Node.js v8.2.1 文档


module (模块)#

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稳定性: 2 - 稳定的

Node.js 有一个简单的模块加载系统。 在 Node.js 中,文件和模块是一一对应的(每个文件被视为一个独立的模块)。

例子,假设有一个名为 foo.js 的文件:

const circle = require('./circle.js');
console.log(`半径为 4 的圆的面积是 ${circle.area(4)}`);

在第一行中,foo.js 加载了同一目录下的 circle.js 模块。

circle.js 文件的内容为:

const { PI } = Math;

exports.area = (r) => PI * r ** 2;

exports.circumference = (r) => 2 * PI * r;

circle.js 模块导出了 area()circumference() 两个函数。 通过在特殊的 exports 对象上指定额外的属性,函数和对象可以被添加到模块的根部。

模块内的本地变量是私有的,因为模块被 Node.js 包装在一个函数中(详见模块包装器)。 在这个例子中,变量 PIcircle.js 私有的。

The module.exports property can be assigned a new value (such as a function or object).

如下,bar.js 会用到 square 模块,square 导出一个构造函数:

const square = require('./square.js');
const mySquare = square(2);
console.log(`正方形的面积是 ${mySquare.area()}`);

square 模块定义在 square.js 中:

// 赋值给 `exports` 不会修改模块,必须使用 `module.exports`
module.exports = (width) => {
  return {
    area: () => width ** 2
  };
};

模块系统在 require('module') 模块中实现。

访问主模块#

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当 Node.js 直接运行一个文件时,require.main 会被设为它的 module。 这意味着可以通过 require.main === module 来判断一个文件是否被直接运行:

对于 foo.js 文件,如果通过 node foo.js 运行则为 true,但如果通过 require('./foo') 运行则为 false

因为 module 提供了一个 filename 属性(通常等同于 __filename),所以可以通过检查 require.main.filename 来获取当前应用程序的入口点。

附录:包管理器的技巧#

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Node.js 的 require() 函数的语义被设计得足够通用化,可以支持许多合理的目录结构。 包管理器程序(如 dpkgrpmnpm)可以不用修改就能够从 Node.js 模块构建本地包。

以下是一个推荐的目录结构:

假设想要在 /usr/lib/node/<some-package>/<some-version> 目录中保存一个特定版本的包的内容。

包可以依赖于其他包。 为了安装包 foo,可能需要安装一个指定版本的 bar 包。 bar 包也可能有依赖,且在某些情况下,依赖可能有冲突或形成循环。

因为 Node.js 会查找它所加载的模块的实际路径(也就是说会解析符号链接),然后在 node_modules 目录中寻找它们的依赖,如下所述,这种情况使用以下体系结构很容易解决:

  • /usr/lib/node/foo/1.2.3/ - foo 包的内容,版本 1.2.3。
  • /usr/lib/node/bar/4.3.2/ - foo 依赖的 bar 包的内容。
  • /usr/lib/node/foo/1.2.3/node_modules/bar - /usr/lib/node/bar/4.3.2/ 的符号链接。
  • /usr/lib/node/bar/4.3.2/node_modules/* - bar 所依赖的包的符号链接

因此,即便存在循环依赖或依赖冲突,每个模块还是可以获得它所依赖的包的一个可用版本。

foo 包中的代码调用 require('bar'),它会获得符号链接 /usr/lib/node/foo/1.2.3/node_modules/bar 指向的版本。 然后,当 bar 包中的代码调用 require('queue'),它会获得符号链接 /usr/lib/node/bar/4.3.2/node_modules/quux 指向的版本。

此外,为了进一步优化模块查找过程,不要将包直接放在 /usr/lib/node 目录中,而是将它们放在 /usr/lib/node_modules/<name>/<version> 目录中。 这样 Node.js 就不会在 /usr/node_modules/node_modules 目录中查找缺失的依赖。

为了使模块在 Node.js 的 REPL 中可用,可能需要将 /usr/lib/node_modules 目录添加到 $NODE_PATH 环境变量中。 由于在 node_modules 目录中查找模块使用的是相对路径,而调用 require() 的文件是基于实际路径的,因此包本身可以放在任何地方。

总结#

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想要获得调用 require() 时加载的确切的文件名,使用 require.resolve() 函数。

综上所述,以下用伪代码描述的高级算法,解释 require.resolve() 做了些什么:

从 Y 路径的模块 require(X)
1. 如果 X 是一个核心模块,
   a. 返回核心模块
   b. 结束
2. 如果 X 是以 '/' 开头
   a. 设 Y 为文件系统根目录
3. 如果 X 是以 './' 或 '/' 或 '../' 开头
   a. 加载文件(Y + X)
   b. 加载目录(Y + X)
4. 加载Node模块(X, dirname(Y))
5. 抛出 "未找到"

加载文件(X)
1. 如果 X 是一个文件,加载 X 作为 JavaScript 文本。结束
2. 如果 X.js 是一个文件,加载 X.js 作为 JavaScript 文本。结束
3. 如果 X.json 是一个文件,解析 X.json 成一个 JavaScript 对象。结束
4. 如果 X.node 是一个文件,加载 X.node 作为二进制插件。结束

加载索引(X)
1. 如果 X/index.js 是一个文件,加载 X/index.js 作为 JavaScript 文本。结束
3. 如果 X/index.json  是一个文件,解析 X/index.json 成一个 JavaScript 对象。结束
4. 如果 X/index.node 是一个文件,加载 X/index.node 作为二进制插件。结束

加载目录(X)
1. 如果 X/package.json 是一个文件,
   a. 解析 X/package.json,查找 "main" 字段
   b. let M = X + (json main 字段)
   c. 加载文件(M)
   d. 加载索引(M)
2. 加载索引(X)

加载Node模块(X, START)
1. let DIRS=NODE_MODULES_PATHS(START)
2. for each DIR in DIRS:
   a. 加载文件(DIR/X)
   b. 加载目录(DIR/X)

NODE_MODULES_PATHS(START)
1. let PARTS = path split(START)
2. let I = count of PARTS - 1
3. let DIRS = []
4. while I >= 0,
   a. if PARTS[I] = "node_modules" CONTINUE
   b. DIR = path join(PARTS[0 .. I] + "node_modules")
   c. DIRS = DIRS + DIR
   d. let I = I - 1
5. return DIRS

缓存#

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模块在第一次加载后会被缓存。 这也意味着(类似其他缓存机制)如果每次调用 require('foo') 都解析到同一文件,则返回相同的对象。

多次调用 require(foo) 不会导致模块的代码被执行多次。 这是一个重要的特性。 借助它, 可以返回“部分完成”的对象,从而允许加载传递的依赖, 即使它们会导致循环。

如果想要多次执行一个模块,可以导出一个函数,然后调用该函数。

模块缓存的注意事项#

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模块是基于其解析的文件名进行缓存的。 由于调用模块的位置的不同,模块可能被解析成不同的文件名(比如从 node_modules 目录加载),这样就不能保证 require('foo') 总能返回完全相同的对象。

此外,在不区分大小写的文件系统或操作系统中,被解析成不同的文件名可以指向同一文件,但缓存仍然会将它们视为不同的模块,并多次重新加载。 例如,require('./foo')require('./FOO') 返回两个不同的对象,而不会管 ./foo./FOO 是否是相同的文件。

核心模块#

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Node.js 有些模块会被编译成二进制。 这些模块别的地方有更详细的描述。

核心模块定义在 Node.js 源代码的 lib/ 目录下。

require() 总是会优先加载核心模块。 例如,require('http') 始终返回内置的 HTTP 模块,即使有同名文件。

循环#

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当循环调用 require() 时,一个模块可能在未完成执行时被返回。

例如以下情况:

a.js:

console.log('a 开始');
exports.done = false;
const b = require('./b.js');
console.log('在 a 中,b.done = %j', b.done);
exports.done = true;
console.log('a 结束');

b.js:

console.log('b 开始');
exports.done = false;
const a = require('./a.js');
console.log('在 b 中,a.done = %j', a.done);
exports.done = true;
console.log('b 结束');

main.js:

console.log('main 开始');
const a = require('./a.js');
const b = require('./b.js');
console.log('在 main 中,a.done=%j,b.done=%j', a.done, b.done);

main.js 加载 a.js 时,a.js 又加载 b.js。 此时,b.js 会尝试去加载 a.js。 为了防止无限的循环,会返回一个 a.jsexports 对象的 未完成的副本b.js 模块。 然后 b.js 完成加载,并将 exports 对象提供给 a.js 模块。

main.js 加载这两个模块时,它们都已经完成加载。 因此,该程序的输出会是:

$ node main.js
main 开始
a 开始
b 开始
在 b 中,a.done = false
b 结束
在 a 中,b.done = true
a 结束
在 main 中,a.done=true,b.done=true

需要仔细的规划, 以允许循环模块依赖在应用程序内正常工作.

文件模块#

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如果按确切的文件名没有找到模块,则 Node.js 会尝试带上 .js.json.node 拓展名再加载。

.js 文件会被解析为 JavaScript 文本文件,.json 文件会被解析为 JSON 文本文件。 .node 文件会被解析为通过 dlopen 加载的编译后的插件模块。

'/' 为前缀的模块是文件的绝对路径。 例如,require('/home/marco/foo.js') 会加载 /home/marco/foo.js 文件。

'./' 为前缀的模块是相对于调用 require() 的文件的。 也就是说,circle.js 必须和 foo.js 在同一目录下以便于 require('./circle') 找到它。

当没有以 '/''./''../' 开头来表示文件时,这个模块必须是一个核心模块或加载自 node_modules 目录。

如果给定的路径不存在,则 require() 会抛出一个 code 属性为 'MODULE_NOT_FOUND'Error

目录作为模块#

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可以把程序和库放到一个单独的目录,然后提供一个单一的入口来指向它。 把目录递给 require() 作为一个参数,有三种方式。

第一种方式是在根目录下创建一个 package.json 文件,并指定一个 main 模块。 例子,package.json 文件类似:

{ "name" : "some-library",
  "main" : "./lib/some-library.js" }

如果这是在 ./some-library 目录中,则 require('./some-library') 会试图加载 ./some-library/lib/some-library.js

这就是 Node.js 处理 package.json 文件的方式。

注意:如果 package.json"main" 入口指定的文件不存在,则无法解析,Node.js 会将模块视为不存在,并抛出默认错误:

Error: Cannot find module 'some-library'

如果目录里没有 package.json 文件,则 Node.js 就会试图加载目录下的 index.jsindex.node 文件。 例如,如果上面的例子中没有 package.json 文件,则 require('./some-library') 会试图加载:

  • ./some-library/index.js
  • ./some-library/index.node

node_modules 目录加载#

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如果传递给 require() 的模块标识符不是一个核心模块,也没有以 '/''../''./' 开头,则 Node.js 会从当前模块的父目录开始,尝试从它的 /node_modules 目录里加载模块。 Node.js 不会附加 node_modules 到一个已经以 node_modules 结尾的路径上。

如果还是没有找到,则移动到再上一层父目录,直到文件系统的根目录。

例子,如果在 '/home/ry/projects/foo.js' 文件里调用了 require('bar.js'),则 Node.js 会按以下顺序查找:

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

这使得程序本地化它们的依赖,避免它们产生冲突。

通过在模块名后包含一个路径后缀,可以请求特定的文件或分布式的子模块。 例如,require('example-module/path/to/file') 会把 path/to/file 解析成相对于 example-module 的位置。 后缀路径同样遵循模块的解析语法。

从全局目录加载#

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如果 NODE_PATH 环境变量被设为一个以冒号分割的绝对路径列表,则当在其他地方找不到模块时 Node.js 会搜索这些路径。

注意:在 Windows 系统中,NODE_PATH 是以分号间隔的。

在当前的模块解析算法运行之前,NODE_PATH 最初是创建来支持从不同路径加载模块的。

虽然 NODE_PATH 仍然被支持,但现在不太需要,因为 Node.js 生态系统已制定了一套存放依赖模块的约定。 有时当人们没意识到 NODE_PATH 必须被设置时,依赖 NODE_PATH 的部署会出现意料之外的行为。 有时一个模块的依赖会改变,导致在搜索 NODE_PATH 时加载了不同的版本(甚至不同的模块)。

此外,Node.js 还会搜索以下位置:

  • 1: $HOME/.node_modules
  • 2: $HOME/.node_libraries
  • 3: $PREFIX/lib/node

其中 $HOME 是用户的主目录,$PREFIX 是 Node.js 里配置的 node_prefix

这些主要是历史原因。

注意:强烈建议将所有的依赖放在本地的 node_modules 目录。 这样将会更快地加载,且更可靠。

模块包装器#

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在执行模块代码之前,Node.js 会使用一个如下的函数包装器将其包装:

(function(exports, require, module, __filename, __dirname) {
// 模块的代码实际上在这里
});

通过这样做,Node.js 实现了以下几点:

  • 它保持了顶层的变量(用 varconstlet 定义)作用在模块范围内,而不是全局对象。
  • 它有助于提供一些看似全局的但实际上是模块特定的变量,例如:
    • 实现者可以使用 moduleexports 对象从模块中导出值。
    • 快捷变量 __filename__dirname 包含模块的绝对文件名和目录路径。

The module scope#

__dirname#

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The directory name of the current module. This the same as the path.dirname() of the __filename.

Example: running node example.js from /Users/mjr

console.log(__dirname);
// Prints: /Users/mjr
console.log(path.dirname(__filename));
// Prints: /Users/mjr

__filename#

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The file name of the current module. This is the resolved absolute path of the current module file.

For a main program this is not necessarily the same as the file name used in the command line.

See __dirname for the directory name of the current module.

Examples:

Running node example.js from /Users/mjr

console.log(__filename);
// Prints: /Users/mjr/example.js
console.log(__dirname);
// Prints: /Users/mjr

Given two modules: a and b, where b is a dependency of a and there is a directory structure of:

  • /Users/mjr/app/a.js
  • /Users/mjr/app/node_modules/b/b.js

References to __filename within b.js will return /Users/mjr/app/node_modules/b/b.js while references to __filename within a.js will return /Users/mjr/app/a.js.

exports#

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A reference to the module.exports that is shorter to type. See the section about the exports shortcut for details on when to use exports and when to use module.exports.

module#

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A reference to the current module, see the section about the module object. In particular, module.exports is used for defining what a module exports and makes available through require().

require()#

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To require modules.

require.cache#

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Modules are cached in this object when they are required. By deleting a key value from this object, the next require will reload the module. Note that this does not apply to native addons, for which reloading will result in an Error.

require.extensions#

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Stability: 0 - Deprecated

Instruct require on how to handle certain file extensions.

Process files with the extension .sjs as .js:

require.extensions['.sjs'] = require.extensions['.js'];

Deprecated In the past, this list has been used to load non-JavaScript modules into Node.js by compiling them on-demand. However, in practice, there are much better ways to do this, such as loading modules via some other Node.js program, or compiling them to JavaScript ahead of time.

Since the module system is locked, this feature will probably never go away. However, it may have subtle bugs and complexities that are best left untouched.

Note that the number of file system operations that the module system has to perform in order to resolve a require(...) statement to a filename scales linearly with the number of registered extensions.

In other words, adding extensions slows down the module loader and should be discouraged.

require.resolve()#

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Use the internal require() machinery to look up the location of a module, but rather than loading the module, just return the resolved filename.

module 对象#

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在每个模块中,module 的自由变量是一个指向表示当前模块的对象的引用。 为了方便,module.exports 也可以通过全局模块的 exports 对象访问。 module 实际上不是全局的,而是每个模块本地的。

module.children#

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被该模块引用的模块对象。

module.exports#

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module.exports 对象是由模块系统创建的。 有时这是难以接受的;许多人希望他们的模块成为某个类的实例。 为了实现这个,需要将期望导出的对象赋值给 module.exports。 注意,将期望的对象赋值给 exports 会简单地重新绑定到本地 exports 变量上,这可能不是期望的。

例子,假设创建了一个名为 a.js 的模块:

const EventEmitter = require('events');

module.exports = new EventEmitter();

// 处理一些工作,并在一段时间后从模块自身触发 'ready' 事件。
setTimeout(() => {
  module.exports.emit('ready');
}, 1000);

然后,在另一个文件中可以这么做:

const a = require('./a');
a.on('ready', () => {
  console.log('模块 a 已准备好');
});

注意,对 module.exports 的赋值必须立即完成。 不能在任何回调中完成。 以下是无效的:

x.js:

setTimeout(() => {
  module.exports = { a: 'hello' };
}, 0);

y.js:

const x = require('./x');
console.log(x.a);

exports 快捷方式#

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exports 变量是在模块的文件级别作用域内有效的,它在模块被执行前被赋于 module.exports 的值。

它有一个快捷方式,以便 module.exports.f = ... 可以被更简洁地写成 exports.f = ...。 注意,就像任何变量,如果一个新的值被赋值给 exports,它就不再绑定到 module.exports

module.exports.hello = true; // 从被引用的模块导出
exports = { hello: false };  // 不导出,只在模块内有效

module.exports 属性被一个新的对象完全替代时,也会重新赋值 exports,例如:

module.exports = exports = function Constructor() {
  // ... 及其他
};

为了解释这个行为,想象对 require() 的假设实现,它跟 require() 的实际实现相等类似:

function require(/* ... */) {
  const module = { exports: {} };
  ((module, exports) => {
    // 模块代码在这。在这个例子中,定义了一个函数。
    function someFunc() {}
    exports = someFunc;
    // 此时,exports 不再是一个 module.exports 的快捷方式,
    // 且这个模块依然导出一个空的默认对象。
    module.exports = someFunc;
    // 此时,该模块导出 someFunc,而不是默认对象。
  })(module, module.exports);
  return module.exports;
}

module.filename#

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模块的完全解析后的文件名。

module.id#

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模块的标识符。 通常是完全解析后的文件名。

module.loaded#

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模块是否已经加载完成,或正在加载中。

module.parent#

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最先引用该模块的模块。

module.require(id)#

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module.require 方法提供了一种类似 require() 从原始模块被调用的加载模块的方式。

注意,为了做到这个,需要获得一个 module 对象的引用。 因为 require() 会返回 module.exports,且 module 在一个特定的模块代码中有效,所以为了使用它,必须显式地导出。