Node.js CommonJS规范

2021-09-15 16:25 更新

概述

CommonJS是服务器模块的规范,Node.js采用了这个规范。

根据CommonJS规范,一个单独的文件就是一个模块。每一个模块都是一个单独的作用域,也就是说,在一个文件定义的变量(还包括函数和类),都是私有的,对其他文件是不可见的。

var x = 5;
var addX = function(value) {
  return value + x;
};

上面代码中,变量x和函数addX,是当前文件私有的,其他文件不可见。

如果想在多个文件分享变量,必须定义为global对象的属性。

global.warning = true;

上面代码的waining变量,可以被所有文件读取。当然,这样写法是不推荐的。

CommonJS规定,每个文件的对外接口是module.exports对象。这个对象的所有属性和方法,都可以被其他文件导入。

var x = 5;
var addX = function(value) {
  return value + x;
};
module.exports.x = x;
module.exports.addX = addX;

上面代码通过module.exports对象,定义对外接口,输出变量x和函数addX。module.exports对象是可以被其他文件导入的,它其实就是文件内部与外部通信的桥梁。

require方法用于在其他文件加载这个接口,具体用法参见《Require命令》的部分。

var example = require('./example.js');

console.log(example.x); // 5
console.log(addX(1)); // 6

module对象

每个模块都有一个module变量,该变量指向当前模块。module不是全局变量,而是每个模块都有的本地变量。

  • module.id 模块的识别符,通常是带有绝对路径的模块文件名。
  • module.filename 模块的文件名。
  • module.loaded 返回一个布尔值,表示模块是否已经完成加载。
  • module.parent 返回一个对象,表示调用该模块的模块。
  • module.children 返回一个数组,表示该模块要用到的其他模块。

下面是一个示例文件,最后一行输出module变量。

// example.js
var jquery = require('jquery');
exports.$ = jquery;
console.log(module);

执行这个文件,命令行会输出如下信息。

{ id: '.',
  exports: { '/div>: [Function] },
  parent: null,
  filename: '/path/to/example.js',
  loaded: false,
  children:
   [ { id: '/path/to/node_modules/jquery/dist/jquery.js',
       exports: [Function],
       parent: [Circular],
       filename: '/path/to/node_modules/jquery/dist/jquery.js',
       loaded: true,
       children: [],
       paths: [Object] } ],
  paths:
   [ '/home/user/deleted/node_modules',
     '/home/user/node_modules',
     '/home/node_modules',
     '/node_modules' ]
}

module.exports属性

module.exports属性表示当前模块对外输出的接口,其他文件加载该模块,实际上就是读取module.exports变量。

var EventEmitter = require('events').EventEmitter;
module.exports = new EventEmitter();

setTimeout(function() {
  module.exports.emit('ready');
}, 1000);

上面模块会在加载后1秒后,发出ready事件。其他文件监听该事件,可以写成下面这样。

var a = require('./a');
a.on('ready', function() {
  console.log('module a is ready');
});

exports变量

为了方便,Node为每个模块提供一个exports变量,指向module.exports。这等同在每个模块头部,有一行这样的命令。

var exports = module.exports;

造成的结果是,在对外输出模块接口时,可以向exports对象添加方法。

exports.area = function (r) {
  return Math.PI * r * r;
};

exports.circumference = function (r) {
  return 2 * Math.PI * r;
};

注意,不能直接将exports变量指向一个函数。因为这样等于切断了exports与module.exports的联系。

exports = function (x){ console.log(x);};

上面这样的写法是无效的,因为它切断了exports与module.exports之间的链接。

下面的写法也是无效的。

exports.hello = function() {
  return 'hello';
};

module.exports = 'Hello world';

上面代码中,hello函数是无法对外输出的,因为module.exports被重新赋值了。

如果一个模块的对外接口,就是一个函数或对象时,不能使用exports输出,只能使用module.exports输出。

module.exports = function (x){ console.log(x);};

如果你觉得,exports与module.exports之间的区别很难分清,一个简单的处理方法,就是放弃使用exports,只使用module.exports。

AMD规范与CommonJS规范的兼容性

CommonJS规范加载模块是同步的,也就是说,只有加载完成,才能执行后面的操作。AMD规范则是非同步加载模块,允许指定回调函数。由于Node.js主要用于服务器编程,模块文件一般都已经存在于本地硬盘,所以加载起来比较快,不用考虑非同步加载的方式,所以CommonJS规范比较适用。但是,如果是浏览器环境,要从服务器端加载模块,这时就必须采用非同步模式,因此浏览器端一般采用AMD规范。

AMD规范使用define方法定义模块,下面就是一个例子:

define(['package/lib'], function(lib){
  function foo(){
    lib.log('hello world!');
  }

  return {
    foo: foo
  };
});

AMD规范允许输出的模块兼容CommonJS规范,这时define方法需要写成下面这样:

define(function (require, exports, module){
  var someModule = require("someModule");
  var anotherModule = require("anotherModule");

  someModule.doTehAwesome();
  anotherModule.doMoarAwesome();

  exports.asplode = function (){
    someModule.doTehAwesome();
    anotherModule.doMoarAwesome();
  };
});

require命令

基本用法

Node.js使用CommonJS模块规范,内置的require命令用于加载模块文件。

require命令的基本功能是,读入并执行一个JavaScript文件,然后返回该模块的exports对象。如果没有发现指定模块,会报错。

// example.js
var invisible = function () {
  console.log("invisible");
}

exports.message = "hi";

exports.say = function () {
  console.log(message);
}

运行下面的命令,可以输出exports对象。

var example = require('./example.js');
example
// {
//   message: "hi",
//   say: [Function]
// }

如果模块输出的是一个函数,那就不能定义在exports对象上面,而要定义在module.exports变量上面。

module.exports = function () {
  console.log("hello world")
}

require('./example2.js')()

上面代码中,require命令调用自身,等于是执行module.exports,因此会输出 hello world。

加载规则

require命令接受模块名作为参数。

(1)如果参数字符串以“/”开头,则表示加载的是一个位于绝对路径的模块文件。比如,require('/home/marco/foo.js')将加载/home/marco/foo.js。

(2)如果参数字符串以“./”开头,则表示加载的是一个位于相对路径(跟当前执行脚本的位置相比)的模块文件。比如,require('./circle')将加载当前脚本同一目录的circle.js。

(3)如果参数字符串不以“./“或”/“开头,则表示加载的是一个默认提供的核心模块(位于Node的系统安装目录中),或者一个位于各级node_modules目录的已安装模块(全局安装或局部安装)。

举例来说,脚本/home/user/projects/foo.js执行了require('bar.js')命令,Node会依次搜索以下文件。

  • /home/user/projects/node_modules/bar.js
  • /home/user/node_modules/bar.js
  • /home/node_modules/bar.js
  • /node_modules/bar.js

这样设计的目的是,使得不同的模块可以将所依赖的模块本地化。

(4)如果传入require方法的是一个目录,那么require会先查看该目录的package.json文件,然后加载main字段指定的脚本文件。否则取不到main字段,则会加载index.js文件或index.node文件。

举例来说,下面是一行普通的require命令语句。

var utils = require( "utils" );

Node寻找utils脚本的顺序是,首先寻找核心模块,然后是全局安装模块,接着是项目安装的模块。

[
  '/usr/local/lib/node',
  '~/.node_modules',
  './node_modules/utils.js',
  './node_modules/utils/package.json',
  './node_modules/utils/index.js'
]

(5)如果指定的模块文件没有发现,Node会尝试为文件名添加.js、.json、.node后,再去搜索。.js文件会以文本格式的JavaScript脚本文件解析,.json文件会以JSON格式的文本文件解析,.node文件会议编译后二进制文件解析。

(6)如果想得到require命令加载的确切文件名,使用require.resolve()方法。

模块的缓存

第一次加载某个模块时,Node会缓存该模块。以后再加载该模块,就直接从缓存取出该模块的exports属性。

require('./example.js');
require('./example.js').message = "hello";
require('./example.js').message
// "hello"

上面代码中,连续三次使用require命令,加载同一个模块。第二次加载的时候,为输出的对象添加了一个message属性。但是第三次加载的时候,这个message属性依然存在,这就证明require命令并没有重新加载模块文件,而是输出了缓存。

如果想要多次执行某个模块,可以输出一个函数,然后多次调用这个函数。

缓存是根据绝对路径识别模块的,如果同样的模块名,但是保存在不同的路径,require命令还是会重新加载该模块。

模块的循环加载

如果发生模块的循环加载,即A加载B,B又加载A,则B将加载A的不完整版本。

// a.js
exports.x = 'a1';
console.log('a.js ', require('./b.js').x);
exports.x = 'a2';

// b.js
exports.x = 'b1';
console.log('b.js ', require('./a.js').x);
exports.x = 'b2';

// main.js
console.log('main.js ', require('./a.js').x);
console.log('main.js ', require('./b.js').x);

上面代码是三个JavaScript文件。其中,a.js加载了b.js,而b.js又加载a.js。这时,Node返回a.js的不完整版本,所以执行结果如下。

$ node main.js
b.js  a1
a.js  b2
main.js  a2
main.js  b2

修改main.js,再次加载a.js和b.js。

// main.js
console.log('main.js ', require('./a.js').x);
console.log('main.js ', require('./b.js').x);
console.log('main.js ', require('./a.js').x);
console.log('main.js ', require('./b.js').x);

执行上面代码,结果如下。

$ node main.js
b.js  a1
a.js  b2
main.js  a2
main.js  b2
main.js  a2
main.js  b2

上面代码中,第二次加载a.js和b.js时,会直接从缓存读取exports属性,所以a.js和b.js内部的console.log语句都不会执行了。

require.main

正常的脚本调用时,require.main属性指向模块本身。

require.main === module
// true

如果是在REPL环境使用require命令,则上面的表达式返回false。

通过require.main属性,可以获取模块的信息。比如,module对象有一个filename属性(正常情况下等于 __filename),可以通过require.main.filename属性,得知当前模块的入口文件。

参考链接

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