2009年，Node.js 項目誕生，所有模塊一律為 CommonJS 格式。
時至今日，Node.js 的模塊倉庫 npmjs.com ，已經存放了15萬個模塊，其中絕大部分都是 CommonJS 格式。
這種格式的核心就是 require 語句，模塊通過它加載。學習 Node.js ，必學如何使用 require 語句。本文通過源碼分析，詳細介紹 require 語句的內部運行機制，幫你理解 Node.js 的模塊機制。
一、require() 的基本用法
分析源碼之前，先介紹 require 語句的內部邏輯。如果你只想了解 require 的用法，只看這一段就夠了。
下面的內容翻譯自《Node使用手冊》。
當 Node 遇到 require(X) 時，按下面的順序處理。
（1）如果 X 是內置模塊（比如 require('http'）)
a. 返回該模塊。
b. 不再繼續執行。
（2）如果 X 以 "./" 或者 "/" 或者 "../" 開頭
a. 根據 X 所在的父模塊，確定 X 的絕對路徑。
b. 將 X 當成文件，依次查找下面文件，只要其中有一個存在，就返回該文件，不再繼續執行。
X
X.js
X.json
X.node
c. 將 X 當成目錄，依次查找下面文件，只要其中有一個存在，就返回該文件，不再繼續執行。
X/package.json（main字段）
X/index.js
X/index.json
X/index.node
（3）如果 X 不帶路徑
a. 根據 X 所在的父模塊，確定 X 可能的安裝目錄。
b. 依次在每個目錄中，將 X 當成文件名或目錄名加載。
（4） 拋出 "not found"
請看一個例子。
當前腳本文件 /home/ry/projects/foo.js 執行了 require('bar') ，這屬于上面的第三種情況。Node 內部運行過程如下。
首先，確定 x 的絕對路徑可能是下面這些位置，依次搜索每一個目錄。
/home/ry/projects/node_modules/bar
/home/ry/node_modules/bar
/home/node_modules/bar
/node_modules/bar
搜索時，Node 先將 bar 當成文件名，依次嘗試加載下面這些文件，只要有一個成功就返回。
barbar.jsbar.jsonbar.node
如果都不成功，說明 bar 可能是目錄名，于是依次嘗試加載下面這些文件。
bar/package.json（main字段）
bar/index.js
bar/index.json
bar/index.node
如果在所有目錄中，都無法找到 bar 對應的文件或目錄，就拋出一個錯誤。
二、Module 構造函數
了解內部邏輯以后，下面就來看源碼。
require 的源碼在 Node 的 lib/module.js 文件。為了便于理解，本文引用的源碼是簡化過的，并且刪除了原作者的注釋。
function Module(id, parent) { this.id = id; this.exports = {}; this.parent = parent; this.filename = null; this.loaded = false; this.children = [];}module.exports = Module;var module = new Module(filename, parent); 上面代碼中，Node 定義了一個構造函數 Module，所有的模塊都是 Module 的實例。可以看到，當前模塊（module.js）也是 Module 的一個實例。
每個實例都有自己的屬性。下面通過一個例子，看看這些屬性的值是什么。新建一個腳本文件 a.js 。
// a.jsconsole.log('module.id: ', module.id);console.log('module.exports: ', module.exports);console.log('module.parent: ', module.parent);console.log('module.filename: ', module.filename);console.log('module.loaded: ', module.loaded);console.log('module.children: ', module.children);console.log('module.paths: ', module.paths); 運行這個腳本。
$ node a.jsmodule.id: .module.exports: {}module.parent: nullmodule.filename: /home/ruanyf/tmp/a.jsmodule.loaded: falsemodule.children: []module.paths: [ '/home/ruanyf/tmp/node_modules', '/home/ruanyf/node_modules', '/home/node_modules', '/node_modules' ] 可以看到，如果沒有父模塊，直接調用當前模塊，parent 屬性就是 null，id 屬性就是一個點。filename 屬性是模塊的絕對路徑，path 屬性是一個數組，包含了模塊可能的位置。另外，輸出這些內容時，模塊還沒有全部加載，所以 loaded 屬性為 false 。
新建另一個腳本文件 b.js，讓其調用 a.js 。
// b.jsvar a = require('./a.js'); 運行 b.js 。
$ node b.jsmodule.id: /home/ruanyf/tmp/a.jsmodule.exports: {}module.parent: { object }module.filename: /home/ruanyf/tmp/a.jsmodule.loaded: falsemodule.children: []module.paths: [ '/home/ruanyf/tmp/node_modules', '/home/ruanyf/node_modules', '/home/node_modules', '/node_modules' ] 上面代碼中，由于 a.js 被 b.js 調用，所以 parent 屬性指向 b.js 模塊，id 屬性和 filename 屬性一致，都是模塊的絕對路徑。
三、模塊實例的 require 方法
每個模塊實例都有一個 require 方法。
Module.prototype.require = function(path) { return Module._load(path, this);}; 由此可知，require 并不是全局性命令，而是每個模塊提供的一個內部方法，也就是說，只有在模塊內部才能使用 require 命令（唯一的例外是 REPL 環境）。另外，require 其實內部調用 Module._load 方法。
下面來看 Module._load 的源碼。
Module._load = function(request, parent, isMain) { // 計算絕對路徑 var filename = Module._resolveFilename(request, parent); // 第一步：如果有緩存，取出緩存 var cachedModule = Module._cache[filename]; if (cachedModule) { return cachedModule.exports; // 第二步：是否為內置模塊 if (NativeModule.exists(filename)) { return NativeModule.require(filename); } // 第三步：生成模塊實例，存入緩存 var module = new Module(filename, parent); Module._cache[filename] = module; // 第四步：加載模塊 try { module.load(filename); hadException = false; } finally { if (hadException) { delete Module._cache[filename]; } } // 第五步：輸出模塊的exports屬性 return module.exports;}; 上面代碼中，首先解析出模塊的絕對路徑（filename），以它作為模塊的識別符。然后，如果模塊已經在緩存中，就從緩存取出；如果不在緩存中，就加載模塊。
因此，Module._load 的關鍵步驟是兩個。
?Module._resolveFilename() ：確定模塊的絕對路徑
?module.load()：加載模塊
四、模塊的絕對路徑
下面是 Module._resolveFilename 方法的源碼。
Module._resolveFilename = function(request, parent) { // 第一步：如果是內置模塊，不含路徑返回 if (NativeModule.exists(request)) { return request; } // 第二步：確定所有可能的路徑 var resolvedModule = Module._resolveLookupPaths(request, parent); var id = resolvedModule[0]; var paths = resolvedModule[1]; // 第三步：確定哪一個路徑為真 var filename = Module._findPath(request, paths); if (!filename) { var err = new Error("Cannot find module '" + request + "'"); err.code = 'MODULE_NOT_FOUND'; throw err; } return filename;}; 上面代碼中，在 Module.resolveFilename 方法內部，又調用了兩個方法 Module.resolveLookupPaths() 和 Module._findPath() ，前者用來列出可能的路徑，后者用來確認哪一個路徑為真。
為了簡潔起見，這里只給出 Module._resolveLookupPaths() 的運行結果。
[ '/home/ruanyf/tmp/node_modules',
'/home/ruanyf/node_modules',
'/home/node_modules',
'/node_modules'
'/home/ruanyf/.node_modules',
'/home/ruanyf/.node_libraries'，
'$Prefix/lib/node' ]
上面的數組，就是模塊所有可能的路徑。基本上是，從當前路徑開始一級級向上尋找 node_modules 子目錄。最后那三個路徑，主要是為了歷史原因保持兼容，實際上已經很少用了。
有了可能的路徑以后，下面就是 Module._findPath() 的源碼，用來確定到底哪一個是正確路徑。
Module._findPath = function(request, paths) { // 列出所有可能的后綴名：.js，.json, .node var exts = Object.keys(Module._extensions); // 如果是絕對路徑，就不再搜索 if (request.charAt(0) === '/') { paths = ['']; } // 是否有后綴的目錄斜杠 var trailingSlash = (request.slice(-1) === '/'); // 第一步：如果當前路徑已在緩存中，就直接返回緩存 var cacheKey = JSON.stringify({request: request, paths: paths}); if (Module._pathCache[cacheKey]) { return Module._pathCache[cacheKey]; } // 第二步：依次遍歷所有路徑 for (var i = 0, PL = paths.length; i < PL; i++) { var basePath = path.resolve(paths[i], request); var filename; if (!trailingSlash) { // 第三步：是否存在該模塊文件 filename = tryFile(basePath); if (!filename && !trailingSlash) { // 第四步：該模塊文件加上后綴名，是否存在 filename = tryExtensions(basePath, exts); } } // 第五步：目錄中是否存在 package.json if (!filename) { filename = tryPackage(basePath, exts); } if (!filename) { // 第六步：是否存在目錄名 + index + 后綴名 filename = tryExtensions(path.resolve(basePath, 'index'), exts); } // 第七步：將找到的文件路徑存入返回緩存，然后返回 if (filename) { Module._pathCache[cacheKey] = filename; return filename; } } // 第八步：沒有找到文件，返回false return false;}; 經過上面代碼，就可以找到模塊的絕對路徑了。
有時在項目代碼中，需要調用模塊的絕對路徑，那么除了 module.filename ，Node 還提供一個 require.resolve 方法，供外部調用，用于從模塊名取到絕對路徑。
require.resolve = function(request) { return Module._resolveFilename(request, self);};// 用法require.resolve('a.js')// 返回 /home/ruanyf/tmp/a.js 五、加載模塊
有了模塊的絕對路徑，就可以加載該模塊了。下面是 module.load 方法的源碼。
Module.prototype.load = function(filename) { var extension = path.extname(filename) || '.js'; if (!Module._extensions[extension]) extension = '.js'; Module._extensions[extension](this, filename); this.loaded = true;}; 上面代碼中，首先確定模塊的后綴名，不同的后綴名對應不同的加載方法。下面是 .js 和 .json 后綴名對應的處理方法。
Module._extensions['.js'] = function(module, filename) { var content = fs.readFileSync(filename, 'utf8'); module._compile(stripBOM(content), filename);};Module._extensions['.json'] = function(module, filename) { var content = fs.readFileSync(filename, 'utf8'); try { module.exports = JSON.parse(stripBOM(content)); } catch (err) { err.message = filename + ': ' + err.message; throw err; }}; 這里只討論 js 文件的加載。首先，將模塊文件讀取成字符串，然后剝離 utf8 編碼特有的BOM文件頭，最后編譯該模塊。
module._compile 方法用于模塊的編譯。
Module.prototype._compile = function(content, filename) { var self = this; var args = [self.exports, require, self, filename, dirname]; return compiledWrapper.apply(self.exports, args);}; 上面的代碼基本等同于下面的形式。
(function (exports, require, module, __filename, __dirname) { // 模塊源碼}); 也就是說，模塊的加載實質上就是，注入exports、require、module三個全局變量，然后執行模塊的源碼，然后將模塊的 exports 變量的值輸出。
（完）
