本文旨在深入剖析 CommonJS 模块系统中 `require` 函数的工作原理，特别是其递归加载和缓存机制。通过模拟 `require` 函数的实现，结合实际代码示例，详细解释了模块加载、依赖解析以及缓存复用的过程，帮助读者理解 CommonJS 模块化方案的核心思想。 ### CommonJS 模块加载机制详解 CommonJS 是一种广泛应用于 Node.js 环境的模块化规范。其核心在于 `require` 函数，用于加载和使用其他模块。理解 `require` 的工作方式对于编写可维护、可扩展的 Node.js 应用至关重要。 #### `require` 函数的基本原理 `require` 函数的主要职责是： 1. **检查缓存：** 优先检查模块是否已经被加载过。如果存在于缓存中，直接返回缓存的 `exports` 对象。 2. **加载模块：** 如果模块未被加载，则读取模块文件内容。 3. **模块封装：** 将模块代码封装在一个函数中，并传入 `require`、`exports` 和 `module` 三个参数。 4. **执行模块：** 执行封装后的函数，模块代码在其中运行，并可以通过 `exports` 或 `module.exports` 导出内容。 5. **缓存模块：** 将模块的 `module` 对象缓存起来，以便后续使用。 6. **返回导出：** 返回模块的 `exports` 对象。 以下是一个简化版的 `require` 函数实现，展示了其核心逻辑： “`javascript require.cache = Object.create(null); function require(name) { if (!(name in require.cache)) { let code = readFile(name); // 假设 readFile 函数用于读取文件内容 let module = { exports: {} }; require.cache[name] = module; let wrapper = Function(“require, exports, module”, code); wrapper(require, module.exports, module); } return require.cache[name].exports; }

递归加载：require 函数的精髓

require 函数的一个关键特性是其递归加载能力。这意味着在一个模块中 require 其他模块时，被 require 的模块又可以 require 其他模块，以此类推。这种递归加载使得模块之间的依赖关系可以被有效地管理。

为了更好地理解递归加载，考虑以下三个模块：square.js、squareAll.js 和 index.js。

• square.js:

  // square.js const square = function (n) {   return n * n; }  module.exports = square;

• squareAll.js:

  // squareAll.js const square = require('./square');  const squareAll = function (ns) {   return ns.map(n => square(n)); }  module.exports = squareAll;

• index.js:

  // index.js const squareAll = require('./squareAll');  console.log(squareAll([1, 2, 3, 4, 5]));

当执行 index.js 时，首先会 require(‘./squareAll’)。在加载 squareAll.js 的过程中，又会 require(‘./square’)。这就是一个典型的递归加载过程。

具体来说，当执行到 squareAll.js 中的 const square = require(‘./square’) 时，require 函数会再次被调用，加载 square.js。square.js 加载完成后，会将导出的 square 函数赋值给 squareAll.js 中的 square 变量。然后，squareAll.js 继续执行，将 squareAll 函数导出。最后，index.js 获得 squareAll 函数，并调用它，输出结果。

Function 构造函数与模块封装

在 require 函数的实现中，Function 构造函数扮演着重要的角色。它用于将模块代码封装成一个函数，并传入 require、exports 和 module 三个参数。

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百度飞桨-文心大模型 ERNIE 3.0 文本理解与创作

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let wrapper = Function("require, exports, module", code); wrapper(require, module.exports, module);

这行代码首先使用 Function 构造函数创建一个新的函数，该函数的参数是 require、exports 和 module，函数体是模块的代码 code。然后，调用这个新创建的函数，并将 require 函数、module.exports 对象和 module 对象作为参数传递给它。

通过这种方式，模块代码可以在一个封闭的作用域中执行，并且可以访问 require、exports 和 module 三个对象，从而实现模块化。

模块缓存：避免重复加载

为了提高性能，require 函数会将已经加载的模块缓存起来。当再次 require 同一个模块时，直接从缓存中获取，避免重复加载。

require.cache = Object.create(null); // 初始化缓存对象  function require(name) {   if (!(name in require.cache)) { // 检查缓存     // ... 加载模块的逻辑 ...     require.cache[name] = module; // 缓存模块   }   return require.cache[name].exports; // 从缓存中返回 }

require.cache 是一个对象，用于存储已经加载的模块。当 require 函数被调用时，首先检查 require.cache 中是否存在该模块。如果存在，则直接返回缓存的 exports 对象。否则，加载模块，并将模块的 module 对象缓存到 require.cache 中。

模块缓存机制确保了每个模块只会被加载一次，从而提高了应用程序的性能。

注意事项与总结

• CommonJS 模块系统是 Node.js 的核心组成部分，理解其工作原理对于编写高质量的 Node.js 应用至关重要。
• require 函数的递归加载和缓存机制是 CommonJS 模块系统的关键特性，它们使得模块之间的依赖关系可以被有效地管理，并且提高了应用程序的性能。
• Function 构造函数在模块封装中扮演着重要的角色，它将模块代码封装在一个封闭的作用域中，并且允许模块访问 require、exports 和 module 三个对象。

通过深入理解 CommonJS 模块加载机制，我们可以更好地组织和管理代码，提高代码的可维护性和可扩展性，从而构建更加健壮和高效的 Node.js 应用程序。