Eine eingehende Analyse des Modullademechanismus von Node.js

Module sind ein sehr grundlegendes und wichtiges Konzept in Node.js, das über Module bereitgestellt wird, und auch Bibliotheken von Drittanbietern werden über Module verwaltet und referenziert. Dieser Artikel beginnt mit dem Grundprinzip des Moduls. Am Ende werden wir dieses Prinzip verwenden, um selbst einen einfachen Modullademechanismus zu implementieren, dh einen require selbst zu implementieren. ​ ​ ​ require。        

Node 使用 JavaScript 与 commonjs 模块，并把 npm/yarn 作为其包管理器。

【视频教程推荐：node js教程 】

简单例子

老规矩，讲原理前我们先来一个简单的例子，从这个例子入手一步一步深入原理。Node.js里面如果要导出某个内容，需要使用module.exports，使用module.exports几乎可以导出任意类型的JS对象，包括字符串，函数，对象，数组等等。我们先来建一个a.js导出一个最简单的hello world:

// a.js 
module.exports = "hello world";

然后再来一个b.js导出一个函数：

// b.js
function add(a, b) {
  return a + b;
}

module.exports = add;

然后在index.js里面使用他们，即require他们，require函数返回的结果就是对应文件module.exports的值：

// index.js
const a = require('./a.js');
const add = require('./b.js');

console.log(a);      // "hello world"
console.log(add(1, 2));    // b导出的是一个加法函数，可以直接使用，这行结果是3

require会先运行目标文件

当我们require某个模块时，并不是只拿他的module.exports，而是会从头开始运行这个文件，module.exports = XXX其实也只是其中一行代码，我们后面会讲到，这行代码的效果其实就是修改模块里面的exports属性。比如我们再来一个c.js：

// c.js
let c = 1;

c = c + 1;

module.exports = c;

c = 6;

在c.js里面我们导出了一个c，这个c经过了几步计算，当运行到module.exports = c;这行时c的值为2，所以我们require的c.js的值就是2，后面将c的值改为了6并不影响前面的这行代码:

const c = require('./c.js');

console.log(c);  // c的值是2

前面c.js的变量c是一个基本数据类型，所以后面的c = 6;不影响前面的module.exports，那他如果是一个引用类型呢？我们直接来试试吧：

// d.js
let d = {
  num: 1
};

d.num++;

module.exports = d;

d.num = 6;

然后在index.js里面require他：

const d = require('./d.js');

console.log(d);     // { num: 6 }

我们发现在module.exports后面给d.num赋值仍然生效了，因为d是一个对象，是一个引用类型，我们可以通过这个引用来修改他的值。其实对于引用类型来说，不仅仅在module.exports后面可以修改他的值，在模块外面也可以修改，比如index.js里面就可以直接改：

const d = require('./d.js');

d.num = 7;
console.log(d);     // { num: 7 }

require和module.exports不是黑魔法

我们通过前面的例子可以看出来，require和module.exports干的事情并不复杂，我们先假设有一个全局对象{}，初始情况下是空的，当你require某个文件时，就将这个文件拿出来执行，如果这个文件里面存在module.exports，当运行到这行代码时将module.exports的值加入这个对象，键为对应的文件名，最终这个对象就长这样：

{
  "a.js": "hello world",
  "b.js": function add(){},
  "c.js": 2,
  "d.js": { num: 2 }
}

当你再次require某个文件时，如果这个对象里面有对应的值，就直接返回给你，如果没有就重复前面的步骤，执行目标文件，然后将它的module.exports加入这个全局对象，并返回给调用者。这个全局对象其实就是我们经常听说的缓存。所以require和module.exports并没有什么黑魔法，就只是运行并获取目标文件的值，然后加入缓存，用的时候拿出来用就行。再看看这个对象，因为d.js是一个引用类型，所以你在任何地方获取了这个引用都可以更改他的值，如果不希望自己模块的值被更改，需要自己写模块时进行处理，比如使用Object.freeze()，Object.defineProperty()之类的方法。

模块类型和加载顺序

这一节的内容都是一些概念，比较枯燥，但是也是我们需要了解的。

模块类型

Node.js的模块有好几种类型，前面我们使用的其实都是文件模块

Node verwendet JavaScript- und CommonJS-Module und verwendet npm/yarn als Paketmanager. 🎜🎜【Empfohlenes Video-Tutorial: node js Tutorial 】🎜

Einfaches Beispiel

🎜Alte Regel, bevor wir das Prinzip erklären, nehmen wir ein einfaches Beispiel. Ausgehend von diesem Beispiel gehen wir Schritt für Schritt auf das Prinzip ein. Wenn Sie bestimmte Inhalte in Node.js exportieren möchten, müssen Sie module.exports verwenden. Mit module.exports können fast alle Arten von JS-Objekten exportiert werden, einschließlich Zeichenfolgen und Funktionen. Objekte, Arrays usw. Erstellen wir zunächst ein a.js, um das einfachste hello world:🎜

function MyModule(id = '') {
  this.id = id;       // 这个id其实就是我们require的路径
  this.path = path.dirname(id);     // path是Node.js内置模块，用它来获取传入参数对应的文件夹路径
  this.exports = {};        // 导出的东西放这里，初始化为空对象
  this.filename = null;     // 模块对应的文件名
  this.loaded = false;      // loaded用来标识当前模块是否已经加载
}

🎜 zu exportieren, und erstellen wir dann ein b.js, um eine Funktion zu exportieren : 🎜

MyModule.prototype.require = function (id) {
  return Module._load(id);
}

🎜Dann verwenden Sie sie in index.js, also require. Das von der Funktion require zurückgegebene Ergebnis ist die entsprechende Datei Modul. Der Wert von exports: 🎜

MyModule._cache = Object.create(null);

MyModule._load = function (request) {    // request是我们传入的路劲参数
  const filename = MyModule._resolveFilename(request);

  // 先检查缓存，如果缓存存在且已经加载，直接返回缓存
  const cachedModule = MyModule._cache[filename];
  if (cachedModule !== undefined) {
    return cachedModule.exports;
  }

  // 如果缓存不存在，我们就加载这个模块
  // 加载前先new一个MyModule实例，然后调用实例方法load来加载
  // 加载完成直接返回module.exports
  const module = new MyModule(filename);
  
  // load之前就将这个模块缓存下来，这样如果有循环引用就会拿到这个缓存，但是这个缓存里面的exports可能还没有或者不完整
  MyModule._cache[filename] = module;
  
  module.load(filename);
  
  return module.exports;
}

require führt zuerst die Zieldatei aus

🎜Wenn wir require verwenden Ein Modul ist es nicht. Nehmen Sie einfach seine module.exports und führen Sie die Datei von Grund auf aus. module.exports = XXX ist eigentlich nur eine Codezeile Der Effekt dieser Codezeile besteht tatsächlich darin, das Attribut exports im Modul zu ändern. Nehmen wir zum Beispiel ein weiteres c.js: 🎜

MyModule._resolveFilename = function (request) {
  const filename = path.resolve(request);   // 获取传入参数对应的绝对路径
  const extname = path.extname(request);    // 获取文件后缀名

  // 如果没有文件后缀名，尝试添加.js和.json
  if (!extname) {
    const exts = Object.keys(MyModule._extensions);
    for (let i = 0; i < exts.length; i++) {
      const currentPath = `${filename}${exts[i]}`;

      // 如果拼接后的文件存在，返回拼接的路径
      if (fs.existsSync(currentPath)) {
        return currentPath;
      }
    }
  }

  return filename;
}

🎜In c.js haben wir ein c exportiert, dieses c code>Nach mehreren Berechnungsschritten beträgt der Wert von <code>c beim Ausführen der Zeile module.exports = c; 2, also wir c.js in code>require ist 2, und später wird der Wert von c in 6 code> hat keinen Einfluss auf die vorherige Codezeile: 🎜<pre class="brush:js;toolbar:false">MyModule.prototype.load = function (filename) { // 获取文件后缀名 const extname = path.extname(filename); // 调用后缀名对应的处理函数来处理 MyModule._extensions[extname](this, filename); this.loaded = true; }</pre>🎜Die Variable <code>c des vorherigen c.js ist ein grundlegender Datentyp, also das Folgende c = 6 ; hat keinen Einfluss auf die vorherigen module.exports, aber was ist, wenn es sich um einen Referenztyp handelt? Probieren wir es direkt aus: 🎜

MyModule._extensions['.js'] = function (module, filename) {
  const content = fs.readFileSync(filename, 'utf8');
  module._compile(content, filename);
}

🎜 Dann require in index.js: 🎜

module.exports = "hello world";

🎜Wir haben festgestellt, dass hinter module.exports ein Wert zugewiesen wird d.num ist weiterhin wirksam, da d ein Objekt und ein Referenztyp ist und wir seinen Wert über diese Referenz ändern können. Tatsächlich kann der Wert von Referenztypen nicht nur hinter module.exports geändert werden, sondern auch außerhalb des Moduls. Beispielsweise kann er direkt innerhalb von index.jsgeändert werden > ：🎜

function (module) { // 注入module变量，其实几个变量同理
  module.exports = "hello world";
}

require und module.exports sind keine schwarze Magie

🎜Wir können aus dem vorherigen Beispiel sehen, require und module.exports tun, ist nicht kompliziert. Nehmen wir zunächst an, dass es ein globales Objekt {} gibt, das zunächst leer ist. Wenn Sie eine bestimmte Datei anfordern, nehmen Sie die Datei heraus und führen Sie sie aus. Wenn diese Datei module.exports enthält, wird beim Ausführen dieser Codezeile der module Der Wert von .exports wird zu diesem Objekt hinzugefügt und der Schlüssel ist der entsprechende Dateiname. Am Ende sieht das Objekt so aus: 🎜

MyModule.wrapper = [
  '(function (exports, require, module, __filename, __dirname) { ',
  '\n});'
];

🎜Wenn Sie a anfordern Datei erneut, wenn vorhanden Der entsprechende Wert wird direkt an Sie zurückgegeben. Wenn nicht, wiederholen Sie die vorherigen Schritte, führen Sie die Zieldatei aus, fügen Sie dann deren module.exports zum globalen Objekt hinzu und geben Sie sie an zurück der Anrufer. Dieses globale Objekt ist eigentlich der Cache, von dem wir oft hören. Es gibt also keine schwarze Magie in require und module.exports. Sie führen einfach den Wert der Zieldatei aus, fügen ihn dann dem Cache hinzu und Nehmen Sie es einfach heraus, wenn Sie es brauchen. Sehen Sie sich dieses Objekt noch einmal an, da d.js ein Referenztyp ist, sodass Sie seinen Wert überall dort ändern können, wo Sie diese Referenz erhalten, wenn Sie den Wert Ihres Moduls nicht ändern möchten Die Änderungen müssen verarbeitet werden, wenn Sie das Modul selbst schreiben, z. B. mithilfe von Methoden wie Object.freeze(), Object.defineProperty(). 🎜

Modultyp und Ladereihenfolge

🎜Der Inhalt dieses Abschnitts besteht aus einigen Konzepten, die relativ langweilig sind, aber sie sind auch das, was wir verstehen müssen. 🎜

Modultyp

🎜Es gibt verschiedene Arten von Node.js-Modulen. Die, die wir zuvor verwendet haben, sind eigentlich Dateimodule , es gibt hauptsächlich zwei Arten: 🎜

1. Eingebaute Module: Dies sind die Funktionen, die nativ von Node.js bereitgestellt werden, wie z. B. fs, http usw. Diese Module werden beim Laden des Node.js geladen .js-Prozess startet.
fs，http等等，这些模块在Node.js进程起来时就加载了。
2. 文件模块：我们前面写的几个模块，还有第三方模块，即node_modules下面的模块都是文件模块。

加载顺序

加载顺序是指当我们require(X)时，应该按照什么顺序去哪里找X，在官方文档上有详细伪代码，总结下来大概是这么个顺序：

1. 优先加载内置模块，即使有同名文件，也会优先使用内置模块。
2. 不是内置模块，先去缓存找。
3. 缓存没有就去找对应路径的文件。
4. 不存在对应的文件，就将这个路径作为文件夹加载。
5. 对应的文件和文件夹都找不到就去node_modules下面找。
6. 还找不到就报错了。

加载文件夹

前面提到找不到文件就找文件夹，但是不可能将整个文件夹都加载进来，加载文件夹的时候也是有一个加载顺序的：

1. 先看看这个文件夹下面有没有package.json，如果有就找里面的main字段，main字段有值就加载对应的文件。所以如果大家在看一些第三方库源码时找不到入口就看看他package.json里面的main字段吧，比如jquery的main字段就是这样："main": "dist/jquery.js"。
2. 如果没有package.json或者package.json里面没有main就找index文件。
3. 如果这两步都找不到就报错了。

支持的文件类型

require主要支持三种文件类型：

1. .js：.js文件是我们最常用的文件类型，加载的时候会先运行整个JS文件，然后将前面说的module.exports作为require的返回值。
2. .json：.json文件是一个普通的文本文件，直接用JSON.parse将其转化为对象返回就行。
3. .node：.node文件是C++编译后的二进制文件，纯前端一般很少接触这个类型。

手写require

前面其实我们已经将原理讲的七七八八了，下面来到我们的重头戏，自己实现一个require。实现require其实就是实现整个Node.js的模块加载机制，我们再来理一下需要解决的问题：

1. 通过传入的路径名找到对应的文件。
2. 执行找到的文件，同时要注入module和require这些方法和属性，以便模块文件使用。
3. 返回模块的module.exports

本文的手写代码全部参照Node.js官方源码，函数名和变量名尽量保持一致，其实就是精简版的源码，大家可以对照着看，写到具体方法时我也会贴上对应的源码地址。总体的代码都在这个文件里面：https://github.com/nodejs/node/blob/c6b96895cc74bc6bd658b4c6d5ea152d6e686d20/lib/internal/modules/cjs/loader.js

Module类

Node.js模块加载的功能全部在Module类里面，整个代码使用面向对象的思想，如果你对JS的面向对象还不是很熟悉可以先看看这篇文章。Module类的构造函数也不复杂，主要是一些值的初始化，为了跟官方Module名字区分开，我们自己的类命名为MyModule

Dateimodul🎜: Die Module, die wir zuvor geschrieben haben, sowie Module von Drittanbietern, d. h. die Module unter node_modules sind alle Dateimodule.

Ladereihenfolge

Ladereihenfolge bezieht sich auf den Zeitpunkt, an dem wir require(X) verwenden Bei der Suche nach html#modules_all_together" rel="nofollow noreferrer" target="_blank">Detaillierter Pseudocode ergibt sich zusammenfassend ungefähr die folgende Reihenfolge: 🎜🎜🎜🎜Eingebaute Module werden geladen Selbst wenn eine Datei mit demselben Namen vorhanden ist, wird diese zunächst als integriertes Modul verwendet. 🎜Es handelt sich nicht um ein integriertes Modul. Gehen Sie zuerst zum Cache, um es zu finden. 🎜Wenn kein Cache vorhanden ist, suchen Sie nach der Datei mit dem entsprechenden Pfad. 🎜Wenn die entsprechende Datei nicht existiert, wird dieser Pfad als Ordner geladen. 🎜Wenn Sie die entsprechenden Dateien und Ordner nicht finden können, gehen Sie zu <code>node_modules und suchen Sie danach. 🎜Ich habe einen Fehler gemeldet, weil ich ihn nicht finden konnte.

Ordner laden

Wie bereits erwähnt: Wenn Sie die Datei nicht finden können, suchen Sie einfach nach dem Ordner. Es ist jedoch nicht möglich, den gesamten Ordner zu laden. Beim Laden des Ordners gibt es auch eine Ladereihenfolge: 🎜🎜🎜🎜Überprüfen Sie zunächst, ob sich package.json unter diesem Ordner befindet. Suchen Sie nach dem Feld main

. Wenn das Feld main einen Wert hat, laden Sie die entsprechende Datei. Wenn Sie den Eingang also nicht finden, wenn Sie sich den Quellcode einiger Bibliotheken von Drittanbietern ansehen, schauen Sie sich einfach das Feld main in deren package.json an, z. B jqueryDas Feld main sieht so aus: "main": "dist/jquery.js". 🎜Wenn es kein package.json oder kein main in package.json gibt, suchen Sie nach dem index -Datei. 🎜Wenn keiner dieser beiden Schritte gefunden werden kann, wird ein Fehler gemeldet.

Unterstützte Dateitypen

require unterstützt hauptsächlich drei Dateitypen: 🎜🎜 🎜🎜🎜.js🎜: Die Datei .js ist unser am häufigsten verwendeter Dateityp. Beim Laden wird zuerst die gesamte JS-Datei und dann die Datei module.exports ausgeführt Der oben erwähnte Code wird als Rückgabewert von require ausgeführt. 🎜🎜.json🎜: Die Datei .json ist eine gewöhnliche Textdatei. Verwenden Sie einfach JSON.parse, um sie in ein Objekt umzuwandeln und zurückzugeben. 🎜🎜.node🎜: Die Datei .node ist eine mit C++ kompilierte Binärdatei, die im Allgemeinen selten mit diesem Typ in Berührung kommt.

Handschriftlich require

Tatsächlich haben wir die Prinzipien bereits zuvor ausführlich erklärt Kommen wir nun zu unserem Highlight, der Implementierung eines require selbst. Durch die Implementierung von require wird tatsächlich der Modullademechanismus des gesamten Node.js implementiert. Schauen wir uns die Probleme an, die gelöst werden müssen: 🎜🎜🎜🎜 Suchen Sie die entsprechende Datei über den eingehenden Pfadnamen. 🎜Führen Sie die gefundene Datei aus und fügen Sie gleichzeitig die Methoden und Attribute module und require ein, damit die Moduldatei verwendet werden kann. 🎜Kehren Sie zu den module.exports

des Moduls zurück. Der handgeschriebene Code in diesem Artikel bezieht sich alle auf den offiziellen Node.js-Quellcode , und die Funktionsnamen und Variablennamen sind so nah wie möglich. Um die Konsistenz zu gewährleisten, handelt es sich tatsächlich um eine vereinfachte Version des Quellcodes. Wenn ich die spezifische Methode aufschreibe, werde ich auch den entsprechenden Quellcode veröffentlichen Adresse. Der Gesamtcode befindet sich in dieser Datei: https://github.com/nodejs/node/blob/c6b96895cc74bc6bd658b4c6d5ea152d6e686d20/lib/internal/modules/cjs/loader.js🎜

Modulklasse

Die Modulladefunktionen von Node.js befinden sich alle in der Klasse Module. Der gesamte Code verwendet objektorientiertes Denken, Wenn Sie mit JS-Objektorientierung nicht sehr vertraut sind, können Sie zuerst diesen Artikel lesen. Der Konstruktor der Module-Klasse ist ebenfalls nicht kompliziert. Er initialisiert hauptsächlich einige Werte. Um ihn vom offiziellen Module-Namen zu unterscheiden, heißt unsere eigene Klasse MyModule:🎜<pre class="brush:js;toolbar:false">function MyModule(id = &amp;#39;&amp;#39;) { this.id = id; // 这个id其实就是我们require的路径 this.path = path.dirname(id); // path是Node.js内置模块，用它来获取传入参数对应的文件夹路径 this.exports = {}; // 导出的东西放这里，初始化为空对象 this.filename = null; // 模块对应的文件名 this.loaded = false; // loaded用来标识当前模块是否已经加载 }</pre><h3 id="item-4-7">require方法</h3> <p>我们一直用的<code>require其实是Module类的一个实例方法，内容很简单，先做一些参数检查，然后调用Module._load方法，源码看这里：https://github.com/nodejs/node/blob/c6b96895cc74bc6bd658b4c6d5ea152d6e686d20/lib/internal/modules/cjs/loader.js#L970。精简版的代码如下：

MyModule.prototype.require = function (id) {
  return Module._load(id);
}

MyModule._load

MyModule._load是一个静态方法，这才是require方法的真正主体，他干的事情其实是：

1. 先检查请求的模块在缓存中是否已经存在了，如果存在了直接返回缓存模块的exports。
2. 如果不在缓存中，就new一个Module实例，用这个实例加载对应的模块，并返回模块的exports。

我们自己来实现下这两个需求，缓存直接放在Module._cache这个静态变量上，这个变量官方初始化使用的是Object.create(null)，这样可以使创建出来的原型指向null，我们也这样做吧：

MyModule._cache = Object.create(null);

MyModule._load = function (request) {    // request是我们传入的路劲参数
  const filename = MyModule._resolveFilename(request);

  // 先检查缓存，如果缓存存在且已经加载，直接返回缓存
  const cachedModule = MyModule._cache[filename];
  if (cachedModule !== undefined) {
    return cachedModule.exports;
  }

  // 如果缓存不存在，我们就加载这个模块
  // 加载前先new一个MyModule实例，然后调用实例方法load来加载
  // 加载完成直接返回module.exports
  const module = new MyModule(filename);
  
  // load之前就将这个模块缓存下来，这样如果有循环引用就会拿到这个缓存，但是这个缓存里面的exports可能还没有或者不完整
  MyModule._cache[filename] = module;
  
  module.load(filename);
  
  return module.exports;
}

上述代码对应的源码看这里：https://github.com/nodejs/node/blob/c6b96895cc74bc6bd658b4c6d5ea152d6e686d20/lib/internal/modules/cjs/loader.js#L735

可以看到上述源码还调用了两个方法：MyModule._resolveFilename和MyModule.prototype.load，下面我们来实现下这两个方法。

MyModule._resolveFilename

MyModule._resolveFilename从名字就可以看出来，这个方法是通过用户传入的require参数来解析到真正的文件地址的，源码中这个方法比较复杂，因为按照前面讲的，他要支持多种参数：内置模块，相对路径，绝对路径，文件夹和第三方模块等等，如果是文件夹或者第三方模块还要解析里面的package.json和index.js。我们这里主要讲原理，所以我们就只实现通过相对路径和绝对路径来查找文件，并支持自动添加js和json两种后缀名:

MyModule._resolveFilename = function (request) {
  const filename = path.resolve(request);   // 获取传入参数对应的绝对路径
  const extname = path.extname(request);    // 获取文件后缀名

  // 如果没有文件后缀名，尝试添加.js和.json
  if (!extname) {
    const exts = Object.keys(MyModule._extensions);
    for (let i = 0; i < exts.length; i++) {
      const currentPath = `${filename}${exts[i]}`;

      // 如果拼接后的文件存在，返回拼接的路径
      if (fs.existsSync(currentPath)) {
        return currentPath;
      }
    }
  }

  return filename;
}

上述源码中我们还用到了一个静态变量MyModule._extensions，这个变量是用来存各种文件对应的处理方法的，我们后面会实现他。

MyModule._resolveFilename对应的源码看这里：https://github.com/nodejs/node/blob/c6b96895cc74bc6bd658b4c6d5ea152d6e686d20/lib/internal/modules/cjs/loader.js#L822

MyModule.prototype.load

MyModule.prototype.load是一个实例方法，这个方法就是真正用来加载模块的方法，这其实也是不同类型文件加载的一个入口，不同类型的文件会对应MyModule._extensions里面的一个方法：

MyModule.prototype.load = function (filename) {
  // 获取文件后缀名
  const extname = path.extname(filename);

  // 调用后缀名对应的处理函数来处理
  MyModule._extensions[extname](this, filename);

  this.loaded = true;
}

注意这段代码里面的this指向的是module实例，因为他是一个实例方法。对应的源码看这里: https://github.com/nodejs/node/blob/c6b96895cc74bc6bd658b4c6d5ea152d6e686d20/lib/internal/modules/cjs/loader.js#L942

加载js文件: MyModule._extensions['.js']

前面我们说过不同文件类型的处理方法都挂载在MyModule._extensions上面的，我们先来实现.js类型文件的加载：

MyModule._extensions['.js'] = function (module, filename) {
  const content = fs.readFileSync(filename, 'utf8');
  module._compile(content, filename);
}

可以看到js的加载方法很简单，只是把文件内容读出来，然后调了另外一个实例方法_compile来执行他。对应的源码看这里：https://github.com/nodejs/node/blob/c6b96895cc74bc6bd658b4c6d5ea152d6e686d20/lib/internal/modules/cjs/loader.js#L1098

编译执行js文件：MyModule.prototype._compile

MyModule.prototype._compile是加载JS文件的核心所在，也是我们最常使用的方法，这个方法需要将目标文件拿出来执行一遍，执行之前需要将它整个代码包裹一层，以便注入exports, require, module, __dirname, __filename，这也是我们能在JS文件里面直接使用这几个变量的原因。要实现这种注入也不难，假如我们require的文件是一个简单的Hello World，长这样：

module.exports = "hello world";

那我们怎么来给他注入module这个变量呢？答案是执行的时候在他外面再加一层函数，使他变成这样：

function (module) { // 注入module变量，其实几个变量同理
  module.exports = "hello world";
}

所以我们如果将文件内容作为一个字符串的话，为了让他能够变成上面这样，我们需要再给他拼接上开头和结尾，我们直接将开头和结尾放在一个数组里面:

MyModule.wrapper = [
  '(function (exports, require, module, __filename, __dirname) { ',
  '\n});'
];

注意我们拼接的开头和结尾多了一个()包裹，这样我们后面可以拿到这个匿名函数，在后面再加一个()就可以传参数执行了。然后将需要执行的函数拼接到这个方法中间：

MyModule.wrap = function (script) {
  return MyModule.wrapper[0] + script + MyModule.wrapper[1];
};

这样通过MyModule.wrap包装的代码就可以获取到exports, require, module, __filename, __dirname这几个变量了。知道了这些就可以来写MyModule.prototype._compile了:

MyModule.prototype._compile = function (content, filename) {
  const wrapper = Module.wrap(content);    // 获取包装后函数体

  // vm是nodejs的虚拟机沙盒模块，runInThisContext方法可以接受一个字符串并将它转化为一个函数
  // 返回值就是转化后的函数，所以compiledWrapper是一个函数
  const compiledWrapper = vm.runInThisContext(wrapper, {
    filename,
    lineOffset: 0,
    displayErrors: true,
  });

  // 准备exports, require, module, __filename, __dirname这几个参数
  // exports可以直接用module.exports，即this.exports
  // require官方源码中还包装了一层，其实最后调用的还是this.require
  // module不用说，就是this了
  // __filename直接用传进来的filename参数了
  // __dirname需要通过filename获取下
  const dirname = path.dirname(filename);

  compiledWrapper.call(this.exports, this.exports, this.require, this,
    filename, dirname);
}

上述代码要注意我们注入进去的几个参数和通过call传进去的this:

1. this:compiledWrapper是通过call调用的，第一个参数就是里面的this，这里我们传入的是this.exports，也就是module.exports，也就是说我们js文件里面this是对module.exports的一个引用。
2. exports: compiledWrapper正式接收的第一个参数是exports，我们传的也是this.exports,所以js文件里面的exports也是对module.exports的一个引用。
3. require: 这个方法我们传的是this.require，其实就是MyModule.prototype.require，也就是MyModule._load。
4. module: 我们传入的是this，也就是当前模块的实例。
5. __filename：文件所在的绝对路径。
6. __dirname: 文件所在文件夹的绝对路径。

到这里，我们的JS文件其实已经记载完了，对应的源码看这里:https://github.com/nodejs/node/blob/c6b96895cc74bc6bd658b4c6d5ea152d6e686d20/lib/internal/modules/cjs/loader.js#L1043

加载json文件: MyModule._extensions['.json']

加载json文件就简单多了，只需要将文件读出来解析成json就行了：

MyModule._extensions['.json'] = function (module, filename) {
  const content = fs.readFileSync(filename, 'utf8');
  module.exports = JSONParse(content);
}

exports和module.exports的区别

网上经常有人问，node.js里面的exports和module.exports到底有什么区别，其实前面我们的手写代码已经给出答案了，我们这里再就这个问题详细讲解下。exports和module.exports这两个变量都是通过下面这行代码注入的。

compiledWrapper.call(this.exports, this.exports, this.require, this,
    filename, dirname);

初始状态下，exports === module.exports === {}，exports是module.exports的一个引用，如果你一直是这样使用的:

exports.a = 1;
module.exports.b = 2;

console.log(exports === module.exports);   // true

上述代码中，exports和module.exports都是指向同一个对象{}，你往这个对象上添加属性并没有改变这个对象本身的引用地址，所以exports === module.exports一直成立。

但是如果你哪天这样使用了:

exports = {
  a: 1
}

或者这样使用了:

module.exports = {
    b: 2
}

那其实你是给exports或者module.exports重新赋值了，改变了他们的引用地址，那这两个属性的连接就断开了，他们就不再相等了。需要注意的是，你对module.exports的重新赋值会作为模块的导出内容，但是你对exports的重新赋值并不能改变模块导出内容，只是改变了exports这个变量而已，因为模块始终是module，导出内容是module.exports。

循环引用

Node.js对于循环引用是进行了处理的，下面是官方例子：

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);

当 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.js 的 exports 对象的 未完成的副本 给 b.js 模块。 然后 b.js 完成加载，并将 exports 对象提供给 a.js 模块。

那么这个效果是怎么实现的呢？答案就在我们的MyModule._load源码里面，注意这两行代码的顺序:

MyModule._cache[filename] = module;

module.load(filename);

上述代码中我们是先将缓存设置了，然后再执行的真正的load，顺着这个思路我能来理一下这里的加载流程:

1. main加载a，a在真正加载前先去缓存中占一个位置
2. a在正式加载时加载了b
3. b又去加载了a，这时候缓存中已经有a了，所以直接返回a.exports，即使这时候的exports是不完整的。

总结

1. require不是黑魔法，整个Node.js的模块加载机制都是JS实现的。
2. 每个模块里面的exports, require, module, __filename, __dirname五个参数都不是全局变量，而是模块加载的时候注入的。
3. 为了注入这几个变量，我们需要将用户的代码用一个函数包裹起来，拼一个字符串然后调用沙盒模块vm来实现。
4. 初始状态下，模块里面的this, exports, module.exports都指向同一个对象，如果你对他们重新赋值，这种连接就断了。
5. 对module.exports的重新赋值会作为模块的导出内容，但是你对exports的重新赋值并不能改变模块导出内容，只是改变了exports这个变量而已，因为模块始终是module，导出内容是module.exports。
6. 为了解决循环引用，模块在加载前就会被加入缓存，下次再加载会直接返回缓存，如果这时候模块还没加载完，你可能拿到未完成的exports。
7. Node.js实现的这套加载机制叫CommonJS。

本文完整代码已上传GitHub：https://github.com/dennis-jiang/Front-End-Knowledges/blob/master/Examples/Node.js/Module/MyModule/index.js

参考资料

Node.js模块加载源码：https://github.com/nodejs/node/blob/c6b96895cc74bc6bd658b4c6d5ea152d6e686d20/lib/internal/modules/cjs/loader.js

Node.js模块官方文档：http://nodejs.cn/api/modules.html

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作者博文GitHub项目地址： https://github.com/dennis-jiang/Front-End-Knowledges

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