简单例子

老规矩，讲原理前我们先来一个简单的例子，从这个例子入手一步一步深入原理。Node.js里面如果要导出某个内容，需要使用module.exports，使用module.exports几乎可以导出任意类型的JS对象，包括字符串，函数，对象，数组等等。我们先来建一个a.js导出一个最简单的hello world:

// a.js 
module.exports = "hello world";

然后再来一个b.js导出一个函数：

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

module.exports = add;

然后在index.js里面使用他们，即require他们，require函数返回的结果就是对应文件module.exports的值：

// index.js
const a = require('./a.js');
const add = require('./b.js');

console.log(a);      // "hello world"
console.log(add(1, 2));    // b导出的是一个加法函数，可以直接使用，这行结果是3

require会先运行目标文件

当我们require某个模块时，并不是只拿他的module.exports，而是会从头开始运行这个文件，module.exports = XXX其实也只是其中一行代码，我们后面会讲到，这行代码的效果其实就是修改模块里面的exports属性。比如我们再来一个c.js：

// c.js
let c = 1;

c = c + 1;

module.exports = c;

c = 6;

在c.js里面我们导出了一个c，这个c经过了几步计算，当运行到module.exports = c;这行时c的值为2，所以我们require的c.js的值就是2，后面将c的值改为了6并不影响前面的这行代码:

const c = require('./c.js');

console.log(c);  // c的值是2

前面c.js的变量c是一个基本数据类型，所以后面的c = 6;不影响前面的module.exports，那他如果是一个引用类型呢？我们直接来试试吧：

// d.js
let d = {
  num: 1
};

d.num++;

module.exports = d;

d.num = 6;

然后在index.js里面require他：

const d = require('./d.js');

console.log(d);     // { num: 6 }

我们发现在module.exports后面给d.num赋值仍然生效了，因为d是一个对象，是一个引用类型，我们可以通过这个引用来修改他的值。其实对于引用类型来说，不仅仅在module.exports后面可以修改他的值，在模块外面也可以修改，比如index.js里面就可以直接改：

const d = require('./d.js');

d.num = 7;
console.log(d);     // { num: 7 }

require和module.exports不是黑魔法

我们通过前面的例子可以看出来，require和module.exports干的事情并不复杂，我们先假设有一个全局对象{}，初始情况下是空的，当你require某个文件时，就将这个文件拿出来执行，如果这个文件里面存在module.exports，当运行到这行代码时将module.exports的值加入这个对象，键为对应的文件名，最终这个对象就长这样：

{
  "a.js": "hello world",
  "b.js": function add(){},
  "c.js": 2,
  "d.js": { num: 2 }
}

当你再次require某个文件时，如果这个对象里面有对应的值，就直接返回给你，如果没有就重复前面的步骤，执行目标文件，然后将它的module.exports加入这个全局对象，并返回给调用者。这个全局对象其实就是我们经常听说的缓存。**所以require和module.exports并没有什么黑魔法，就只是运行并获取目标文件的值，然后加入缓存，用的时候拿出来用就行。**再看看这个对象，因为d.js是一个引用类型，所以你在任何地方获取了这个引用都可以更改他的值，如果不希望自己模块的值被更改，需要自己写模块时进行处理，比如使用Object.freeze()，Object.defineProperty()之类的方法。

模块类型和加载顺序

这一节的内容都是一些概念，比较枯燥，但是也是我们需要了解的。

模块类型

Node.js的模块有好几种类型，前面我们使用的其实都是文件模块，总结下来，主要有这两种类型：

1. 内置模块：就是Node.js原生提供的功能，比如fs，http等等，这些模块在Node.js进程起来时就加载了。
2. 文件模块：我们前面写的几个模块，还有第三方模块，即node_modules下面的模块都是文件模块。

加载顺序

加载顺序是指当我们require(X)时，应该按照什么顺序去哪里找X，在官方文档上有详细伪代码 (opens new window)，总结下来大概是这么个顺序：

1. 优先加载内置模块，即使有同名文件，也会优先使用内置模块。
2. 不是内置模块，先去缓存找。
3. 缓存没有就去找对应路径的文件。
4. 不存在对应的文件，就将这个路径作为文件夹加载。
5. 对应的文件和文件夹都找不到就去node_modules下面找。
6. 还找不到就报错了。

加载文件夹

前面提到找不到文件就找文件夹，但是不可能将整个文件夹都加载进来，加载文件夹的时候也是有一个加载顺序的：

1. 先看看这个文件夹下面有没有package.json，如果有就找里面的main字段，main字段有值就加载对应的文件。所以如果大家在看一些第三方库源码时找不到入口就看看他package.json里面的main字段吧，比如jquery的main字段就是这样："main": "dist/jquery.js"。
2. 如果没有package.json或者package.json里面没有main就找index文件。
3. 如果这两步都找不到就报错了。

支持的文件类型

require主要支持三种文件类型：

1. .js：.js文件是我们最常用的文件类型，加载的时候会先运行整个JS文件，然后将前面说的module.exports作为require的返回值。
2. .json：.json文件是一个普通的文本文件，直接用JSON.parse将其转化为对象返回就行。
3. .node：.node文件是C++编译后的二进制文件，纯前端一般很少接触这个类型。

参考文章链接

深入Node.js的模块加载机制，手写require函数 (opens new window)