【整理分享】一些node模块相关的面试题及答案（收藏）

node.js缓存和热更新密切相关，我们先简单看下Node.js的模块机制（下图来源于hyj1991大神）。

简单的说就是，require A模块之后，会把A模块放入到缓存里，第二次取的时候就取缓存了，所以你仅仅改变了文件并不会让这个文件重新加载，所以我们就需要把缓存去掉，让这个文件能重新加载。【相关教程推荐：nodejs视频教程、编程教学】

简单地说父模块 A 引入子模块 B 的步骤如下：

• 判断子模块 B 缓存是否存在
• 如果不存在则对 B 进行编译解析
• • 添加 B 模块缓存至 require.cache（其中 key 为模块 B 的全路径）
  • 添加 B 模块引用至父模块 A 的 children 数组中
• 如果存在，判断父模块 A 的 children 数组中是否存在 B，如不存在则添加 B 模块引用。

所以在node.js做热更新是十分麻烦的，一些库做的也不够好。这个问题的终极解决方案是借助一些第三方工具，例如k8s，k8s可以轻松实现滚动升级，也就是如果要做热更新，k8s会把新的服务起起来，然后把流量切换到新的服务上（pod上），然后老服务再关闭。

不过热更新 json 之类的配置文件的话, 还是可以简单的实现的, 可以直接存到后端的数据库里，这样就避免node.js的缓存问题了。

模块机制

模块机制太常见的问题了，下面我们需要搞清楚什么是commonjs的实现原理。

模块机制详细分析文章可以参考我之前写的一篇文章NodeJS有难度的面试题，你能答对几个？,最开始就讨论了commonjs的模块机制。

我们这里粘贴一下我之前对于模块机制的讨论：

1.1 请介绍一下node里的模块是什么

Node中，每个文件模块都是一个对象，它的定义如下：

function Module(id, parent) {
  this.id = id;
  this.exports = {};
  this.parent = parent;
  this.filename = null;
  this.loaded = false;
  this.children = [];
}

module.exports = Module;

var module = new Module(filename, parent);

所有的模块都是 Module 的实例。可以看到，当前模块（module.js）也是 Module 的一个实例。

1.2 请介绍一下require的模块加载机制

这道题基本上就可以了解到面试者对Node模块机制的了解程度 基本上面试提到

1、先计算模块路径 2、如果模块在缓存里面，取出缓存 3、加载模块 4、的输出模块的exports属性即可

// require 其实内部调用 Module._load 方法
Module._load = function(request, parent, isMain) {
  //  计算绝对路径
  var filename = Module._resolveFilename(request, parent);

  //  第一步：如果有缓存，取出缓存
  var cachedModule = Module._cache[filename];
  if (cachedModule) {
    return cachedModule.exports;

  // 第二步：是否为内置模块
  if (NativeModule.exists(filename)) {
    return NativeModule.require(filename);
  }
  
  
  // 第三步：生成模块实例，存入缓存
  // 这里的Module就是我们上面的1.1定义的Module
  var module = new Module(filename, parent);
  Module._cache[filename] = module;

  
  // 第四步：加载模块
  // 下面的module.load实际上是Module原型上有一个方法叫Module.prototype.load
  try {
    module.load(filename);
    hadException = false;
  } finally {
    if (hadException) {
      delete Module._cache[filename];
    }
  }

  // 第五步：输出模块的exports属性
  return module.exports;
};

接着上一题继续发问

1.3 加载模块时，为什么每个模块都有__dirname,__filename属性呢，new Module的时候我们看到1.1部分没有这两个属性的，那么这两个属性是从哪里来的

// 上面(1.2部分)的第四步module.load(filename)
// 这一步，module模块相当于被包装了，包装形式如下
// 加载js模块，相当于下面的代码（加载node模块和json模块逻辑不一样）
(function (exports, require, module, __filename, __dirname) {
  // 模块源码
  // 假如模块代码如下
  var math = require('math');
  exports.area = function(radius){
      return Math.PI * radius * radius
  }
});

也就是说，每个module里面都会传入__filename, __dirname参数，这两个参数并不是module本身就有的，是外界传入的

1.4 我们知道node导出模块有两种方式，一种是exports.xxx=xxx和Module.exports={}有什么区别吗

exports其实就是module.exports 其实1.3问题的代码已经说明问题了，接着我引用廖雪峰大神的讲解，希望能讲的更清楚

module.exports vs exports

很多时候，你会看到，在Node环境中，有两种方法可以在一个模块中输出变量：

方法一：对module.exports赋值：

// hello.js

function hello() {
    console.log('Hello, world!');
}

function greet(name) {
    console.log('Hello, ' + name + '!');
}

module.exports = {
    hello: hello,
    greet: greet
};

方法二：直接使用exports：

// hello.js

function hello() {
    console.log('Hello, world!');
}

function greet(name) {
    console.log('Hello, ' + name + '!');
}

function hello() {
    console.log('Hello, world!');
}

exports.hello = hello;
exports.greet = greet;

但是你不可以直接对exports赋值：

// 代码可以执行，但是模块并没有输出任何变量:
exports = {
    hello: hello,
    greet: greet
};

如果你对上面的写法感到十分困惑，不要着急，我们来分析Node的加载机制：

首先，Node会把整个待加载的hello.js文件放入一个包装函数load中执行。在执行这个load()函数前，Node准备好了module变量：

var module = {
    id: 'hello',
    exports: {}
};
load()函数最终返回module.exports：

var load = function (exports, module) {
    // hello.js的文件内容
    ...
    // load函数返回:
    return module.exports;
};

var exportes = load(module.exports, module);

也就是说，默认情况下，Node准备的exports变量和module.exports变量实际上是同一个变量，并且初始化为空对象{}，于是，我们可以写：

exports.foo = function () { return 'foo'; };
exports.bar = function () { return 'bar'; };

也可以写：

module.exports.foo = function () { return 'foo'; };
module.exports.bar = function () { return 'bar'; };

换句话说，Node默认给你准备了一个空对象{}，这样你可以直接往里面加东西。

但是，如果我们要输出的是一个函数或数组，那么，只能给module.exports赋值：

module.exports = function () { return 'foo'; };

给exports赋值是无效的，因为赋值后，module.exports仍然是空对象{}。

结论 如果要输出一个键值对象{}，可以利用exports这个已存在的空对象{}，并继续在上面添加新的键值；

如果要输出一个函数或数组，必须直接对module.exports对象赋值。

所以我们可以得出结论：直接对module.exports赋值，可以应对任何情况：

module.exports = {
    foo: function () { return 'foo'; }
};

或者：

module.exports = function () { return 'foo'; };

最终，我们强烈建议使用module.exports = xxx的方式来输出模块变量，这样，你只需要记忆一种方法。

上下文 Vm模块

通过上面的问题，面试官又抛出一个问题，每个require的js文件，作用域如何保证独立呢？

其实每一个require的js文件，本身就是一个字符串, 文件是不是字符串嘛，所以我们需要一种机制能够把字符串编译为可以运行的javascript语言。

实际上从上面的讨论我们知道，require会把引入的js包裹在function中，所以它的作用域天然就是独立的。

接着讲本章的vm模块，vm模块和function都可以建立自己独立的作用域，并且vm、function、eval还可以把字符串当做目标代码执行。所以这三者的区别就需要面试者了解。

• eval
• Function
• vm

eval、Function，在执行目标代码时，会有一个最大的问题就是安全性，无论如何目标代码不能影响我正常的服务，也就是说，这个执行环境得是一个沙盒环境，而eval显然并不具备这个能力。如果需要一段不信任的代码放任它执行，那么不光服务，整个服务器的文件系统、数据库都暴露了。甚至目标代码会修改eval函数原型，埋入陷阱等等。

function也有一个安全问题就是可以修改全局变量，所有这种new Function的代码执行时的作用域为全局作用域，不论它的在哪个地方调用的，它访问的都是全局变量。

所以也有一定的安全隐患，接下来我们的主角vm模块登场。

安全性

使用vm的模块会比eval更为安全，因为vm模块运行的脚本完全无权访问外部作用域（或自行设置一个有限的作用域）。 脚本仍在同一进程中运行，因此为了获得最佳安全性。当然你可以给上下文传入一些通用的API方便开发：

vm.runInNewContext(`
  const util = require(‘util’);
  console.log(util);
`, {
  require: require,
  console: console
});

此外，另一个开源库vm2针对vm的安全性等方面做了更多的提升，vm2。避免了一些运行脚本有可能“逃出”沙盒运行的边缘情况，语法也跟易于上手，很推荐使用。

包管理

npm的包管理机制你一定要了解，不仅仅是node需要，我们前端浏览器项目本身也会引用很多第三方模块。面试必备知识点。

下图摘自抖音前端团队的npm包管理机制

本图如果你理解的话，后面的内容就不用看了。

讲npm install 要从嵌套结构讲起

嵌套结构

在 npm 的早期版本中，npm 处理依赖的方式简单粗暴，以递归的方式，严格按照 package.json 结构以及子依赖包的 package.json 结构将依赖安装到他们各自的 node_modules 中。

如下图：这样的方式优点很明显， node_modules 的结构和 package.json 结构一一对应，层级结构明显，并且保证了每次安装目录结构都是相同的。

从上图这种情况，我们不难得出嵌套结构拥有以下缺点：

• 在不同层级的依赖中，可能引用了同一个模块，导致大量冗余
• 在 Windows 系统中，文件路径最大长度为260个字符，嵌套层级过深可能导致不可预知的问题

扁平结构

2016 年，yarn 诞生了。yarn 解决了 npm 几个最为迫在眉睫的问题：

• 安装太慢（加缓存、多线程）
• 嵌套结构（扁平化）
• 无依赖锁（yarn.lock）
• yarn 带来对的扁平化结构：

如下图，我们简单看下什么是扁平化的结构：

没错，这就是扁平化依赖管理的结果。相比之前的嵌套结构，现在的目录结构类似下面这样: 假如之前嵌套的结构如下：

node_modules
├─ a
|  ├─ index.js
|  |- node_modules -└─ b
|  |                ├─ index.js
|  |                └─ package.json
|  └─ package.json

那么扁平化处理以后，就编程下面这样，被拍平了

node_modules
├─ a
|  ├─ index.js
|  └─ package.json
└─ b
   ├─ index.js
   └─ package.json

但是扁平化的结构又会引出新的问题：

最主要的就是依赖结构的不确定性！

啥意思，我就懒得画图了，拿网上的一个例子来说：

想象一下有一个 library-a，它同时依赖了 library-b、c、d、e：

而 b 和 c 依赖了 f@1.0.0，d 和 e 依赖了 f@2.0.0：

这时候，node_modules 树需要做出选择了，到底是将 f@1.0.0 还是 f@2.0.0 扁平化，然后将另一个放到嵌套的 node_modules 中？

答案是：具体做那种选择将是不确定的，取决于哪一个 f 出现得更靠前，靠前的那个将被扁平化。

还有一个问题就是幽灵依赖，明明只安装a包，你却可以引用b包，因为a引用了b，并且扁平化处理了。

lock文件

这就是为啥要有lock文件的原因，lock文件可以保证安装包的扁平化结构的稳定。

使用新的npm包管理工具？

pnpm? 可以简单介绍一下为啥它能解决上面扁平化结构和幽灵依赖的问题。

补充问题

• a.js 和 b.js 两个文件互相 require 是否会死循环? 双方是否能导出变量? 如何从设计上避免这种问题?

答：不会, 先执行的导出其 未完成的副本, 通过导出工厂函数让对方从函数去拿比较好避免. 模块在导出的只是 var module = { exports: {...} }; 中的 exports。以下摘自阮一峰老师的博客：

CommonJS模块的重要特性是加载时执行，即脚本代码在require的时候，就会全部执行。CommonJS的做法是，一旦出现某个模块被"循环加载"，就只输出已经执行的部分，还未执行的部分不会输出。

让我们来看，官方文档里面的例子。脚本文件a.js代码如下。

exports.done = false;
var b = require('./b.js');
console.log('在 a.js 之中，b.done = %j', b.done);
exports.done = true;
console.log('a.js 执行完毕');

上面代码之中，a.js脚本先输出一个done变量，然后加载另一个脚本文件b.js。注意，此时a.js代码就停在这里，等待b.js执行完毕，再往下执行。

再看b.js的代码。

exports.done = false;
var a = require('./a.js');
console.log('在 b.js 之中，a.done = %j', a.done);
exports.done = true;
console.log('b.js 执行完毕');

上面代码之中，b.js执行到第二行，就会去加载a.js，这时，就发生了"循环加载"。系统会去a.js模块对应对象的exports属性取值，可是因为a.js还没有执行完，从exports属性只能取回已经执行的部分，而不是最后的值。

a.js已经执行的部分，只有一行。

exports.done = false; 因此，对于b.js来说，它从a.js只输入一个变量done，值为false。

然后，b.js接着往下执行，等到全部执行完毕，再把执行权交还给a.js。于是，a.js接着往下执行，直到执行完毕。我们写一个脚本main.js，验证这个过程。

var a = require('./a.js');
var b = require('./b.js');
console.log('在 main.js 之中, a.done=%j, b.done=%j', a.done, b.done);

执行main.js，运行结果如下。

$ node main.js

在 b.js 之中，a.done = false
b.js 执行完毕
在 a.js 之中，b.done = true
a.js 执行完毕
在 main.js 之中, a.done=true, b.done=true

上面的代码证明了两件事。一是，在b.js之中，a.js没有执行完毕，只执行了第一行。二是，main.js执行到第二行时，不会再次执行b.js，而是输出缓存的b.js的执行结果，即它的第四行。

exports.done = true;

ES6模块的循环加载

ES6模块的运行机制与CommonJS不一样，它遇到模块加载命令import时，不会去执行模块，而是只生成一个引用。等到真的需要用到时，再到模块里面去取值。

因此，ES6模块是动态引用，不存在缓存值的问题，而且模块里面的变量，绑定其所在的模块。请看下面的例子。

// m1.js
export var foo = 'bar';
setTimeout(() => foo = 'baz', 500);

// m2.js
import {foo} from './m1.js';
console.log(foo);
setTimeout(() => console.log(foo), 500);

上面代码中，m1.js的变量foo，在刚加载时等于bar，过了500毫秒，又变为等于baz。

让我们看看，m2.js能否正确读取这个变化。

$ babel-node m2.js

bar
baz

上面代码表明，ES6模块不会缓存运行结果，而是动态地去被加载的模块取值，以及变量总是绑定其所在的模块。

这导致ES6处理"循环加载"与CommonJS有本质的不同。ES6根本不会关心是否发生了"循环加载"，只是生成一个指向被加载模块的引用，需要开发者自己保证，真正取值的时候能够取到值。

请看下面的例子（摘自 Dr. Axel Rauschmayer 的《Exploring ES6》）。

// a.js
import {bar} from './b.js';
export function foo() {
  bar();  
  console.log('执行完毕');
}
foo();

// b.js
import {foo} from './a.js';
export function bar() {  
  if (Math.random() > 0.5) {
    foo();
  }
}

按照CommonJS规范，上面的代码是没法执行的。a先加载b，然后b又加载a，这时a还没有任何执行结果，所以输出结果为null，即对于b.js来说，变量foo的值等于null，后面的foo()就会报错。

但是，ES6可以执行上面的代码。

$ babel-node a.js

执行完毕

a.js之所以能够执行，原因就在于ES6加载的变量，都是动态引用其所在的模块。只要引用是存在的，代码就能执行。

• 如果 a.js require 了 b.js, 那么在 b 中定义全局变量 t = 111 能否在 a 中直接打印出来?

会，作用域链的嘛。。。。

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