CommonJS モジュールの仕様とは何ですか? Nodejs モジュールのメカニズムの簡単な分析

Nodeアプリケーションはモジュールで構成されています。そのモジュール システムは CommonJS モジュール仕様に基づいていますが、完全に準拠して実装されていません。仕様に準拠していますが、によると、独自のニーズのためにいくつかの機能が追加されており、CommonJS モジュール仕様のバリアントと見なすことができます。

CommonJS の概要

CommonJS はコミュニティによって提案された JavaScript モジュール仕様であり、 JS のモジュール化プロセスにおける最も重要なマイルストーンであり、美しいビジョンを構築します。JS はどこでも実行できますが、実際には、そのモジュールは同期的にロードされるため、その他の環境にのみ適しています。サーバーなどのローカル環境は、ブラウザーやリソースを非同期で読み込む必要があるその他の場所には適していません。

JS をどこでも実行できるようにするために、 CommonJS はモジュール、バイナリ、 Buffer 、文字セットをカバーするいくつかのインターフェイス仕様を開発しました。エンコーディング、I/O ストリーム、プロセス環境、ファイル システム、ソケット、単体テスト、Web サーバー、ゲートウェイ、パッケージ管理など (ほとんどがドラフト段階ですが) 、しかし、それは Node の開発に大きな影響を与えました。

次の図は、Node とブラウザ W3C、CommonJS、ECMAScript の関係を示しています (以下から抜粋) 「NodeJS 徹底入門」

CommonJS のモジュール仕様

##CommonJS のモジュールは主に以下のとおりです。 モジュールで構成 これは、参照 、 モジュール定義 、および モジュール識別 の 3 つの部分で構成されます。

モジュール識別

モジュール識別は各モジュールに一意であり、参照の基礎となります。キャメルケースに準拠する必要があります。ファイルへの相対パスまたは絶対パスの名前付き文字列。

require('fs')// fs是内建模块，执行时会被直接载入内存，无须路径标识
require('./moduleA')//导入当前目录的moduleA
require('../moduleB')// 导入上一个目录的moduleB
require('C://moduleC')// 绝对路径导入moduleC

モジュール参照

モジュールを参照するには、

require() を使用します。このメソッドは、モジュール識別子を受け入れます。パラメータを使用して、モジュールの API を現在のコンテキストに導入します。

const fs = require('fs')// 引入内建的fs模块

モジュール定義

インポートとエクスポートがあります。現在のコンテキストのメソッドまたは変数をモジュールとしてエクスポートするには、ビルドされたメソッドを使用する必要があります-in

module.exports オブジェクト。モジュールによってエクスポートされる唯一のエクスポートです。

CommonJS仕様では、各モジュール内の module 変数が現在のモジュールを表すと規定されています。この変数はオブジェクトであり、その exports 属性 (つまり、module.exports) は外部インターフェイスです。モジュールをロードすると、実際にはモジュールの module.exports 属性がロードされます。

// moduleA.js模块
let moduleA = {
    name:"moduleA"
}
module.exports = {
    moduleA
}

// moduleB.js模块
// 导入moduleA
const {moduleA} = require('./moduleA')

CommonJSモジュールの特徴は次のとおりです。

各モジュールは独立したコンテキストを持ち、モジュール内のコードは汚染することなく独立して実行されます。グローバルスコープ。
• モジュールは複数回ロードできますが、最初にロードされたときにのみ実行されます。実行結果はキャッシュされます。同じモジュールのその後のロードでは、キャッシュされた結果が直接読み取られ、キャッシュは
• module に保存されます。キャッシュ への
モジュールのロードはコード順に実行されます。

ノードのモジュール実装

ノードモジュールのインポートには、3 の手順が必要です: パス分析 -> ファイルの場所 -> コンパイル実行:

• パス分析: モジュール識別に従ってモジュールの種類を分析します。

• ファイルの場所: モジュール タイプとモジュール識別子に基づいてモジュールの場所を見つけます。

• コンパイルと実行: ファイルを実行用のマシンコードにコンパイルします。これには一連の変換が必要です。

[推奨学習: 「

nodejs チュートリアル 」]

モジュール タイプは、組み込みモジュールとユーザー モジュールに分かれています:

• 組み込みモジュール: 組み込みモジュールは

  Node によって提供され、バイナリ実行可能ファイルにコンパイルされています。node が実行されると、組み込みモジュールはメモリに直接ロードされるため、直接導入できます。これらの 2 ステップを実行するためにファイルの場所やコンパイルを行う必要がないため、ロード速度は非常に高速です。

• ファイル モジュール:

  js または C を使用して作成された拡張モジュールは、実行時に最初にバイナリ マシン コードにコンパイルする必要があります。上記の 3 つの手順を実行する必要があります。

モジュール キャッシュ

組み込みモジュールであってもファイル モジュールであっても、

node はロード後に結果がキャッシュされます。次回同じモジュールがロードされるときは、まずキャッシュから検索されます。見つかった場合は、キャッシュから直接読み込まれます。 result はモジュールがコンパイルされて実行された後のオブジェクトであり、すべて最も速くロードされるモジュールです。

路径分析

路径分析依据的是模块标识符，模块标识符有以下几种类型：

• 内建模块标识，例如fs，path等，不需要编译，node运行时被直接载入内存等待导入。
• 相对路径模块标识：使用相对路径描述的文件模块
• 绝对路径模块标识：使用绝对路径描述的文件模块
• 自定义模块标识：通常是node_modules中的包，引入时也不需要写路径描述，node有一套算法来寻找，是所有模块标识中分析速度最慢的。

文件定位

文件定位主要包括文件扩展名分析、目录和包的处理。如果文件定位结束时都没找到任何文件，则会抛出文件查找失败的异常。

文件扩展名分析

由于模块标识可以不添加文件扩展名，因此Node会按.js、.json、.node的次序依次补足扩展名来尝试加载，尝试加载的过程需要调用fs模块同步阻塞式地判断文件是否存在，因此为了提高性能，可以在使用require()导入模块时，参数带上文件扩展名，这样会加快文件定位速度。

目录、包的处理

在分析文件扩展名时，可能得到的是一个目录，此时Node会将其作为一个包处理，用查找包的规则来查找：在当前目录下查找package.json，获得其中定义的main属性指定的文件名，以它来作为查找的入口，如果没有package.json，则默认将目录下的index当前默认文件名，然后依次查找index.js、index.json、index.node。

编译执行

编译和执行是模块导入的最后一个步骤，node会先创建一个Module实例，代表当前模块。它有以下属性：

• module.id 模块的识别符，通常是带有绝对路径的模块文件名。
• module.filename 模块的文件名，带有绝对路径。
• module.loaded 返回一个布尔值，表示模块是否已经完成加载。
• module.parent 返回一个对象，表示调用该模块的模块。
• module.children 返回一个数组，表示该模块要用到的其他模块。
• module.exports 表示模块对外输出的值。

通过文件定位得到的信息，Node再载入文件并编译。对于不同的文件扩展名，其载入方法也有所不同：

• .js文件：通过fs模块同步读取文件后编译执行。
• .node文件：这是C/C++编写的扩展文件，通过dlopen()方法加载。
• .json文件：通过fs模块读取后，用JSON.parse()解析返回结果。
• 其余扩展名一律当.js文件载入

每一个载入的模块都会被缓存，可以通过require.cache来查看。

使用ES-Module

目前，在node中使用ES-Module属于实验性功能，从8.5开始支持，执行时需要加上--experimental-modules参数。从12.17.0 LTS开始，去掉了--experimental-modules ，现在可以通过使用.mjs文件代替.js文件或在package.json中指定 type 为 module 两种方式使用。

// package.json
{ 
    "name": "esm-project", 
    "version": "1.0.0", 
    "main": "index.js", 
    "type": "module", 
    ... 
}

ES-Module相比于CommonJS的Module机制，最大不同是ES-Module对导出模块的变量、对象是动态引用，而且是在编译阶段暴露模块的导入接口，因此可以进行静态分析；而CommonJS-Module是运行时同步加载，且输出的是导出模块的浅拷贝。除此之外，ES-Module支持加载CommonJS-Module，而反过来则不行。

其次，Node 规定 ES6 模块之中不能使用 CommonJS 模块的特有的一些内部变量，这是因为ES-Module顶层this指向undefined，CommonJS模块的顶层this指向当前模块，而这些内部变量作为顶层变量能被直接使用。

CommonJS的内部变量有：

• arguments
• require
• ##module
• exportsm
• __ファイル名
• __ディレクトリ名

#概要

##Node

モジュールのロードは同期されており、ロードが完了した場合にのみ後続の操作を実行できます。

• 各ファイルはモジュールであり、独自のスコープを持ちます。各モジュール内の

  module
オブジェクトは現在のモジュールを表し、その
• exports

  属性は現在のモジュールのエクスポート インターフェイスとして機能します。 #インポートされたモジュールは、エクスポートされたモジュールの浅いコピーです。

• プログラミング関連の知識について詳しくは、

  プログラミング ビデオ

  をご覧ください。 ！

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