commonjs模块查找 和 加载机制

1. node中模块的分类

在Nodejs中，模块大致分为两类：

• 一类是Node本身提供的模块，称为核心模块
• 一类是用户编写的模块，称为文件模块

2. 模块加载步骤 及 快慢分析

一般情况下，require引入模块的时候，需要经历3步：

1. 路径分析
2. 文件定位
3. 编译执行

核心模块部分在Node源代码的编译过程中，编译进了二进制文件中，在Node进程启动时，部分核心模块就被加载进了内存中，所以这部分核心模块引入时，文件定位和编译执行这两个步骤可以省略掉，并且在路径分子时候优先判断。所以它的加载速度是最快的。

文件模块则是在运行时候动态加载，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。

因此：就加载速度来说：核心模块加载速度 > 文件模块（非核心模块）加载速度

3. 优先从缓存加载

缓存使得二次加载模块时候省去了路径分析、文件定位、编译执行的步骤，直接返回编译后的结果，提高了加载速度

前端浏览器会缓存静态脚文件提高性能，同样，Nodejs对引入过的模块会进行缓存，以减少二次引入时的开销，不同的地方在于，浏览器仅仅缓存文件，而Node缓存的是编译执行之后的对象。

不论是核心模块还是文件模块，require()方法对相同的模块的二次加载都一律采用缓存优先的方式，这是第一优先级的，不同之处在于，核心模块的缓存检查先于文件模块的缓存检查。

在《实现commonjs中的模块机制》一文中可以知道，若是模块首次加载，才会执行路径分析，文件定位，编译执行，并将执行后的结果返回。这时候，也会将编译执行后的结果存入缓存中一份，以完成的绝对路径做为唯一标识，再次加载这个模块的时候，先进行路径分析，然后就直接返回缓存中路径匹配的结果，从而节省了开销。提高加载速度。

4. 路径分析

require()方法接受一个标识符，对于不同标识符，模块查找和定位有不同程度的差异。

Node中，模块标识符主要分为以下几类：

• 核心模块：例如 fs、http、path等
• .或..开始的相对路径文件模块
• 以/开头的绝对路径文件模块
• 非路径形式的文件模块，例如moment模块

4.1 核心模块加载

由于核心模块是在Node源码编译过程中就被变异成二进制代码了，在Node进程启动后已经存在内存中，所以，核心模块的优先级仅次于缓存加载，加载速度也是仅次于缓存加载， 核心模块再次加载也会走缓存。

注意： 若是自己编写的本地模块的名称与核心模块名称重名了，通过require('XXX')的方式是无法进行加载的，除非加上路径，例如：require('./xxx')这样才行

4.2 路径形式的文件模块加载

由于文件模块给noderequire()方法指明了确切文件位置，所以在查找过程中可以节约大量时间，但其加载速度慢于核心模块。

4.3 自定义模块（包）加载

第三方包的加载是最耗时间的，包括以require('a')的方式加载本地模块。包的加载其实就是一种特殊的文件模块，这种方式的加载速度是所有方式中最慢的一种。

当require('xxx')引入一个第三方包，首先进行路径分析，路径分析时候，就会有一个路径查找策略生成规则，规则如下： ① 查找当前目录下的node_modules目录 ② 查找父级目录下的node_modules目录 ③ 查找父级的父级目录下的node_modules目录 ④ 沿路径向上逐级递归，直到根目录下的node_modules目录（这里的根目录指的的计算机根目录）

我们可以在一个模块内输出console.log(module.paths)，可以得到下面的数组：

// Linux下可能输出下面的数组：
['/home/serve/node/node_modules',
'/home/serve/node_modules',
'/home/node_modules',
'/node_modules',
]

// windows下可能得到下面的数组：
['c:\\nodejs\\node_modules','c:\\node_modules']

在加载过程中，node会逐个尝试模块路径中的路径，直到找到目标文件为止，所以，路径越深，模块查找会耗时越多，这就是自定义模块加载是最慢的原因。

5. 文件定位

5.1 文件扩展名分析

我们在使用commonjs规范require()函数时，允许传入的参数不带扩展名，这种情况，Node会按照.js、.json、.node的顺序补上扩展名后尝试。 在尝试过程中，调用的是fs.existsSync同步阻塞的方法判断文件是否真的存在，因此这里可能会有一定的性能问题。

技巧: 1. 若文件不是js文件，建议带上扩展名，可以提高一点加载速度。 2. 同步配和缓存

5.2 目录分析和包

在分析路径的过程中， 可能没有得到文件路径，但是得到一个同名的文件夹的路径，Nodejs模块化对CommonJS规范进行了一定程度的支持。所以，目录分析流程如下： ① Node在当前目录下查找package.json文件，通过JSON.parse解析这个文件，得到main字段值 ② 有main字段，按照main字段的值进路径分析，（包括添加扩展名） ③ 若main字段的路径错误，或者根本没有package.json文件，Node会根据当前目录下的index文件当做默认文件名，一次查找index.js、index.json、index.node文件 ④ 若在目录分析的过程中没有定位成功任何文件，则自定义模块进入下一个模块路径进行查找， ⑤ 若模块路径都被便利完成，依然没有查找到目标文件，则会抛出查找失败的异常

6. 编译执行

编译和执行是引入文件模块的最后一个阶段，定位到具体的文件后，Node会新建一个模块对象，然后根据路径载入并编译，对于不同扩展名，载入的方式不同，具体如下：

• .js文件：通过fs模块同步读取文件后编译执行
• .json文件：通过fs同步读取文件后，用JSON.parse()解析返回结果
• .node文件：这是用c/c++编写的扩展文件，通过dlopen()方法加载最后编译生成的文件
• 其余扩展名文件：他们都被当最js文件载入

这里说明一点：实际上，扩展名为.node的模块文件其实不需要编译，因为他是编写c/c++模块之后编译生成的，所以这里只有加载和执行的过程。在执行过程中，模块的exports对象与.node模块产生联系，然后返回给调用者

node调用process.dlopen()方法进行c/c++模块的加载和执行，在Node中，dlopen方法在windows和*nux平台下分别有不同实现，通过libuv兼容层进行了封装。

js与json具体的解析方式可以查看《实现commonjs中的模块机制》，此处不再赘述