2009年，Node.js 项目诞生，所有模块一律为 CommonJS 格式。

时至今日，Node.js 的模块仓库 npmjs.com ，已经存放了15万个模块，其中绝大部分都是 CommonJS 格式。

这种格式的核心就是 require 语句，模块通过它加载。学习 Node.js ，必学如何使用 require 语句。本文通过源码分析，详细介绍 require 语句的内部运行机制，帮你理解 Node.js 的模块机制。

一、require() 的基本用法

分析源码之前，先介绍 require 语句的内部逻辑。如果你只想了解 require 的用法，只看这一段就够了。

下面的内容翻译自《Node使用手册》。

当 Node 遇到 require(X) 时，按下面的顺序处理。

（1）如果 X 是内置模块（比如 require('http'）)
　　a. 返回该模块。
　　b. 不再继续执行。

（2）如果 X 以 "./" 或者 "/" 或者 "../" 开头
　　a. 根据 X 所在的父模块，确定 X 的绝对路径。
　　b. 将 X 当成文件，依次查找下面文件，只要其中有一个存在，就返回该文件，不再继续执行。

• X
• X.js
• X.json
• X.node

　　c. 将 X 当成目录，依次查找下面文件，只要其中有一个存在，就返回该文件，不再继续执行。

• X/package.json（main字段）
• X/index.js
• X/index.json
• X/index.node

（3）如果 X 不带路径
　　a. 根据 X 所在的父模块，确定 X 可能的安装目录。
　　b. 依次在每个目录中，将 X 当成文件名或目录名加载。

（4） 抛出 "not found"

请看一个例子。

当前脚本文件 /home/ry/projects/foo.js 执行了 require('bar') ，这属于上面的第三种情况。Node 内部运行过程如下。

首先，确定 x 的绝对路径可能是下面这些位置，依次搜索每一个目录。

 /home/ry/projects/node_modules/bar /home/ry/node_modules/bar /home/node_modules/bar /node_modules/bar 

搜索时，Node 先将 bar 当成文件名，依次尝试加载下面这些文件，只要有一个成功就返回。

 bar bar.js bar.json bar.node 

如果都不成功，说明 bar 可能是目录名，于是依次尝试加载下面这些文件。

 bar/package.json（main字段） bar/index.js bar/index.json bar/index.node 

如果在所有目录中，都无法找到 bar 对应的文件或目录，就抛出一个错误。

二、Module 构造函数

了解内部逻辑以后，下面就来看源码。

require 的源码在 Node 的 lib/module.js 文件。为了便于理解，本文引用的源码是简化过的，并且删除了原作者的注释。

 function Module(id, parent) {   this.id = id;   this.exports = {};   this.parent = parent;   this.filename = null;   this.loaded = false;   this.children = []; }  module.exports = Module;  var module = new Module(filename, parent); 

上面代码中，Node 定义了一个构造函数 Module，所有的模块都是 Module 的实例。可以看到，当前模块（module.js）也是 Module 的一个实例。

每个实例都有自己的属性。下面通过一个例子，看看这些属性的值是什么。新建一个脚本文件 a.js 。

 // a.js  console.log('module.id: ', module.id); console.log('module.exports: ', module.exports); console.log('module.parent: ', module.parent); console.log('module.filename: ', module.filename); console.log('module.loaded: ', module.loaded); console.log('module.children: ', module.children); console.log('module.paths: ', module.paths); 

运行这个脚本。

 $ node a.js  module.id:  . module.exports:  {} module.parent:  null module.filename:  /home/ruanyf/tmp/a.js module.loaded:  false module.children:  [] module.paths:  [ '/home/ruanyf/tmp/node_modules',   '/home/ruanyf/node_modules',   '/home/node_modules',   '/node_modules' ] 

可以看到，如果没有父模块，直接调用当前模块，parent 属性就是 null，id 属性就是一个点。filename 属性是模块的绝对路径，path 属性是一个数组，包含了模块可能的位置。另外，输出这些内容时，模块还没有全部加载，所以 loaded 属性为 false 。

新建另一个脚本文件 b.js，让其调用 a.js 。

 // b.js  var a = require('./a.js'); 

运行 b.js 。

 $ node b.js  module.id:  /home/ruanyf/tmp/a.js module.exports:  {} module.parent:  { object } module.filename:  /home/ruanyf/tmp/a.js module.loaded:  false module.children:  [] module.paths:  [ '/home/ruanyf/tmp/node_modules',   '/home/ruanyf/node_modules',   '/home/node_modules',   '/node_modules' ] 

上面代码中，由于 a.js 被 b.js 调用，所以 parent 属性指向 b.js 模块，id 属性和 filename 属性一致，都是模块的绝对路径。

三、模块实例的 require 方法

每个模块实例都有一个 require 方法。

 Module.prototype.require = function(path) {   return Module._load(path, this); }; 

由此可知，require 并不是全局性命令，而是每个模块提供的一个内部方法，也就是说，只有在模块内部才能使用 require 命令（唯一的例外是 REPL 环境）。另外，require 其实内部调用 Module._load 方法。

下面来看 Module._load 的源码。

 Module._load = function(request, parent, isMain) {    //  计算绝对路径   var filename = Module._resolveFilename(request, parent);    //  第一步：如果有缓存，取出缓存   var cachedModule = Module._cache[filename];   if (cachedModule) {     return cachedModule.exports;    // 第二步：是否为内置模块   if (NativeModule.exists(filename)) {     return NativeModule.require(filename);   }    // 第三步：生成模块实例，存入缓存   var module = new Module(filename, parent);   Module._cache[filename] = module;    // 第四步：加载模块   try {     module.load(filename);     hadException = false;   } finally {     if (hadException) {       delete Module._cache[filename];     }   }    // 第五步：输出模块的exports属性   return module.exports; }; 

上面代码中，首先解析出模块的绝对路径（filename），以它作为模块的识别符。然后，如果模块已经在缓存中，就从缓存取出；如果不在缓存中，就加载模块。

因此，Module._load 的关键步骤是两个。

• Module._resolveFilename() ：确定模块的绝对路径
• module.load()：加载模块

四、模块的绝对路径

下面是 Module._resolveFilename 方法的源码。

 Module._resolveFilename = function(request, parent) {    // 第一步：如果是内置模块，不含路径返回   if (NativeModule.exists(request)) {     return request;   }    // 第二步：确定所有可能的路径   var resolvedModule = Module._resolveLookupPaths(request, parent);   var id = resolvedModule[0];   var paths = resolvedModule[1];    // 第三步：确定哪一个路径为真   var filename = Module._findPath(request, paths);   if (!filename) {     var err = new Error("Cannot find module '" + request + "'");     err.code = 'MODULE_NOT_FOUND';     throw err;   }   return filename; }; 

上面代码中，在 Module.resolveFilename 方法内部，又调用了两个方法 Module.resolveLookupPaths() 和 Module._findPath() ，前者用来列出可能的路径，后者用来确认哪一个路径为真。

为了简洁起见，这里只给出 Module._resolveLookupPaths() 的运行结果。

 [   '/home/ruanyf/tmp/node_modules',     '/home/ruanyf/node_modules',     '/home/node_modules',     '/node_modules'      '/home/ruanyf/.node_modules',     '/home/ruanyf/.node_libraries'，      '$Prefix/lib/node' ] 

上面的数组，就是模块所有可能的路径。基本上是，从当前路径开始一级级向上寻找 node_modules 子目录。最后那三个路径，主要是为了历史原因保持兼容，实际上已经很少用了。

有了可能的路径以后，下面就是 Module._findPath() 的源码，用来确定到底哪一个是正确路径。

 Module._findPath = function(request, paths) {    // 列出所有可能的后缀名：.js，.json, .node   var exts = Object.keys(Module._extensions);    // 如果是绝对路径，就不再搜索   if (request.charAt(0) === '/') {     paths = [''];   }    // 是否有后缀的目录斜杠   var trailingSlash = (request.slice(-1) === '/');    // 第一步：如果当前路径已在缓存中，就直接返回缓存   var cacheKey = JSON.stringify({request: request, paths: paths});   if (Module._pathCache[cacheKey]) {     return Module._pathCache[cacheKey];   }    // 第二步：依次遍历所有路径   for (var i = 0, PL = paths.length; i < PL; i++) {     var basePath = path.resolve(paths[i], request);     var filename;      if (!trailingSlash) {       // 第三步：是否存在该模块文件       filename = tryFile(basePath);        if (!filename && !trailingSlash) {         // 第四步：该模块文件加上后缀名，是否存在         filename = tryExtensions(basePath, exts);       }     }      // 第五步：目录中是否存在 package.json      if (!filename) {       filename = tryPackage(basePath, exts);     }      if (!filename) {       // 第六步：是否存在目录名 + index + 后缀名        filename = tryExtensions(path.resolve(basePath, 'index'), exts);     }      // 第七步：将找到的文件路径存入返回缓存，然后返回     if (filename) {       Module._pathCache[cacheKey] = filename;       return filename;     }   }    // 第八步：没有找到文件，返回false    return false; }; 

经过上面代码，就可以找到模块的绝对路径了。

有时在项目代码中，需要调用模块的绝对路径，那么除了 module.filename ，Node 还提供一个 require.resolve 方法，供外部调用，用于从模块名取到绝对路径。

 require.resolve = function(request) {   return Module._resolveFilename(request, self); };  // 用法 require.resolve('a.js') // 返回 /home/ruanyf/tmp/a.js 

五、加载模块

有了模块的绝对路径，就可以加载该模块了。下面是 module.load 方法的源码。

 Module.prototype.load = function(filename) {   var extension = path.extname(filename) || '.js';   if (!Module._extensions[extension]) extension = '.js';   Module._extensions[extension](this, filename);   this.loaded = true; }; 

上面代码中，首先确定模块的后缀名，不同的后缀名对应不同的加载方法。下面是 .js 和 .json 后缀名对应的处理方法。

 Module._extensions['.js'] = function(module, filename) {   var content = fs.readFileSync(filename, 'utf8');   module._compile(stripBOM(content), filename); };  Module._extensions['.json'] = function(module, filename) {   var content = fs.readFileSync(filename, 'utf8');   try {     module.exports = JSON.parse(stripBOM(content));   } catch (err) {     err.message = filename + ': ' + err.message;     throw err;   } }; 

这里只讨论 js 文件的加载。首先，将模块文件读取成字符串，然后剥离 utf8 编码特有的BOM文件头，最后编译该模块。

module._compile 方法用于模块的编译。

 Module.prototype._compile = function(content, filename) {   var self = this;   var args = [self.exports, require, self, filename, dirname];   return compiledWrapper.apply(self.exports, args); }; 

上面的代码基本等同于下面的形式。

 (function (exports, require, module, __filename, __dirname) {   // 模块源码 }); 

也就是说，模块的加载实质上就是，注入exports、require、module三个全局变量，然后执行模块的源码，然后将模块的 exports 变量的值输出。

原文链接：https://www.qiquanji.com/post/6662.html

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