Node.js之模块加载机制及npm指令详解

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timerring 发表于 2022/07/29 14:47:28 2022/07/29
【摘要】 二、模块化 1.模块化的基本概念模块化：是指解决一个复杂问题时，自顶向下逐层把系统划分成若干模块的过程。对于整个系统来说，模块是可组合、分解和更换的单元编程领域中的模块化，就是遵守固定的规则，把一个大文件拆成独立并互相依赖的多个小模块。把代码进行模块化拆分的好处提高了代码的复用性提高了代码的可维护性可以实现按需加载模块化规范：就是对代码进行模块化的拆分与组合时，需要遵守的那些规则。例如使用...

二、模块化

1.模块化的基本概念

模块化：是指解决一个复杂问题时，自顶向下逐层把系统划分成若干模块的过程。对于整个系统来说，模块是可组合、分解和更换的单元
编程领域中的模块化，就是遵守固定的规则，把一个大文件拆成独立并互相依赖的多个小模块。
把代码进行模块化拆分的好处

  • 提高了代码的复用性
  • 提高了代码的可维护性
  • 可以实现按需加载

模块化规范：就是对代码进行模块化的拆分与组合时，需要遵守的那些规则。例如使用什么样的语法格式来引用模块，在模块中使用什么样的语法格式向外暴露成员
模块化规范的好处：大家都遵守同样的模块化规范写代码，降低了沟通的成本，极大方便了各个模块之间的相互调用，利人利己

2.Node.js 中的模块化

Node.js 中模块的分类

Node.js 中根据模块来源的不同，将模块分为了 3 大类

  • 内置模块（内置模块是由 Node.js 官方提供的，例如 fs、path、http 等）
  • 自定义模块（用户创建的每个 .js 文件，都是自定义模块）
  • 第三方模块（由第三方开发出来的模块，使用前需要先下载）

加载模块

使用强大的 require()方法，可以加载需要的内置模块、用户自定义模块、第三方模块进行使用
●注意：使用 require() 方法加载其它模块时，会执行被加载模块中的代码

const fs = require('fs')							// 内置模块
const custom = require('./custom.js')	// 自定义模块，需指明路径，可以省略 .js 的后缀名
const moment = require('moment')			// 第三方模块

注意，不用.js后缀名也可以加载对应的文件。

Node.js 中的模块作用域

模块作用域：和函数作用域类似，在自定义模块中定义的变量、方法等成员，只能在当前模块内被访问，这种模块级别的访问限制
●模块作用域的好处：防止了全局变量污染的问题

// 模块作用域
const username = '张三'

function sayHello() {
  console.log('大家好，我是' + username)
}

const custom = require('./模块作用域')

console.log(custom)

输出是空对象，说明模块内定义的变量只能在模块内被访问。

向外共享模块作用域中的成员

module对象

在每个 .js 自定义模块中都有一个module对象，它里面存储了和当前模块有关的信息

image.png

module.exports 对象
●在自定义模块中，可以使用module.exports对象，将模块内的成员共享出去，供外界使用
●外界用 require() 方法导入自定义模块时，得到的就是 module.exports 所指向的对象，而一般默认该属性是{}即空对象。

// 在一个自定义模块中，默认情况下， module.exports = {}

const age = 20

// 向 module.exports 对象上挂载 username 属性
module.exports.username = 'zs'
// 向 module.exports 对象上挂载 sayHello 方法
module.exports.sayHello = function() {
  console.log('Hello!')
}
module.exports.age = age//再共享出去

// 让 module.exports 指向一个全新的对象
module.exports = {
  nickname: '小黑',
  sayHi() {
    console.log('Hi!')
  }
}

exports 和 module.exports 的使用误区
●由于 module.exports 单词写起来比较复杂，为了简化向外共享成员的代码，Node 提供了 exports 对象。默认情况下，exports 和 module.exports 指向同一个对象。最终共享的结果，还是以 module.exports 指向的对象为准。
●时刻谨记，require() 模块时，得到的永远是 module.exports 指向的对象，若出现exports 和 module.exports，最终不管exports怎么指向，都输出module.exports。注意挂载属性和指向新对象的区别。

image-20220315223659776

​ ●注意：为了防止混乱，建议大家不要在同一个模块中同时使用 exports 和 module.exports

// 在一个自定义模块中，默认情况下， module.exports = {}

const age = 20

// 向 module.exports 对象上挂载 username 属性
module.exports.username = 'zs'
// 向 module.exports 对象上挂载 sayHello 方法
module.exports.sayHello = function() {
  console.log('Hello!')
}
module.exports.age = age

// 让 module.exports 指向一个全新的对象 
module.exports = {
  nickname: '小黑',
  sayHi() {
    console.log('Hi!')
  }
}

// 在外界使用 require 导入一个自定义模块的时候，得到的成员，
// 就是 那个模块中，通过 module.exports 指向的那个对象
const m = require('./11.自定义模块')

console.log(m)

Node.js 中的模块化规范

Node.js 遵循了 CommonJS 模块化规范，CommonJS 规定了模块的特性和各模块之间如何相互依赖
●每个模块内部，module 变量代表当前模块
●module 变量是一个对象，它的 exports 属性（即 module.exports）是对外的接口
●加载某个模块，其实是加载该模块的 module.exports 属性。require() 方法用于加载模块

3.npm与包

Node.js 中的第三方模块又叫做包

不同于 Node.js 中的内置模块与自定义模块，包是由第三方个人或团队开发出来的，免费供所有人使用。Node.js 中的包都是免费且开源的
●由于 Node.js 的内置模块仅提供了一些底层的 API，导致在基于内置模块进行项目开发的时，效率很低
●包是基于内置模块封装出来的，提供了更高级、更方便的 API，极大的提高了开发效率
●包和内置模块之间的关系，类似于 jQuery和 浏览器内置 API 之间的关系

国外有一家 IT 公司，叫做 npm, Inc. 这家公司旗下有一个非常著名的网站 https://www.npmjs.com/，它是全球最大的包共享平台，你可以从这个网站上搜索到任何你需要的包，只要你有足够的耐心！到目前位置，全球约1100多万的开发人员，通过这个包共享平台，开发并共享了超过120多万个包 供我们使用。npm, Inc. 公司提供了一个地址为 https://registry.npmjs.org/ 的服务器，来对外共享所有的包，我们可以从这个服务器上下载自己所需要的包。

  1. 从 https://www.npmjs.com/网站上搜索自己所需要的包
  2. 从 https://registry.npmjs.org/ 服务器上下载自己需要的包

下载包
npm, Inc. 公司提供了一个包管理工具，使用这个工具从 https://registry.npmjs.org/ 服务器把需要的包下载到本地使用。

工具的名字叫做 Node Package Manager（简称 npm 包管理工具），这个包管理工具随着 Node.js 的安装包一起被安装到了用户的电脑上。在终端中

执行 npm -v命令，来查看自己电脑上所安装的 npm 包管理工具的版本号

npm 安装

// dateFormat.js

// 1. 定义格式化时间的方法
function dateFormat(dtStr) {
  const dt = new Date(dtStr)

  const y = dt.getFullYear()
  const m = padZero(dt.getMonth() + 1)
  const d = padZero(dt.getDate())
  const hh = padZero(dt.getHours())
  const mm = padZero(dt.getMinutes())
  const ss = padZero(dt.getSeconds())

  return `${y}-${m}-${d} ${hh}:${mm}:${ss}`
}

// 定义补零的函数
function padZero(n) {
  return n > 9 ? n : '0' + n
}

module.exports = {
  dateFormat
}

// 1. 导入需要的包
// 注意：导入的名称，就是装包时候的名称
const moment = require('moment')
//查文档看用法
const dt = moment().format('YYYY-MM-DD HH:mm:ss')//对时间进行格式化
console.log(dt)

// 导入自定义的格式化时间的模块
const TIME = require('./dateFormat')

// 调用方法，进行时间的格式化
const dt = new Date()
// console.log(dt)
const newDT = TIME.dateFormat(dt)
console.log(newDT)

在项目中安装包的命令

下载在项目里

npm install 包的完整名称
或者
npm i 包的完整名称
npm i 包的完整名称 包的完整名称（加空格可以安装多个包）

// 导入自定义的格式化时间的模块
const TIME = require('./dateFormat')

// 调用方法，进行时间的格式化
const dt = new Date()
// console.log(dt)
const newDT = TIME.dateFormat(dt)
console.log(newDT)

初次装包完成后，在项目文件夹下多一个叫做 node_modules 的文件夹和 package-lock.json 的配置文件。

  • node_modules 文件夹用来存放所有已安装到项目中的包。require() 导入第三方包时，从这个目录中查找并加载
  • package-lock.json 配置文件用来记录 node_modules 目录下的每一个包的下载信息，例如包的名字、版本号、下载地址等
{
  "requires": true,
  "lockfileVersion": 1,
  "dependencies": {
    "moment": {
      "version": "2.29.1",
      "resolved": "https://registry.npmjs.org/moment/-/moment-2.29.1.tgz",
      "integrity": "sha512-kHmoybcPV8Sqy59DwNDY3Jefr64lK/by/da0ViFcuA4DH0vQg5Q6Ze5VimxkfQNSC+Mls/Kx53s7TjP1RhFEDQ=="
    }
  }
}

注意：不要手动修改 node_modules 或 package-lock.json文件中的任何代码，npm 包管理工具会自动维护它们

安装指定版本的包

npm install 命令默认安装最新版本的包。如需安装指定版本的包，在包名之后，@

npm i 包的完整名称@版本号

不用删除以前的版本，npm会自动覆盖之前的版本。

版本号

包的版本号以“点分十进制”形式进行定义，总共有三位数字，如 2.24.0。其中每一位数字所代表的的含义如下

  • 第1位数字：大版本
  • 第2位数字：功能版本
  • 第3位数字：Bug修复版本

版本号提升的规则：只要前面的版本号增长了，则后面的版本号归零

包管理配置文件

npm规定，在项目根目录中，必须提供一个叫做 package.json 的包管理配置文件。用来记录与项目有关的一些配置信息。如

  • 项目的名称、版本号、描述等
  • 项目中都用到了哪些包
  • 哪些包只在开发期间会用到
  • 那些包在开发和部署时都需要用到

  1. 多人协作的问题

    遇到的问题：第三方包的体积过大，不方便团队成员之间共享项目源代码。

    解决方案：共享时剔除 node_modules

  2. 如何记录项目中安装了哪些包

    在项目根目录 package.json 的配置文件用来记录项目中安装了哪些包。从而方便剔除 node_modules 目录之后，在团队成员之间共享项目的源代码

    注意：今后在项目开发中，一定要把 node_modules文件夹，添加到 .gitignore 忽略文件中

  3. 快速创建 package.json

    npm 包管理工具提供了一个快捷命令，可以在执行命令时所处的目录中，快速创建 package.json 这个包管理配置文件。如下：

    npm init -y

    在新建项目文件夹以后就执行该命令，项目开发期间只用执行这一次就行。

    • 上述命令只能在英文的目录下成功运行！所以项目文件夹的名称一定要使用英文命名，不能出现空格

    • 运行 npm install 命令安装包的时候，npm包管理工具会自动把包的名称和版本号，记录到 package.json

      • package.json 文件中的 dependencies 节点，专门用来记录您使用 npm install 命令安装了哪些包

        {
  "name": "test",
  "version": "1.0.0",
  "description": "",
  "main": "index.js",
  "scripts": {
    "test": "echo \"Error: no test specified\" && exit 1"
  },
  "keywords": [],
  "author": "",
  "license": "ISC",
  "dependencies": {
    "art-template": "^4.13.2",
    "jquery": "^3.6.0",
    "moment": "^2.29.1"
  }
}

一次性安装所有的包

拿到一个剔除了 node_modules 的项目之后，需要先把所有的包下载到项目中，才能将项目运行起来。否则会报类似于下面的错误

image.png

可以运行 npm install 命令（或 npm i）一次性安装所有的依赖包

npm install

卸载包

运行 npm uninstall 命令，来卸载指定的包

npm uninstall 包名

npm uninstall 命令执行成功后，会把卸载的包，自动从 package.json 的 dependencies 中移除掉

devDependencies节点

如果某些包只在项目开发阶段会用到，在项目上线之后不会用到，则建议把这些包记录到 devDependencies节点中。如果某些包在开发和项目上线之后都需要用到，则建议把这些包记录到 dependencies 节点中。可以使用如下的命令，将包记录到 devDependencies节点中。

//完整写法 包名和--save-dev顺序不重要
npm install 包名 --save-dev     
或
//常用简写
npm i 包名 -D

解决下包速度慢的问题

  1. npm 下包的时候，默认从国外的 https://registry.npmjs.org/ 服务器进行下载，可能会慢
  2. 使用国内镜像服务器-淘宝，大幅改善下载速度

image-20220316002029652

切换npm 的下包镜像源

npm config get registry 	# 查看当前包镜像源
npm config set registry=http://registry.npm.taobao.org/ # 切换源头
npm config get registry 	# 检查镜像源是否下载成功

为了方便的切换下包的镜像源，安装nrm小工具，利用 nrm 提供的终端命令，快速查看和切换下包的镜像源

npm install nrm -g	# -g 全局可用
nrm ls							# 查看当前可用的镜像源地址list
nrm use taobao			# 切换镜像源

包的分类

使用 npm 包管理工具下载的包，共分为两大类，分别是

  1. 项目包

    那些被安装到项目的 node_modules 目录中的包，都是项目包。项目包又分为两类

    • 开发依赖包（被记录到 devDependencies节点中的包，只在开发期间会用到）npm i 包名 -D

    • 核心依赖包（被记录到 dependencies节点中的包，在开发期间和项目上线之后都会用到）npm i 包名

  2. 全局包

    在执行 npm install 命令时，如果提供了 -g 参数，则会把包安装为全局包

    全局包会被安装到 C:\Users\用户目录\AppData\Roaming\npm\node_modules 目录下

    npm install 包名 -g	# 全局安装指定的包
npm uninstall 包名 -g	# 卸载全局指定的包

    注意

    • 只有工具性质的包，才有全局安装的必要性。因为它们提供了好用的终端命令

    • 判断某个包是否需要全局安装后才能使用，可以参考官方提供的使用说明即可

i5ting_toc

i5ting_toc 是一个可以把 md 文档转为 html 页面的小工具

npm i i5ting_toc -g						# 安装
i5ting_toc -f sample.md -o		# 转换

规范的包结构

一个规范的包，它的组成结构，必须符合以下 3 点要求

  • 包必须以单独的目录而存在
  • 包的顶级目录（点进去的目录）下要必须包含 package.json 这个包管理配置文件
  • package.json 中必须包含 name，version，main这三个属性，分别代表包的名字、版本号、包的入口(.js文件)（require()加载的文件）

关于更多的约束参考 https://yarnpkg.com/zh-Hans/docs/package-json

开发包

1新建 itheima-tools 文件夹，作为包的根目录
2在 itheima-tools 文件夹中，新建。也可以直接初始化（npm init -y）
●package.json （包管理配置文件）

{
  "name": "itheima-tools",
  "version": "1.1.0",
  "main": "index.js",
  "description": "提供了格式化时间、HTMLEscape相关的功能",//检索时出现的功能介绍
  "keywords": [//搜索关键词
    "itheima",
    "dateFormat",
    "escape"
  ],
  "license": "ISC"//协议
}

●index.js （包的入口文件）

// src 文件夹下开发代码，导入到 index.js 中
const date = require('./src/dateFormat')
const escape = require('./src/htmlEscape')

// 向外暴露需要的成员
module.exports = {
  ...date,		// ... 展开运算符，将data所有属性交给新对象
  ...escape		// ... 展开运算符，将escape所有属性交给新对象
}

●src 源代码

// dateFormat.js

function dateFormat(dateStr) {/* 略 */}
function padZero(n) {return n > 9 ? n : '0' + n}

module.exports = {
  dateFormat
}

// htmlEscape.js

function htmlEscape(htmlstr) {/* 略 */}
function htmlUnEscape(str) {/* 略 */}

module.exports = {
  htmlEscape,
  htmlUnEscape
}

●README.md （包的说明文档）

## 安装
```
npm install itheima-tools
```

## 导入
```js
const itheima = require('itheima-tools')
```

## 格式化时间
```js
// 调用 dateFormat 对时间进行格式化
const dtStr = itheima.dateFormat(new Date())
// 结果  2020-04-03 17:20:58
console.log(dtStr)
```

## 转义 HTML 中的特殊字符
```js
略
```

## 还原 HTML 中的特殊字符
```js
略
```

## 开源协议
ISC

使用

const itheima = require('./itheima-tools')

// 格式化时间的功能
const dtStr = itheima.dateFormat(new Date())
console.log(dtStr)
console.log('-----------')

const htmlStr = '<h1 title="abc">这是h1标签<span>123&nbsp;</span></h1>'
const str = itheima.htmlEscape(htmlStr)
console.log(str)
console.log('-----------')

const str2 = itheima.htmlUnEscape(str)
console.log(str2)

发布包

  1. https://www.npmjs.com/ 注册 npm 账号

  2. 在终端登录，终端中执行 npm login 命令，依次输入用户名、密码、邮箱后，即可登录成功

    ​ ●注意：执行命令前，必须先把下包的服务器地址切换为 npm 的官方服务器。否则会导致发布包失败！先用nrm命令检查一下，nrm use 命令切换。

  3. 终端切换到包的根目录之后，运行 npm publish 命令，即可将包发布到 npm 上（注意：包名不能雷同）

  4. 运行 npm unpublish 包名 --force命令，即可从 npm 删除已发布的包
    ●npm unpublish 命令只能删除 72 小时以内发布的包
    ●npm unpublish 删除的包，在 24 小时内不允许重复发布
    ●发布包的时候要慎重，尽量不要往 npm 上发布没有意义的包

4.模块的加载机制

模块在第一次加载后会被缓存，多次调用 require() 模块的代码只会被执行一次。不论是内置模块、用户自定义模块、还是第三方模块，它们都会优先从缓存中加载，从而提高模块的加载效率。

内置模块的加载机制

​ ●内置模块的加载优先级最高（当第三方模块和内置模块同名时）

自定义模块的加载机制

●使用 require() 加载自定义模块时，必须指定以 ./ 或 …/ 开头的路径标识符。在加载自定义模块时，如果没有指定 ./ 或 …/ 这样的路径标识符，则 node 会把它当作内置模块或第三方模块进行加载。

●在使用 require() 导入自定义模块时，如果省略了文件的扩展名，Node.js 会按顺序分别尝试加载以下的文件

  1. ​ 按照确切的文件名进行加载
  2. ​ 补全 .js 扩展名进行加载
  3. ​ 补全 .json 扩展名进行加载
  4. ​ 补全 .node 扩展名进行加载
  5. ​ 加载失败，终端报错

第三方模块的加载机制

​ ●如果传递给 require() 的模块标识符不是一个内置模块，也没有以 ./ 或 …/ 开头，则 Node.js 会从当前模块的父目录开始，尝试从 /node_modules 文件夹中加载第三方模块
​ ●如果没有找到对应的第三方模块，则移动到再上一层父目录中，进行加载，直到文件系统的根目录
​ ●假设在 ‘C:\Users\itheima\project\node_modules\a.js’ 里调用 require(‘tools’)，Node.js 会按以下顺序查找

  1. C:\Users\itheima\project\node_modules\tools
  2. C:\Users\itheima\node_modules\tools
  3. C:\Users\node_modules\tools
  4. C:\node_modules\tools
  5. 报错

目录作为模块

●当把目录作为模块标识符，传递给 require() 进行加载的时候，有三种加载方式

  1. 在被加载的目录下查找一个叫做 package.json 的文件，并寻找 main 属性值作为 require() 加载的入口
  2. 如果目录里没有 package.json 文件，或者 main 入口不存在或无法解析，则 Node.js 将会试图加载目录下的 index.js 文件
  3. 如果以上两步都失败了，则 Node.js 会在终端打印错误消息，报告模块的缺失：Error: Cannot find module ‘xxx’
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JavaScript Node.js npm
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