下面为您详细讲解“Node.js：模块查找，引用及缓存机制详解”的完整攻略。

Node.js：模块查找、引用及缓存机制详解

模块查找

在 Node.js 中，require 方法用于加载模块。当加载一个模块时，Node.js 需要使用一定的规则来查找该模块，这些规则将在下面详细解释。

核心模块

当加载一个核心模块时，Node.js 会优先从内置的核心模块列表中查找该模块，该列表包含了一些 Node.js 内部实现的模块。如果该模块没有找到，Node.js 会接着进行下一步查找。

文件模块

如果要加载的模块不是核心模块，Node.js 将会将其视为文件模块。文件模块通常是开发者编写的 JavaScript 代码文件或者是其他 Node.js 模块。

当加载一个文件模块时，Node.js 会依次尝试以下四个操作：

1. 将模块路径解析为绝对路径；
2. 将解析后的路径缓存起来，以优化下一次查找；
3. 检查是否为已缓存的模块，如果发现已缓存的模块，Node.js 会直接返回该模块；
4. 如果是第一次加载该模块，则根据路径读取该模块文件并编译。

包模块

当加载一个文件模块时，如果该模块是一个包模块，则 Node.js 会按照以下步骤查找加载的 module 目录下 package.json 文件中的 main 指定的入口文件。

1. 在 module 目录下查找是否存在 package.json 文件，如果不存在将作为普通文件模块处理；
2. 如果存在 package.json 文件，Node.js 将读取该文件，并去读取 main 指定的入口文件；
3. 如果不存在 main 指定的入口文件，则 Node.js 将查找 index.js 或 index.node，如果都不存在将作为普通文件模块处理；
4. 根据入口文件的完整路径读取该模块，并编译执行。

模块引用

在 Node.js 中，模块相当于一个包含多个函数和变量的 JavaScript 文件。

Node.js 中的 require 方法用于加载模块。

例如，下面的代码用于加载 Node.js 的内置模块 http：

var http = require('http');

上面的代码可以将 Node.js 内置的 http 模块加载进来，并将它赋值给变量 http。在代码的后续部分，您可以使用 http 变量来调用 http 模块的各种方法和属性。

如果要引用其他文件（如一个名为 utils.js 的 JavaScript 文件），您可以通过以下代码实现：

var utils = require('./utils');

在上面的代码中，我们使用 require 方法将 utils.js 加载为一个模块，并将它赋值给变量 utils。

需要注意的是，相对路径 ./utils 中的 ./ 是必需的，它告诉 Node.js 找到 utils.js 的位置是相对于当前文件的目录。

模块缓存

为了提高模块的加载速度，Node.js 会使用一个称为“模块缓存”的机制，用于缓存已经加载的模块。

当第一次加载一个文件模块时，Node.js 在加载过程中会将该模块缓存起来。之后如果在该进程中需要再次加载该模块，Node.js 将直接从内存中读取该模块。缓存的机制既能提高性能，也能减少磁盘 I/O。

在 Node.js 中，模块缓存是以一个对象来实现的，其中该对象的键为模块的绝对路径名，值则为模块的导出对象。这个对象存在 process 对象的缓存属性中。

Node.js 使用过 require 方法加载的模块都会被存储在该对象中。

模块缓存的实例

下面我们来看一个例子，假设我们有一个名为 a.js 的 JavaScript 文件：

// a.js
console.log('a.js 被加载了！');
module.exports = function () {
  console.log('a.js 被执行了！');
}

接下来，让我们来编写一个名为 demo.js 的文件，它将会利用 a.js 文件：

// demo.js
var a = require('./a');
a();

运行 demo.js 文件时，我们可以看到以下输出：

a.js 被加载了！
a.js 被执行了！

在第一次加载 a.js 文件时，我们可以看到 a.js 被加载了！这一输出信息。这是因为本质上 Node.js 是在编译和执行 demo.js 代码时才加载了 a.js 文件。

另外，当第二次对 a.js 文件进行 require 时，我们将无法看到 a.js 被加载了的输出信息了。这是因为第一次 require 已经将其缓存，并在内存中保存起来了。执行 a() 后，我们会发现一条新的输出：a.js 被执行了！这意味着在第一次对 a.js 文件进行 require 时，a.js 这个模块已经被读入内存，并且它的代码已经被执行。因此，当再次调用 a() 时，不会有任何 loading 的事件出现。

这就是 Node.js 中模块缓存的机制。

清除模块缓存

但是，如何在运行时清除缓存呢？这可以通过下面的语句实现：

delete require.cache[require.resolve('./a')];

上述语句将通过 require.resolve() 查找指定模块的本地路径名，并将 Node.js 中 require 方法使用的缓存对象中的该模块删除。

由于 Node.js 中 require 方法具有缓存特性，我们需要小心，在调试和开发阶段时可能需要经常手动清除缓存。

总结

在本文中，我们详细介绍了 Node.js 中模块查找、引用及缓存机制的相关知识。我们介绍了模块查找中的核心模块、文件模块和包模块。我们还了解了如何使用 require 方法加载模块，以及如何访问被加载模块的属性和方法。最后，我们了解了 Node.js 中模块缓存的机制，以及如何清除缓存。

希望本文可以帮助您深入了解 Node.js 中的模块加载机制，这有助于更好地理解 Node.js 的本质。