面试题：Node.js模块的加载机制与循环依赖处理

Question

描述Node.js模块的加载流程，当出现循环依赖时，Node.js是如何处理的？请结合具体的代码示例说明循环依赖在不同阶段（如模块定义、模块引用）可能出现的情况及对应的结果。

Answer 1

Node.js模块加载流程

1. 路径分析：根据传入require的参数，分析是核心模块、相对路径模块还是第三方模块。
   • 核心模块：Node.js内置模块，如http、fs等，直接加载，加载速度最快。
   • 相对路径模块：以./或../开头，会根据当前模块的路径来确定实际路径。
   • 第三方模块：从当前模块所在目录的node_modules开始查找，若找不到则向上级目录的node_modules查找，直到根目录。
2. 文件定位：确定模块路径后，会尝试查找对应的文件。先查找.js文件，若不存在则查找.json文件，最后查找.node文件（C++ 插件）。如果找到目录，则会查找目录下的package.json文件，根据其中的main字段确定入口文件，若没有main字段则默认查找index.js。
3. 编译执行：找到文件后，根据文件类型进行编译执行。
   • .js文件：通过fs模块读取文件内容，然后使用vm模块将其包装在一个函数中执行，该函数的参数为exports、require、module、__filename、__dirname。
   • .json文件：通过fs模块读取文件内容，然后使用JSON.parse解析为JavaScript对象。
   • .node文件：通过process.dlopen方法加载C++插件。

循环依赖处理

当出现循环依赖时，Node.js会返回一个已部分加载的模块对象。具体过程如下：

1. 模块A加载模块B：模块A开始加载，在加载过程中遇到require('B')，于是开始加载模块B。
2. 模块B加载模块A：模块B在加载过程中又遇到require('A')，此时模块A尚未完全加载完成，但Node.js会返回一个已部分加载的模块A对象给模块B，模块B继续加载并执行。
3. 模块B加载完成：模块B加载完成后，控制权返回给模块A，模块A继续加载并执行剩余部分。

代码示例

1. 模块定义阶段循环依赖示例
   • a.js

console.log('a.js开始加载');
const b = require('./b');
console.log('a.js引用b模块后');
exports.a = 'a的值';
console.log('a.js加载完成');

• b.js

console.log('b.js开始加载');
const a = require('./a');
console.log('b.js引用a模块后');
exports.b = 'b的值';
console.log('b.js加载完成');

• main.js

console.log('main.js开始');
const a = require('./a');
console.log('main.js引用a模块后');
console.log('main.js结束');

• 运行结果
  • 执行node main.js，输出：

main.js开始
a.js开始加载
b.js开始加载
a.js引用b模块后
b.js引用a模块后（这里a模块是部分加载的，exports.a的值还未定义）
b.js加载完成
a.js加载完成
main.js引用a模块后
main.js结束

2. 模块引用阶段循环依赖示例
   • c.js

exports.c1 = 'c1初始值';
const d = require('./d');
exports.c2 = 'c2赋值';
console.log('c.js加载完成');

• d.js

const c = require('./c');
console.log(c.c1); // 这里可以获取到c1初始值
// console.log(c.c2); // 这里获取不到c2，因为c模块还未完全加载完成
exports.d = 'd的值';
console.log('d.js加载完成');

• main2.js

console.log('main2.js开始');
const c = require('./c');
console.log('main2.js引用c模块后');
console.log('main2.js结束');

• 运行结果
  • 执行node main2.js，输出：

main2.js开始
c.js加载完成
d.js加载完成
c1初始值
main2.js引用c模块后
main2.js结束

在这个示例中，模块d在模块c完全加载完成前引用了c，可以获取到c模块已定义的部分属性。