此标识符，更不能修改它的值。

3.重命名的导出与导入

可以在导出模块中进行重命名。如果想用不同的名称来导出，可以使用as关键字来定义新的名称：

上面的例子中，sum（）函数被作为add（）导出，前者是本地名称（local name），后者则是导出名称（exported name）。这意味着当另一个模块要导入此函数时，它必须改用add这个名称：

在导入时同样可以使用as关键字进行重命名：

此代码导入了add（）函数，并使用了导入名称（import name）将其重命名为sum（）（本地名称）。这意味着在此模块中并不存在名为add的标识符。

2.1.3　CommonJS和ES6模块的异同点

以下总结了CommonJS和ES6模块的异同点。

1.CommonJS

·对于基本数据类型，属于复制，即会被模块缓存。同时，在另一个模块可以对该模块输出的变量重新赋值。

·对于复杂数据类型，属于浅拷贝。由于两个模块引用的对象指向同一个内存空间，因此对该模块的值做修改时会影响另一个模块。

·当使用require命令加载某个模块时，就会运行整个模块的代码。

·当使用require命令加载同一个模块时，不会再执行该模块，而是取到缓存之中的值。也就是说，CommonJS模块无论加载多少次，都只会在第一次加载时运行一次，以后再加载，就返回第一次运行的结果，除非手动清除系统缓存。

·循环加载时，属于加载时执行。即脚本代码在require的时候，就会全部执行。一旦出现某个模块被“循环加载”，就只输出已经执行的部分，还未执行的部分不会输出。

2.ES6模块

·ES6模块中的值属于动态只读引用。

·对于只读来说，即不允许修改引入变量的值，import的变量是只读的，不论是基本数据类型还是复杂数据类型。当模块遇到import命令时，就会生成一个只读引用。等到脚本真正执行时，再根据这个只读引用，到被加载的那个模块中去取值。

·对于动态来说，原始值发生变化，import加载的值也会发生变化，不论是基本数据类型还是复杂数据类型。

·循环加载时，ES6模块是动态引用。只要两个模块之间存在某个引用，代码就能够执行。

2.1.4　Node.js的模块实现

在Node.js中，模块分为以下两类。

·Node. js自身提供的模块，称为核心模块，如fs、http等，就像Java中自身提供核心类一样。

·用户编写的模块，称为文件模块。

核心模块部分在Node.js源代码的编译过程中，编译进了二进制执行文件。在Node.js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，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。

图2-2展示了Node.js加载模块的具体过程。

Node. js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化为完整路径名，查找到模块后再将完整路径名保存到缓存，下次再加载该路径模块时就可以直接从缓存中取得。

在图2-2中也能清楚地看到，模块加载时先查询缓存，缓存没找到后再查Node.js自带的核心模块，如果核心模块也没有查询到，最后再去用户自定义模块内查找。因此，模块加载的优先级为缓存模块＞核心模块＞用户自定义模块。

在前文也讲了，require加载模块时，require参数的标识符可以省略文件类型，例如，require（'./sum.js'）等同于require（'./sum'）。在省略类型时，Node首先会认为它是一个.js文件，如果没有查找到该.js文件，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，就会抛异常了。其中，.node文件是指用C/C++编写的扩展文件。由于Node.js是单线程执行的，在加载模块时是线程阻塞的，因此为了避免长期阻塞系统，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.js就不会再去一一尝试了。

因此require加载无文件类型的优先级为.js＞.json＞.node。