Node.js 模块和包（Modules）

模块（Module）和包（Package）是 Node.js 最重要的支柱。开发一个具有一定规模的程序不可能只用一个文件，通常需要把各个功能拆分、封装，然后组合起来，模块正是为了实现这种方式而诞生的。在浏览器 Javascript 中，脚本模块的拆分和组合通常使用 HTML 的 script 标签来实现。Node.js 提供了 require 函数来调用其它模块，而且模块都是基于文件的。

Node.js 的模块和包经常被相提并论，因为模块和包是没有本质区别的，两个概念也时常混用。如果要辨析，那么可以把包理解成是实现某个功能模块的集合，用于发布和维护。对使用者来说，模块和包的区别是透明的，因此经常不做区分。

1、什么是模块

模块是 Node.js 应用程序的基本组成部分，文件和模块是一一对应的。换言之，一个 Node.js 文件就是一个模块，这个文件可能是 Javascript 代码、JSON 或者编译过的 C/C++ 扩展。

例如 var http = require(' http ')，其中，http 是 Node.js 的一个核心模块，其内部是用 C++ 实现的，外部用 Javascript 封装。我们通过 require 函数获取了这个模块，然后才能使用其中的对象。

2、创建及加载模块

2-1、创建模块

在 Node.js 中，创建一个模块非常简单，因为一个文件就是一个模块，例如：

var hello = require('./hello');
hello.world();

上例中，代码 require(' ./hello ') 引入了当前目录下的 hello.js 文件（./ 表示当前目录，Node.js 默认后缀为 js）

Node.js 提供了两个 exports 和 require 两个对象，其中，exports 是模块公开的接口，require 用于从外部获取一个模块的接口，即获取模块的 exports 对象。

通过一个例子简单的了解下模块，创建一个 module.js 文件，代码如下：

var name;

exports.setName = function( uname ){
    name = uname;
};

exports.sayHello = function(){
    console.log('Hello' +name);
};

在同一目录下创建 getmoudle.js 文件，代码如下：

//引用当前目录下的 module.js 模块
var myModule = require('./module');

myModule.setName('Roger');
myModule.sayHello();

运行 node getmodule.js，控制台输出结果为：

在这个例子中，module.js 通过 exports 对象 setName 和 sayHello 作为模块的访问接口，在 getmodule.js 中通过 require(' ./module ') 加载这个模块，然后就可以直接访问 module.js 中 exports 对象的成员函数了。

这种接口封装方式比许多语言要简洁的多，同时也不失优雅，未引入违反语义的特性，符合传统的编程逻辑。在这个基础上，我们可以构建大型的应用程序，npm 提供的上万个模块都是通过这种方式搭建起来的。

2-2、单次加载

上面这个例子有点类似于创建一个对象，但实际上和对象又有本质的区别，因为 require 不会重复加载模块，也就是说无论调用多少次 require，获得的模块都是同一个。

新建一个 loadmoudle.js 文件，代码如下：

var hello1 = require('./module');
hello1.setName('Roger');

var hello2 = require('./module');
hello2.setName('Sarahling');

hello1.sayHello();

运行 node loadmodule.js，控制台输出结果为：

为什么不是“Hello Roger”呢？这是因为变量 hello1 和 hello2 指向的是同一个实例，因此 hello1.setName 的结果被 hello2.setName 覆盖，最终输出结果是由后者决定的。

2-3、覆盖 exports

有时候我们只是想把一个对象封装到模块中，例如，新建一个 singleObject.js 文件，代码如下：

function Hello(){
    var name;
    this.setName = function(uname){
        name = uname;
    };

    this.sayHello = function(){
        console.log('Hello '+name);
    }
}

module.exports = Hello;

新建一个 getHello.js 文件，获得这个对象：

var Hello = require('./singleObject');

hello = new Hello();
hello.setName('Bob');
hello.sayHello();

运行 node getHello.js，控制台输出结果为：

注意，模块接口的唯一变化是使用 module.exports = Hello 代替了 exports.Hello = Hello。在外部引用模块时，其接口对象就是要输出的 Hello 对象本身，而不是原先的 exports。

事实上，exports 本身仅仅是一个普通的空对象，即{}，它专门用来声明接口，本质上是通过它为模块闭包的内部建立一个有限的访问接口。因为它没有任何特殊的地方，所以可用其它东西来代替。

注意：不可以通过对 exports 直接赋值代替对 module.exports 赋值。exports 实际上只是一个和 module.exports 指向同一个对象的变量，它本身会在模块执行结束后释放，但 module 不会，因此只能通过指定 module.exports 来改变访问接口。

3、服务端的模块放在哪里

在 Node.js 初识 HTTP 模块 介绍中，我们就已经见到了模块的使用，像这样

//第一步: 引入 http 模块
var http = require('http');
 
//第二步：创建一个服务器（requestListener 是一个函数，里面有2个参数，一个请求消息，一个响应消息）
var server = http.createServer(function(req, res){
 
});
 
//第三步：服务器监听本地的82端口
server.listen(8082, '127.0.0.1');

Node.js 中自带了一个叫做 http 的模块，我们在代码中请求它并把返回值赋值给一个本地变量，这把我们的本地变量变成了一个拥有所有 http 模块所提供的公共方法的对象。

Node.js 的 require 方法中文件查找策略如下：

由于 Node.js 中存在 4 类模块（原生模块和 3种文件模块），尽管 require 方法及其简单，但是内部的加载却是十分复杂的，其加载优先级也各自不同

3-1、从文件模块缓存中加载

尽管原生模块与文件模块的优先级不同，但是都不会优先于从文件模块的缓存中加载已经存在的模块。

3-2、从原生模块加载

原生模块的优先级仅次于文件模块缓存的优先级。require方法在解析文件名之后，优先检查模块是否在原生模块列表中。以http模块为例，尽管在目录下存在一个http/http.js/http.node/http.json文件，require("http")都不会从这些文件中加载，而是从原生模块中加载。

原生模块也有一个缓存区，同样也是优先从缓存区加载。如果缓存区没有被加载过，则调用原生模块的加载方式进行加载和执行。

3-3、从文件加载

当文件模块缓存中不存在，而且不是原生模块的时候，Node.js会解析require方法传入的参数，并从文件系统中加载实际的文件，加载过程中的包装和编译细节在前一节中已经介绍过，这里我们将详细描述查找文件模块的过程，其中，也有一些细节值得知晓。

require方法接受以下几种参数的传递：

http、fs、path等，原生模块。

./mod或../mod，相对路径的文件模块。

/pathtomodule/mod，绝对路径的文件模块。

mod，非原生模块的文件模块。

4、创建包

包是在模块基础上更深一步的抽象，Node.js 的包类似于 C/C++ 的函数库或者 Java/.Net的类库。它将某个独立的功能封装起来，用于发布、更新、依赖管理和版本控制。Node.js 根据 CommonJS 规范实现了包机制，开发了 npm来解决包的发布和获取需求。

Node.js 的包是一个目录，其中包含一个 JSON 格式的包说明文件 package.json。严格符合CommonJS 规范的包应该具备以下特征：

package.json 必须在包的顶层目录下；

二进制文件应该在 bin 目录下；

JavaScript 代码应该在 lib 目录下；

文档应该在 doc 目录下；

单元测试应该在 test 目录下。

Node.js 对包的要求并没有这么严格，只要顶层目录下有 package.json，并符合一些规范即可。当然为了提高兼容性，我们还是建议你在制作包的时候，严格遵守 CommonJS 规范。

4-1、作为文件夹的模块

模块与文件是一一对应的。文件不仅可以是 JavaScript 代码或二进制代码，还可以是一个文件夹。最简单的包，就是一个作为文件夹的模块。下面我们来看一个例子，建立一个叫做 somepackage 的文件夹，在其中创建 index.js，内容如下：

exports.hello = function(){
    console.log('Hello World!');
}

然后在 somepackage 之外建立 getpackage.js，内容如下：

var somePackage = require('./somepackage');

somePackage.hello();

运行 getpackage.js，控制输出结果如下：

我们使用这种方法可以把文件夹封装为一个模块，即所谓的包。包通常是一些模块的集合，在模块的基础上提供了更高层的抽象，相当于提供了一些固定接口的函数库。通过定制package.json，我们可以创建更复杂、更完善、更符合规范的包用于发布。

4-2、package.json

在 somepackage 文件夹下，创建一个叫做 package.json 的文件，内容如下所示：

{
  "main" : "./lib/interface.js"
}

然后将 index.js 重命名为 interface.js 并放入 lib 子文件夹下。以同样的方式再次调用这个包，依然可以正常使用。

Node.js 在调用某个包时，会首先检查包中 package.json 文件的 main 字段，将其作为包的接口模块，如果 package.json 或 main 字段不存在，会尝试寻找 index.js 或 index.node 作为包的接口。

package.json 是 CommonJS 规定的用来描述包的文件，完全符合规范的 package.json 文件应该含有以下字段。

name：包的名称，必须是唯一的，由小写英文字母、数字和下划线组成，不能包含空格。

description：包的简要说明。

version：符合语义化版本识别规范的版本字符串。

keywords：关键字数组，通常用于搜索。

maintainers：维护者数组，每个元素要包含 name、email （可选）、web （可选）字段。

contributors：贡献者数组，格式与maintainers相同。包的作者应该是贡献者数组的第一个元素。

bugs：提交bug的地址，可以是网址或者电子邮件地址。

licenses：许可证数组，每个元素要包含 type （许可证的名称）和 url （链接到许可证文本的地址）字段。

repositories：仓库托管地址数组，每个元素要包含 type （仓库的类型，如 git ）、url （仓库的地址）和 path （相对于仓库的路径，可选）字段。

dependencies：包的依赖，一个关联数组，由包名称和版本号组成。

下面是一个完全符合 CommonJS 规范的 package.json 示例：

{
  "name": "mypackage",
  "description": "Sample package for CommonJS. This package demonstrates the required
  elements of a CommonJS package.",
  "version": "0.7.0",
  "keywords": [
    "package",
    "example"
  ],
  "maintainers": [
    {
      "name": "Bill Smith",
      "email": "bills@example.com",
    }
  ],
  "contributors": [
    {
      "name": "BYVoid",
      "web": "http://www.byvoid.com/"
    }
  ],
  "bugs": {
    "mail": "dev@example.com",
    "web": "http://www.example.com/bugs"
  },
  "licenses": [
    {
      "type": "GPLv2",
      "url": "http://www.example.org/licenses/gpl.html"
    }
  ],
  "repositories": [
    {
      "type": "git",
      "url": "http://github.com/BYVoid/mypackage.git"
    }
  ],
  "dependencies": {
    "webkit": "1.2",
    "ssl": {
      "gnutls": ["1.0", "2.0"],
      "openssl": "0.9.8"
    }
  }
}

4-3、Node.js 包管理器

Node.js包管理器，即npm是 Node.js 官方提供的包管理工具，它已经成了 Node.js 包的标准发布平台，用于 Node.js 包的发布、传播、依赖控制。npm 提供了命令行工具，使你可以方便地下载、安装、升级、删除包，也可以让你作为开发者发布并维护包。

（1）、获取一个包

使用 npm 安装包的命令格式为：

npm [install/i] [package_name]

比如你要安装 express，可以在命令行运行：

$ npm install express

或

$ npm i express

可以看到安装信息如下：

此时 express 就安装成功了，并且放置在当前目录的 node_moudles 子目录下。npm 在获取 express 的时候还将自动解析其依赖，并获取 express 依赖的 mime、mkdirp、qs 和 connect。

（2）、本地模式 和 全局模式

npm 在默认情况下会从 https://www.npmjs.com/   搜索或下载包，将包安装到当前目录的 node_moudles 子目录下。

在使用 npm 安装包的时候，有两种模式：本地模式和全局模式。默认情况下我们使用 npm install 命令就是采用本地模式，即把包安装到当前目录的 node_modules 子目录下。Node.js 的 require 在加载模块时会尝试搜寻 node_modules 子目录，因此使用 npm 本地模式安装的包可以直接被引用。

npm 还有另一种不同的安装模式被成为全局模式，使用方法为：

npm [install/i] -g [package_name]

与本地模式的不同之处就在于多了一个参数 -g。

为什么要使用全局模式呢？多数时候并不是因为许多程序都有可能用到它，为了减少多重副本而使用全局模式，而是因为本地模式不会注册 PATH 环境变量。举例说明，我们安装supervisor 是为了在命令行中运行它，譬如直接运行 supervisor script.js，这时就需要在 PATH环境变量中注册 supervisor。npm 本地模式仅仅是把包安装到 node_modules 子目录下，其中 的 bin 目录没有包含在 PATH 环境变量中，不能直接在命令行中调用。而当我们使用全局模式安装时，npm 会将包安装到系统目录，譬如 /usr/local/lib/node_modules/，同时 package.json 文件中 bin 字段包含的文件会被链接到 /usr/local/bin/。/usr/local/bin/ 是在PATH 环境变量中默认定义的，因此就可以直接在命令行中运行 supervisor script.js命令了。

本地模式和全局模式的特点如下表所示：

总而言之，当我们要把某个包作为工程运行时的一部分时，通过本地模式获取，如果要 在命令行下使用，则使用全局模式安装。

（3）、创建全局链接

npm 提供了一个有趣的命令 npm link（不支持 Windows），它的功能是在本地包和全局包之间创建符号链接。我们说过使用全局模式安装的包不能直接通过 require 使用，但通过 npm link命令可以打破这一限制。举个例子，我们已经通过 npm install -g express 安装了 express，这时在工程的目录下运行命令：

$ npm link express
./node_modules/express -> /usr/local/lib/node_modules/express

我们可以在 node_modules 子目录中发现一个指向安装到全局的包的符号链接。通过这 种方法，我们就可以把全局包当本地包来使用了。

除了将全局的包链接到本地以外，使用 npm link命令还可以将本地的包链接到全局。使用方法是在包目录（ package.json 所在目录）中运行 npm link 命令。如果我们要开发一个包，利用这种方法可以非常方便地在不同的工程间进行测试。

（4）、包的发布

npm 可以非常方便地发布一个包，比 pip、gem、pear 要简单得多。在发布之前，首先需要让我们的包符合 npm 的规范，npm 有一套以 CommonJS 为基础包规范，但与 CommonJS并不完全一致，其主要差别在于必填字段的不同。通过使用 npm init 可以根据交互式问答产生一个符合标准的 package.json，例如创建一个名为 byvoidmodule 的目录，然后在这个目录中运行npm init：

这样就在 byvoidmodule 目录中生成一个符合 npm 规范的 package.json 文件。创建一个index.js 作为包的接口，一个简单的包就制作完成了。

在发布前，我们还需要获得一个账号用于今后维护自己的包，使用 npm adduser 根据提示输入用户名、密码、邮箱，等待账号创建完成。完成后可以使用 npm whoami 测验是否已经取得了账号。

接下来，在 package.json 所在目录下运行 npm publish，稍等片刻就可以完成发布了。

打开浏览器，访问 http://search.npmjs.org/ 就可以找到自己刚刚发布的包了。现在我们可以在世界的任意一台计算机上使用 npm install byvoidmodule 命令来安装它。下图是npmjs.org上包的描述页面。

如果你的包将来有更新，只需要在 package.json 文件中修改 version 字段，然后重新使用 npm publish 命令就行了。如果你对已发布的包不满意（比如我们发布的这个毫无意义的包），可以使用 npm unpublish 命令来取消发布。