require加载器实现原理的深入理解

背景知识

在 JavaScript 中，使用 require 函数能够在程序中导入外部模块的代码。通过使用合适的加载器，能够使 require 函数支持模块解析、异步加载等功能，从而更好地管理模块代码。

实现原理

实现一个 require 加载器，其核心是实现模块解析、模块加载、以及模块缓存功能：

1. 模块解析：根据传入的模块ID，解析出模块的文件路径（相对路径或绝对路径），并返回。

javascript
function resolve(id, parentDir) {
let newPath;
// 判断模块ID是不是相对路径
if (/^\./.test(id)) {
// 是相对路径，获取父级目录路径
const parentPath = path.dirname(parentDir);
newPath = path.join(parentPath, id);
} else {
// 是内置模块或者是三方模块
newPath = path.resolve(__dirname, 'node_modules', id);
}
return newPath;
}

1. 模块加载：根据模块文件路径，读取模块对应的代码，并执行。在执行的过程中，通过传入一个 exports 参数，将模块对外导出的内容保存到该对象中。并在模块执行完毕后，将该 exports 对象返回给调用方。

javascript
function load(path, exports) {
const code = fs.readFileSync(path, 'utf-8');
const moduleFunc = new Function('require', 'exports', code);
moduleFunc(require, exports);
return exports;
}

1. 模块缓存：加载器在每次加载模块时，都会优先检查缓存中是否已经有该模块可用的内容。如果缓存中已经有该模块，则直接返回缓存中的内容；否则，将模块加载，并保存到缓存中。通过这种方式，可以实现充分复用模块的代码。

```javascript
function require(id, parentDir = '.') {
const path = resolve(id, parentDir);
if (cache[path]) {
return cache[path].exports;
}
const exports = {};
const module = { exports };
cache[path] = module;
const loadedModule = load(path, exports);
return loadedModule;
}

const cache = {};
```

示例说明

示例一：相对路径模块加载

考虑一个计算圆面积的模块，存放在项目的目录 src/math/circle.js 中，其代码如下所示：

module.exports = function(radius) {
  return Math.PI * radius * radius;
};

在另外一个文件中，我们想要使用该模块，代码如下所示：

const circle = require('./src/math/circle')
console.log(circle(2));

考虑到 require 加载的是相对路径，我们实现 resolve 函数时，需要获取父级目录。

示例二：三方模块加载

我们在上面的实现原理中，假设所有的三方模块（即通过 npm 安装的模块）已经在 node_modules 目录下，通过链接找到了对应的模块文件。这很显然是有问题的。实际上，在项目中使用三方模块时，通常是需要使用包管理工具（如 npm/yarn）去下载对应的模块，而这些模块实际上是存储在本地磁盘的。

假设我们希望在项目中使用 lodash 模块，我们需要先使用 npm 下载对应的依赖：

npm install lodash

在代码的某个位置，我们可以使用 require 加载该模块，如下所示：

const _ = require('lodash');

console.log(_.sortBy([3,2,1]));

在这个例子中，我们加载了一个三方模块 lodash，在 require 加载器中，我们要对非相对路径的模块进行特殊的路径解析，如：

// 加载三方模块文件
const thridPartyPath = path.resolve(__dirname, 'node_modules', package);