一文详解Node中的模块化、文件系统与环境变量

本篇文章带大家深入了解Node中的模块化、文件系统与环境变量，有一定的参考价值，有需要的朋友可以参考一下，希望对大家有所帮助。

一、Node.js模块化

1.0、变量作用域

（1）、在浏览器端使用var或不使用关键字定义的变量属于全局作用域，也就是可以使用window对象访问。【相关教程推荐：nodejs视频教程、编程教学】

    <script>       var a = 100;        (function () {         b = 200;       })();        console.log(window.a, a);       console.log(window.b, b);     </script>

结果：

(2)、在Node.js中没有window对象

(3)、在Node.js的交互环境下，定义的变量属于global，global是类似浏览器端的window对象

(4)、在模块中（文件中）有global对象，使用关键字var,let,const定义的成员不属于global对象，仅在当前模块中有效，而不使用关键字定义的对象属于global对象。

var a=100; b=200; let c=300; const d=400; console.log(global); console.log(global.a); console.log(global.b); console.log(global.c); console.log(global.d);

终端输出：

1.1、模块概要

早期的JAVAscript版本没有块级作用域、没有类、没有包、也没有模块，这样会带来一些问题，如复用、依赖、冲突、代码组织混乱等，随着前端的膨胀，模块化显得非常迫切。

前端模块化规范如下：

常见的的JAVAScript模块规范有：CommonJS、AMD、CMD、UMD、原生模块化。

虽然我们学习过ES6的模块化但是ES6与NodeJS使用不同的模块化规范，单独学习NodeJS的模块化非常有必要。

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。

JAVAScript在早期的设计中就没有模块、包、类的概念，开发者需要模拟出类似的功能，来隔离、组织复杂的JAVAScript代码，我们称为模块化。

模块就是一个实现特定功能的文件，有了模块我们就可以更方便的使用别人的代码，要用什么功能就加载什么模块。

模块化开发的四点好处：

　　（1）、 避免变量污染，命名冲突

　　（2）、提高代码复用率

　　（3）、提高了可维护性

　　（4）、方便依赖关系管理

nodejs中根据模块的来源不同，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）

模块作用域。

和函数作用域类似，在自定义模块中定义的变量、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。

模块作用域的好处：防止了全局变量污染的问题

1.2、CommonJS

CommonJS就是一个JAVAScript模块化的规范，该规范最初是用在服务器端NodeJS中，前端的webpack也是对CommonJS原生支持的。

根据这个规范

（1）、每一个文件就是一个模块，其内部定义的变量是属于这个模块的，不会对外暴露，也就是说不会污染全局变量。

（2）、导入自定义的模块时路径需要以./或../开始，同一路径下也不能省略。

（3）、如果反复多次require模块，只加载一次。

（4）、require引入模块时，后缀名.js可以省略

（5）、每个模块文件都是一个独立的函数级作用域，在其它模块中不能直接访问

m1.js:

console.log("这是模块m1"); let a=100; b=200;

m2.js

var m11=require("./m1"); console.log(a); console.log(b);

结果：

从上面的示例可以看出a在模块2中是访问不到的，模块其实就是一个封闭的函数：

m1.js的代码如下：

console.log("这是模块m1"); let a=100; b=200; //输出当前函数 console.log(arguments.callee+"");

实际输出结果：

function (exports, require, module, __filename, __dirname) { console.log("这是模块m1"); let a=100; b=200; //输出当前函数 console.log(arguments.callee+""); }

（6）、每个模块中都包含如下5个对象：

exports:导出对象，默认为{}

require:导入函数，使用该函数可以实现模块的依赖

module:模块信息，用于记录当前模块的所有信息

__filename:当前模块的文件全路径，含文件名

__dirname:当前模块的文件路径不含文件名

（7）、使用exports或module.exports对象可以将当前模块中需要导出的内容暴露出去。

m1.js

let a=100; let b=()=>{     return 200; };  exports.a=a; exports.b=b;

m2.js

const m1=require("./m1"); console.log(m1); console.log(m1.a); console.log(m1.b());

结果：

（8）、导入模块内容可以结合结构语法

m1.js

exports.a=100; exports.b=function(){     return 200; };

m2.js

const {a,b:fun}=require("./m1"); console.log(a); console.log(fun());

结果：

1.3、NodeJS中使用CommonJS模块管理

CommonJS的核心思想就是通过 require 方法来同步加载所要依赖的其他模块，然后通过 exports 或者 module.exports 来导出需要暴露的接口。

CommonJS API编写应用程序，然后这些应用可以运行在不同的JAVAScript解释器和不同的主机环境中。

2009年，美国程序员Ryan Dahl创造了node.js项目，将JAVAscript语言用于服务器端编程。这标志"JAVAscript模块化编程"正式诞生。因为老实说，在浏览器环境下，以前没有模块也不是特别大的问题，毕竟网页程序的复杂性有限；但是在服务器端，一定要有模块，与操作系统和其他应用程序互动，否则根本没法编程。NodeJS是CommonJS规范的实现，webpack 也是以CommonJS的形式来书写。

CommonJS定义的模块分为:{模块引用(require)} {模块定义(exports)} {模块标识(module)} //require()用来引入外部模块； //exports对象用于导出当前模块的方法或变量，唯一的导出口； //module对象就代表模块本身。

Nodejs的模块是基于CommonJS规范实现的，通过转换也可以运行在浏览器端。

特点：

1.3.1、模块定义

根据commonJS规范，一个单独的文件是一个模块，每一个模块都是一个单独的作用域，也就是说，在该模块内部定义的变量，无法被其他模块读取，除非为global对象的属性。

模块拥有像函数一样的函数级作用域：

• 每个模块内部，module变量代表当前模块

• module变量是一个对象，它的exports属性（即module.exports）是对外的接口

• 加载某个模块，其实是加载该模块的module.exports属性。require()方法用于加载模块。

模块只有一个出口，module.exports对象，我们需要把模块希望输出的内容放入该对象。

mathLib.js模块定义

var message="Hello CommonJS!";  module.exports.message=message; module.exports.add=(m,n)=>console.log(m+n);

在 Node.js 中，创建一个模块非常简单，如下我们创建一个 'main.js' 文件，代码如下:

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

以上实例中，代码 require('./hello') 引入了当前目录下的hello.js文件（./ 为当前目录，node.js默认后缀为js）。

Node.js 提供了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，即所获取模块的 exports 对象。

接下来我们就来创建hello.js文件，代码如下：

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

在以上示例中，hello.js 通过 exports 对象把 world 作为模块的访 问接口，在 main.js 中通过 require('./hello') 加载这个模块，然后就可以直接访 问main.js 中 exports 对象的成员函数了。

有时候我们只是想把一个对象封装到模块中，格式如下：

module.exports = function() {  // ...}

例如:

//hello.js  function Hello() {      varname;      this.setName = function(thyName) {          name = thyName;      };      this.sayHello = function() {          console.log('Hello ' + name);      };  };  module.exports = Hello;

这样就可以直接获得这个对象了：

//main.js  var Hello = require('./hello');  hello = new Hello();  hello.setName('BYVoid');  hello.sayHello();

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

1.3.2、模块依赖

加载模块用require方法，该方法读取一个文件并且执行，返回文件内部的module.exports对象。

在用require加载自定义模块期间，可以省略.js这个后缀名。

myApp.js 模块依赖

var math=require('./mathLib'); console.log(math.message); math.add(333,888);

3、测试运行

安装好node.JS

打开控制台，可以使用cmd命令，也可以直接在开发工具中访问

运行

1.3.3、内置模块加载

也许你已经注意到，我们已经在代码中使用了模块了。像这样：

var http = require("http");  ...  http.createServer(...);

Node.js中自带了一个叫做"http"的模块，我们在我们的代码中请求它并把返回值赋给一个本地变量。

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方法中的文件查找策略如下：

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方法极其简单，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。如下图所示：

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。

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。

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。

node_modules文件夹用来存放所有已安装到项目中的包。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配置文件用来记录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。

注意：不要手动修改node_modules或package-lock.json文件中的任何代码，npm包管理工具会自动维护它们。

1.3.4、module对象

在每个.js自定义模块中都有一个module对象，它里面存储了和当前模块有关的信息

每个模块内部，module变量代表当前模块
module变量是一个对象，它的exports属性（即module.exports）是对外的接口
加载某个模块，其实是加载该模块的module.exports属性。require()方法用于加载模块。

二、Node.js 文件系统

Node.js 提供一组类似 UNIX（POSIX）标准的文件操作API。 Node 导入文件系统模块(fs)语法如下所示：

var fs = require("fs")

2.1、异步和同步

Node.js 文件系统（fs 模块）模块中的方法均有异步和同步版本，例如读取文件内容的函数有异步的 fs.readFile() 和同步的 fs.readFileSync()。

异步的方法函数最后一个参数为回调函数，回调函数的第一个参数包含了错误信息(error)。

建议大家是用异步方法，比起同步，异步方法性能更高，速度更快，而且没有阻塞。

实例

创建 input.txt 文件，内容如下：

foo

创建 filereaddemo.js 文件, 代码如下：

const fs=require("fs");  //依赖内置模块fs,用于文件管理  //异步读取文件students.txt,设置读取成功时的回调函数,err表示错误信息,data表示数据 fs.readFile("students.txt",function(err,data){     if(err) throw err;     console.log("异步："+data+""); });  console.log("---------------");  //同步读取 let data=fs.readFileSync("students.txt"); console.log("同步："+data+"");

以上代码执行结果如下：

接下来，让我们来具体了解下 Node.js 文件系统的方法。

2.2、获取文件信息

以下为通过异步模式获取文件信息的语法格式：

fs.stat(path, callback)

参数使用说明如下：

• path – 文件路径。

• callback – 回调函数，带有两个参数如：(err, stats), stats 是 fs.Stats 对象。

fs.stat(path)执行后，会将stats类的实例返回给其回调函数。可以通过stats类中的提供方法判断文件的相关属性。例如判断是否为文件：

const fs=require("fs");  fs.stat("students.txt",(err,stats)=>{     console.log("是文件吗？"+stats.isFile());     console.log("是目录吗？"+stats.isDirectory());     console.log(stats); });

结果：

stats类中的方法有：

接下来我们创建 file.js 文件，代码如下所示：

var fs = require("fs");  console.log("准备打开文件！"); fs.stat('input.txt', function (err, stats) {    if (err) {        return console.error(err);    }    console.log(stats);    console.log("读取文件信息成功！");     // 检测文件类型    console.log("是否为文件(isFile) ? " + stats.isFile());    console.log("是否为目录(isDirectory) ? " + stats.isDirectory());     });

以上代码执行结果如下：

$ node file.js 准备打开文件！ { dev: 16777220,   mode: 33188,   nlink: 1,   uid: 501,   gid: 20,   rdev: 0,   blksize: 4096,   ino: 40333161,   size: 61,   blocks: 8,   atime: Mon Sep 07 2015 17:43:55 GMT+0800 (CST),   mtime: Mon Sep 07 2015 17:22:35 GMT+0800 (CST),   ctime: Mon Sep 07 2015 17:22:35 GMT+0800 (CST) } 读取文件信息成功！ 是否为文件(isFile) ? true 是否为目录(isDirectory) ? false

2.3、写入文件

以下为异步模式下写入文件的语法格式：

fs.writeFile(filename, data[, options], callback)

如果文件存在，该方法写入的内容会覆盖旧的文件内容。

参数使用说明如下：

• path – 文件路径。

• data – 要写入文件的数据，可以是 String(字符串) 或 Buffer(流) 对象。

• options – 该参数是一个对象，包含 {encoding, mode, flag}。默认编码为 utf8, 模式为 0666 ， flag 为 'w'

• callback – 回调函数，回调函数只包含错误信息参数(err)，在写入失败时返回。

接下来我们创建 file.js 文件，代码如下所示：

const fs=require("fs");  fs.writeFile("output1.txt","异步hello","utf-8",function(err){     if(!err){         console.log("异步文件写入成功！");     }     else{         throw err;     } }); console.log("---------------"); fs.writeFileSync("output2.txt","同步hello","utf-8"); console.log("同步文件写入成功");

以上代码执行结果如下：

2.4、删除文件

以下为删除文件的语法格式：

fs.unlink(path, callback)

参数使用说明如下：

• path – 文件路径。

• callback – 回调函数，没有参数。

接下来我们创建 file.js 文件，代码如下所示：

const fs=require("fs");  fs.unlink("output1.txt",function(err){     if(err){         throw err;     }     else{         console.log("异步删除文件成功！");     } }); console.log("--------------------"); fs.unlinkSync("output2.txt"); console.log("同步删除文件成功！");

以上代码执行结果如下：

2.5、创建目录

以下为创建目录的语法格式：

fs.mkdir(path[, mode], callback)

参数使用说明如下：

• path – 文件路径。

• mode – 设置目录权限，默认为 0777。

• callback – 回调函数，没有参数。

接下来我们创建mkdirfile.js 文件，代码如下所示：

const fs=require("fs");  fs.mkdir("dir1",function(err){     if(err){         throw err;     }     else{         console.log("异步创建目录成功！");     } }); console.log("---------------------"); fs.mkdirSync("dir2"); console.log("同步创建目录成功！");

以上代码执行结果如下：

2.6、读取目录

以下为读取目录的语法格式：

fs.readdir(path, callback)

参数使用说明如下：

• path – 文件路径。

• callback – 回调函数，回调函数带有两个参数err, files，err 为错误信息，files 为 目录下的文件数组列表。

接下来我们创建 file.js 文件，代码如下所示：

const fs=require("fs");  fs.readdir("dir1",(err,files)=>{     if(err)      {throw err;}     else{         console.log("异步获取目录下的文件成功！");         files.forEach(file=>console.log(file));     } }); console.log("-----------------------"); let files=fs.readdirSync("dir2"); console.log("同步获取目录下的文件成功！"); files.forEach(file=>console.log(file));

以上代码执行结果如下：

2.7、删除目录

以下为删除目录的语法格式：

fs.rmdir(path, callback)

参数使用说明如下：

• path – 文件路径。

• callback – 回调函数，没有参数。

接下来我们创建 file.js 文件，代码如下所示：

var fs = require("fs");  console.log("准备删除目录 /tmp/test"); fs.rmdir("/tmp/test",function(err){    if (err) {        return console.error(err);    }    console.log("读取 /tmp 目录");    fs.readdir("/tmp/",function(err, files){       if (err) {           return console.error(err);       }       files.forEach( function (file){           console.log( file );       });    }); });

以上代码执行结果如下：

$ node file.js 准备删除目录 /tmp/test input.out output.out test test.txt 读取 /tmp 目录 ……

2.8、文件模块方法参考手册

以下为 Node.js 文件模块相同的方法列表：