Node.js之模块加载机制及npm指令详解-阿里云开发者社区

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

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。<font color='red'>注意挂载属性和指向新对象的区别。</font>

●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。

从 https://www.npmjs.com/网站上搜索自己所需要的包
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

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
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
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

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

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
使用国内镜像服务器-淘宝，大幅改善下载速度

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

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
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

const itheima = require('itheima-tools')


## 格式化时间

// 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

略


## 还原 HTML 中的特殊字符

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

https://www.npmjs.com/ 注册 npm 账号
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。
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）

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

按照确切的文件名进行加载
补全 .js 扩展名进行加载
补全 .json 扩展名进行加载
补全 .node 扩展名进行加载
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

C:\Users\itheima\project\node_modules\tools
C:\Users\itheima\node_modules\tools
C:\Users\node_modules\tools
C:\node_modules\tools
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

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
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
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'

Node.js之模块加载机制及npm指令详解

二、模块化

1.模块化的基本概念

2.Node.js 中的模块化

Node.js 中模块的分类

加载模块

Node.js 中的模块作用域

向外共享模块作用域中的成员

Node.js 中的模块化规范

3.npm与包

npm 安装

在项目中安装包的命令

安装指定版本的包

版本号

包管理配置文件

一次性安装所有的包

卸载包

切换npm 的下包镜像源

包的分类

i5ting_toc

规范的包结构

开发包

发布包

4.模块的加载机制

第三方模块的加载机制

目录作为模块

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Node.js之模块加载机制及npm指令详解

二、模块化

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加载模块

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