require用法及源码解析

一.require()的基本用法

　　require语句内部逻辑:

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

　　源码:

　　require的源码早Node的lib/module.js文件.下面是简化过的:

　　

　　

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.

　　　每个实例都要自己的属性.新建一个脚本看看这些属性的值是什么.

　　　

// 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,包含模块肯的位置

　　　　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属性一直,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 =funtion (path){

　　　　　　return Module._load(path,this);

　　　　};

　　由此可知,require并不是全局命令,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requrie命令(额日益例外是REPL环境).

　　另外,requrie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._resovleFilename():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,猴子用来确认

哪一个路径为真.

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' ]

上面的模块就是模块所有可能的路径.基本是是从当前路径上一级向上寻找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,用于从模块名渠道绝对路径.

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,requrie,module三个全局变量,然后执行的源码,然后将模块的export编码的值输出.

　　原文地址:http://www.ruanyifeng.com/blog/2015/05/require.html