概述

所有代码都运行在模块作用域，不会污染全局作用域。
模块可以多次加载，但是只会在第一次加载时运行一次，然后运行结果就被缓存了，以后再加载，就直接读取缓存结果。要想让模块再次运行，必须清除缓存。
模块加载的顺序，按照其在代码中出现的顺序。
CommonJS 规范的主要内容有，一个单独的文件就是一个模块。每一个模块都是一个单独的作用域，模块必须通过 module.exports 导出对外的变量或接口，通过 require() 来导入其他模块的输出到当前模块作用域中，下面讲述一下 NodeJs 中 CommonJS 的模块化机制。

module对象

每个模块内部，都有一个module对象，代表当前模块。它有以下属性。

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

module.exports属性

exports 和 module.exports 是指向同一个东西的变量，即是 module.exports = exports = {}，所以你也可以这样导出模块
module.exports属性表示当前模块对外输出的接口，其他文件加载该模块，实际上就是读取module.exports变量。

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

但是如果直接修改 exports 的指向是无效的，例如:

// add.js
exports = function(a, b) {
  return a + b;
};
// main.js
var add = require("./add.js");

此时得到的 add 是一个空对象，因为 require 导入的是，对应模块的 module.exports 的内容，在上面的代码中，虽然一开始 exports = module.exports，但是当执行如下代码的时候，其实就将 exports 指向了 function,而 module.exports 的内容并没有改变，所以这个模块的导出为空对象。

exports = function(a, b) {
  return a + b;
};

exports变量

为了方便，Node为每个模块提供一个exports变量，指向module.exports。这等同在每个模块头部，有一行这样的命令：

var exports = module.exports;（commonJS隐式做了这个赋值）

这样做的好处是，在对外输出模块接口时，可以向exports对象添加方法暴露出去。
因此如果改变了module.exports，但还想使用export.xxx的方式暴露一些东西，那就只好我们自己来写exports = module.exports;
栗：

module.exports = songthing;//接下来把exports指回来exports = module.exports;//常见写法是：exports = module.exports = something;

require命令

Node使用CommonJS模块规范，内置的require命令用于加载模块文件。
require命令的基本功能是，读入并执行一个JavaScript文件，然后返回该模块的exports对象。如果没有发现指定模块，会报错。(说白了就是将另一个文件中暴露的值，引用到本文件中。)

 example.jsvar invisible = function () {  console.log("invisible");
}
exports.message = "hi";
exports.say = function () {  console.log(message);}

加载规则

在 NodeJs 中引入模块 (require)，需要经历如下 3 个步骤：

路径分析
文件定位
编译执行
与前端浏览器会缓存静态脚本文件以提高性能一样，NodeJs 对引入过的模块都会进行缓存，以减少二次引入时的开销。不同的是，浏览器仅缓存文件，而在 NodeJs 中缓存的是编译和执行后的对象。

image.png

var foo = require('foo');//  等同于var foo = require('foo.js');

根据参数的不同格式，require命令去不同路径寻找模块文件:
（1）如果参数字符串以“/”开头，则表示加载的是一个位于绝对路径的模块文件。比如，require('/home/marco/foo.js')将加载/home/marco/foo.js。
（2）如果参数字符串以“./”开头，则表示加载的是一个位于相对路径（跟当前执行脚本的位置相比）的模块文件。比如，require('./circle')将加载当前脚本同一目录的circle.js。
（3）如果参数字符串不以“./“或”/“开头，则表示加载的是一个默认提供的核心模块（位于Node的系统安装目录中），或者一个位于各级node_modules目录的已安装模块（全局安装或局部安装）。
举例来说，脚本/home/user/projects/foo.js执行了require('bar.js')命令，Node会依次搜索以下文件

/usr/local/lib/node/bar.js
/home/user/projects/node_modules/bar.js
/home/user/node_modules/bar.js
/home/node_modules/bar.js
/node_modules/bar.js

这样设计的目的是，使得不同的模块可以将所依赖的模块本地化。
（4）如果参数字符串不以“./“或”/“开头，而且是一个路径，比如require('example-module/path/to/file')，则将先找到example-module的位置，然后再以它为参数，找到后续路径。
（5）如果指定的模块文件没有发现，Node会尝试为文件名添加.js、.json、.node后，再去搜索。.js件会以文本格式的JavaScript脚本文件解析，.json文件会以JSON格式的文本文件解析，.node文件会以编译后的二进制文件解析。
（6）如果想得到require命令加载的确切文件名，使用require.resolve()方法。

模块编译

在定位到文件后，首先会检查该文件是否有缓存，有的话直接读取缓存，否则，会新创建一个 Module 对象，其定义如下：

function Module(id, parent) {
  this.id = id; // 模块的识别符，通常是带有绝对路径的模块文件名。
  this.exports = {}; // 表示模块对外输出的值
  this.parent = parent; // 返回一个对象，表示调用该模块的模块。
  if (parent && parent.children) {
    this.parent.children.push(this);
  }
  this.filename = null;
  this.loaded = false; // 返回一个布尔值，表示模块是否已经完成加载。
  this.childrent = []; // 返回一个数组，表示该模块要用到的其他模块。
}

require 操作代码如下所示：

Module.prototype.require = function(id) {
  // 检查模块标识符
  if (typeof id !== "string") {
    throw new ERR_INVALID_ARG_TYPE("id", "string", id);
  }
  if (id === "") {
    throw new ERR_INVALID_ARG_VALUE("id", id, "must be a non-empty string");
  }
  // 调用模块加载方法
  return Module._load(id, this, /* isMain */ false);
};

编译过程主要做了以下的操作：
1,将 JavaScript 代码用函数体包装，隔离作用域，例如：

exports.add = (function(a, b) {
  return a + b;
}

会被转换为

(
  function(exports, require, modules, __filename, __dirname) {
    exports.add = function(a, b) {
      return a + b;
    };
  }
);

2,执行函数，注入模块对象的 exports 属性，require 全局方法，以及对象实例，__filename, __dirname，然后执行模块的源码。
3,返回模块对象 exports 属性。

目录的加载规则

通常，我们会把相关的文件会放在一个目录里面，便于组织。这时，最好为该目录设置一个入口文件，让require方法可以通过这个入口文件，加载整个目录。
在目录中放置一个package.json文件，并且将入口文件写入main字段。下面是一个例子。

// package.json{ "name" : "some-library",  "main" : "./lib/some-library.js" }

require发现参数字符串指向一个目录以后，会自动查看该目录的package.json文件，然后加载main字段指定的入口文件。如果package.json文件没有main字段，或者根本就没有package.json文件，则会加载该目录下的index.js文件或index.node文件。

模块的缓存

第一次加载某个模块时，Node会缓存该模块。以后再加载该模块，就直接从缓存取出该模块的module.exports属性。

require('./example.js');
require('./example.js').message = "hello";
require('./example.js').message// "hello"

上面代码中，连续三次使用require命令，加载同一个模块。第二次加载的时候，为输出的对象添加了一个message属性。但是第三次加载的时候，这个message属性依然存在，这就证明require命令并没有重新加载模块文件，而是输出了缓存。
如果想要多次执行某个模块，可以让该模块输出一个函数，然后每次require这个模块的时候，重新执行一下输出的函数。
所有缓存的模块保存在require.cache之中，如果想删除模块的缓存，可以像下面这样写。

 删除指定模块的缓存delete require.cache[moduleName];
删除所有模块的缓存Object.keys(require.cache).forEach(function(key) {  delete require.cache[key];
})

注意，缓存是根据绝对路径识别模块的，如果同样的模块名，但是保存在不同的路径，require命令还是会重新加载该模块

模块的循环加载

如果发生模块的循环加载，即A加载B，B又加载A，则B将加载A的不完整版本。

// a.js
console.log('a starting');
exports.done = false;
const b = require('./b.js');
console.log('in a, b.done = %j', b.done);
exports.done = true;
console.log('a done');

// b.js
console.log('b starting');
exports.done = false;
const a = require('./a.js');
console.log('in b, a.done = %j', a.done);
exports.done = true;
console.log('b done');

// main.js
console.log('main starting');
const a = require('./a.js');
const b = require('./b.js');
console.log('in main, a.done=%j, b.done=%j', a.done, b.done);

上面代码是三个JavaScript文件。其中，a.js加载了b.js，而b.js又加载a.js。这时，Node返回a.js的不完整版本，所以执行结果如下。

main starting
a starting
b starting
in b, a.done = false
b done
in a, b.done = true
a done
in main, a.done=true, b.done=true

CommonJs 模块的两个特性。第一，加载时执行；第二，已加载的模块会进行缓存，不会重复加载。下程序的执行过程

• main.js 执行，输出 main starting
• main.js 加载 a.js，执行 a.js 并输出 a starting，导出 done = false
• a.js 加载 b.js，执行 b.js 并输出 b starting，导出 done = false
• b.js 加载 a.js，由于之前 a.js 已加载过一次因此不会重复加载，缓存中 a.js 导出的done = false，因此，b.js 输出 in b, a.done = false
• b.js 导出 done = true，并输出 b done
• b.js 执行完毕，执行权交回给 a.js，执行 a.js，并输出 in a, b.done = true
• a.js 导出 done = true，并输出 a done
• a.js 执行完毕，执行权交回给 main.js，main.js 加载 b.js，由于之前 b.js 已加载过一次，不会重复执行
• main.js 输出 in main, a.done=true, b.done=true
  从上面的执行过程中，我们可以看到，在 CommonJS 规范中，当遇到 require() 语句时，会执行 require 模块中的代码，并缓存执行的结果，当下次再次加载时不会重复执行，而是直接取缓存的结果。正因为此，出现循环依赖时才不会出现无限循环调用的情况。虽然这种模块加载机制可以避免出现循环依赖时报错的情况，但稍不注意就很可能使得代码并不是像我们想象的那样去执行。因此在写代码时还是需要仔细的规划，以保证循环模块的依赖能正确工作
  除了仔细的规划还有什么办法可以避免出现循环依赖吗？一个不太优雅的方法是在循环依赖的每个模块中先写 exports 语句，再写 require 语句，利用 CommonJS 的缓存机制，在 require() 其他模块之前先把自身要导出的内容导出，这样就能保证其他模块在使用时可以取到正确的值