模块化

1. 模块化的基本概念

1.1 什么是模块化

1. 定义: 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。
2. 编程领域中的模块化
   • 编程领域中的模块化，就是遵守固定规则，把一个大文件拆成独立并相互依赖的多个小文件
   • 代码进行模块化拆分的好处:
     1. 提高了代码的复用性
     2. 提高了代码的可维护性
     3. 可是实现按需加载

1.2 模块化规范

• 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。
• 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

2.1 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，分别是：

• 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，并非官方提供的内置模块，也不是用户创建的自定义模块，使用前需要先下载）

2.2 加载模块

• 使 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。
• 使用 require() 方法加载其它模块时，会执行被加载模块中的代码。

2.3 Node.js中的模块作用域

1. 模块作用域
   在模块中定义的变量、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，叫做模块作用域。

2. 模块作用域的好处
   防止了全局变量污染的问题。

2.4 向外共享模块作用域中的成员

1. module 对象
   在每个模块中都有一个 module 对象，module 对象里存储了和当前模块相关的信息。

2. module.exports 对象

   • exports 是 module 的一个属性，默认指向一个空对象。
   • 通过exports属性，将模块内的共享成员共享出去，共外界使用。
   • 使用的 require() 方法的导入模块时，得到的就是 module.exports 所指向的对象。

3. exports 对象

   • exports 是 module.exports 的简写形式，默认情况下，exports 和 module.exports 指向的是同一个对象。

4. 共享对象注意点

   • 使用 require() 方法导入模块时，永远是module.exports指向的对象;
   • 换句话说，在一个模块中，如果已经改变了 module.exports 的指向，那么再使用 exports 共享模块内的成员是无效的。
   • 在模块内共享模块内成员时，不要同时使用 exports 和 module.exports。

2.5 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。
CommonJS 规定：

1. 每个模块内部， module 变量代表当前模块。
2. module 变量的 exports 属性（即 module.exports）是对外的接口。
3. require() 方法用于加载模块的 module.exports 属性。

3. npm与包

3.1 包

1. 什么是包
   Node.js中的第三方模块又叫做包。

2. 包的来源
   不同于Node.js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(开源)供所有人使用。

3. 为什么需要包

   • 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时，效率低下。
   • 包是基于内置模块封装出来的，提供了更方便的API，极大地提高了开发效率。
   • 包与内置模块的关系，类似于 jQuery 和 浏览器内置 API 之间的关系。

4. 从哪里下载包
   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。
   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。

   • 查找包 npm
   • 下载包 源

5. 如何下载包
   npm, Inc. 公司提供了一个包管理工具，我们可以使用这个包管理工具，从 (https://registry.npmjs.org/) 服务器把需要的包下载到本地使用。
   这个包管理工具的名字叫做 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。
   可以在终端中执行 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。

3.2 切换npm源

1. 在使用 npm 下包的时候，默认从国外的服务器进行下载，此时，网络数据的传输需要经过漫长的海底光缆，因此下包速度会很慢。
2. 淘宝 NPM 镜像服务器
   淘宝在国内搭建了一个服务器，专门把国外官方服务器上的包同步到国内的服务器，然后在国内提供下包的服务。从而极大的提高了下包的速度。
3. nrm
   • nrm 是管理 npm 源的工具，使用 nrm 提供的终端命令，可以快速查看和切换下载包的镜像源。

   # 查看当前的包镜像源  
   npm config get registry  
   # 通过 npm 包管理器，将 nrm 安装为全局可用的工具  
   npm i nrm -g
   # 查看所有可用的镜像源  
   nrm ls  
   # 将包的镜像源切换为 taobao 镜像  
   nrm use taobao  
   

3.3 包的分类

使用 npm 包管理工具下载的包，共分为两大类: 全局包、项目包。

1. 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。

       npm i 包名 -g           # 全局安装指定的包  
       npm uninstall 包名 -g   # 卸载全局安装的包  
     

   • 只有工具性质的包，才有全局安装的必要，判断某个包是否需要全局安装，参考官方提供的使用说明即可。

2. 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)
   • 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 -D    # 开发依赖包(会被记录到 devDependencies 节点下)  
   npm i 包名       # 核心依赖包(会被记录到 dependencies 节点先)  
   

3. 安装指定版本的包
   默认情况下，使用npm install 命令安装包时，会自动安装最新版本的包。如果需要安装指定版本的包，可以在包名之后，通过@符号指定具体的版本。

   npm i 包名@版本号
   

4. 包的语义化版本规范
   包的版本号是以 "点分十进制" 形式进行定义的，总共有三位数字，例如： 2.24.0
   其中每一位数字所代表的含义如下：

   • 第一位数字：大版本
   • 第二位数字：功能版本
   • 第三位数字：Bug修复版本

   版本提升规则：只要前面的版本号增长了，则后面的版本号归零。

3.4 在项目使用包

1. 包管理配置文件

   1. 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。例如：
      • 项目中的名称、版本号、描述等。
      • 项目中都用到了那些包
      • 哪些包只会在开发期间用到的
      • 哪些包在开发和部署时都会用到
   2. 新建项目之后，使用 npm init -y 命令快速创建 package.json 文件
      1. 上述命令只能在英文目录下成功运行，所以项目文件夹的名称一定要使用英文命名，不要使用中文，不能出现空格。
      2. 运行 npm install 命令安装包时，npm会自动把包的名称和版本号，记录到 package.json 中。
      3. 核心依赖包会记录在 package.json 中 dependencies 节点中，开发者依赖包会记录在 package.json 中 devDependencies 节点中。
      4. 使用 npm uninstall 命令卸载包时，npm 会自动将包的相关信息从 package.json 文件中移出。

2. node_modules文件夹与package-lock.json配置文件
   初次安装项目包完成后，在项目根目录下会生成一个 node_modules 的文件夹和 package-lock.json 文件

   • node_modules 用来存放所有已经安装到项目中的包。require() 导入第三方包时，就是从这个目录中查找并加载包。
   • package-lock.json 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。

   注: 不要修改 node_modules 或 package-lock.json 文件中的任何代码，包管理工具npm会自动维护他们。

3. 多人协作开发与包的管理

   1. 问题：在项目中，由于第三方包体积过大，不方便团队成员之间共享项目源码。
   2. 解决方案：共享时剔除 node_modules 文件夹(可以将 node_modules 文件夹添加到 .gitignore 忽略文件中)。
   3. 当拿到了一个剔除 node_modules 的项目后，执行 npm i 命令。
   4. 执行 npm i 命令时，npm 会根据 package.json 中的 dependencies 节点中的包的相关信息一次性安装所有核心依赖包。

4. 模块加载机制

4.1 优先从缓存中加载

模块在第一次加载后会被缓存，这意味着多次调用 require() 不会导致模块的代码被执行多次。
不论是内置模块、用户自定义模块、还是第三方模块，都会优先从缓存中加载，从而提高模块的加载效率。

4.2 内置模块的加载机制

内置模块是由Node.js官方提供的模块，内置模块的加载优先级最高。
例如：require('fs') 始终返回内置的 fs 模块，即使在 node_modules 目录下有与 fs 同名的包。

4.3 自定义模块的加载机制

• 使用 require() 方法加载自定义模块时，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，那么node会把它当做内置模块或第三方模块进行加载。
• 同时，在使用require() 导入自定义模块时，如果省略了文件的扩展名，则node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，会在终端打印错误消息，报告模块的缺失：Error: Cannot find module 'xxx'

4.4 第三方模块的加载机制

• 如果传递给require() 的模块表示符不是一个内置模块，也没有以 ./ 或 ./ 开头，则node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，则移动到上一层父目录中，进行加载; 重复执行此步骤，直到文件系统的根目录。
• 如果最终没找到，则会报错 Error: Cannot find module '模块名'

4.5 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 mian 属性，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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