面试题：JavaScript之Node.js中CommonJS模块系统的加载机制

Question

阐述Node.js中CommonJS模块系统的模块加载过程，包括如何处理循环依赖，以及模块缓存是如何工作的。请结合具体代码示例说明循环依赖场景下的表现和解决方法。

Answer 1

CommonJS模块系统的模块加载过程

1. 路径解析：当使用require引入模块时，Node.js首先会根据传入的参数解析模块路径。如果是核心模块（如fs、http等），直接加载核心模块。如果是相对路径（以./或../开头）或绝对路径，会按照文件系统路径查找模块文件。如果是第三方模块，会在node_modules目录中查找。
2. 文件定位：找到模块文件后，根据文件扩展名确定加载方式。.js文件会被解析为JavaScript代码，.json文件会被解析为JSON数据，.node文件会被作为C++插件加载。如果没有扩展名，Node.js会依次尝试添加.js、.json、.node扩展名进行查找。
3. 模块编译：对于JavaScript模块，会将模块代码包装在一个函数中，这个函数的参数为exports、require、module、__filename、__dirname。通过这种方式，每个模块都有自己独立的作用域，避免变量污染。然后执行这个包装后的函数，模块的导出内容会被添加到exports对象上。

循环依赖处理

在循环依赖场景下，Node.js会先加载被依赖模块的部分内容，然后返回一个不完整的模块对象。当被依赖模块执行完毕后，该模块对象才会完整。

模块缓存工作原理

Node.js使用一个全局的缓存对象来存储已经加载过的模块。当使用require加载模块时，首先会检查缓存中是否已经存在该模块。如果存在，直接返回缓存中的模块导出对象，而不会再次加载和执行模块代码。这样可以提高模块加载效率，避免重复加载。

代码示例说明循环依赖场景下的表现和解决方法

假设有两个模块a.js和b.js，它们相互依赖。

a.js

console.log('a.js starting');
const b = require('./b');
console.log('a.js requiring b');
exports.message = 'Hello from a';
console.log('a.js finished');

b.js

console.log('b.js starting');
const a = require('./a');
console.log('b.js requiring a');
exports.message = 'Hello from b';
console.log('b.js finished');

main.js

console.log('main.js starting');
const a = require('./a');
console.log('main.js requiring a');
const b = require('./b');
console.log('main.js requiring b');
console.log(a.message);
console.log(b.message);
console.log('main.js finished');

表现：

1. 当运行main.js时，a.js开始加载，然后a.js尝试加载b.js。
2. b.js开始加载，b.js又尝试加载a.js。由于a.js正在加载中，Node.js会返回一个不完整的a模块对象给b.js。
3. b.js继续执行，完成加载并导出。
4. a.js继续执行，完成加载并导出。
5. main.js继续执行，获取到完整的a和b模块对象并输出信息。

解决方法： 尽量避免循环依赖。如果无法避免，可以将相互依赖的部分提取到一个独立的模块中，减少模块之间的直接循环引用。例如：

shared.js

exports.commonData = 'This is common data';

a.js

console.log('a.js starting');
const shared = require('./shared');
const b = require('./b');
console.log('a.js requiring b');
exports.message = 'Hello from a';
console.log('a.js finished');

b.js

console.log('b.js starting');
const shared = require('./shared');
const a = require('./a');
console.log('b.js requiring a');
exports.message = 'Hello from b';
console.log('b.js finished');

这样通过shared.js模块，减少了a.js和b.js之间的直接循环依赖。