本文翻譯自 Lazlojuly 的 are-node-js-modules-singletons。

本文從屬于筆者的NodeJS入門與***實踐中的NodeJS 基礎系列文章，包括NodeJS 入門、NodeJS 模塊導出與解析、NodeJS IOStream、NodeJS HTTPS這幾部分。

筆者之前在使用require導入模塊時，特別是在導入有狀態的模塊時，筆者會考慮其是否在多次導入情況下依然保持單例特性，或者說對于同一個文件在不同路徑下導入時，是否能夠識別為一致?本文即是對該特性進行解析。

 NodeJS的模塊默認情況下是單例性質的，不過其并不能保證如我們編程時設想的那樣一定是單例，根據NodeJS的官方文檔中描述，某個模塊導入是否為單例受以下兩個因素的影響:

• Node 模塊的緩存機制是大小寫敏感的，譬如如果你require('/foo')與require('/FOO')會返回兩個不同的對象，盡管你的foo與FOO是完全相同的文件。
• 模塊是基于其被解析得到的文件名進行緩存的，鑒于不同的模塊會依賴于其被調用的路徑進行緩存鑒別，因此并不能保證你使用require('foo')會永遠返回相同的對象，可能會根據不同的文件路徑得到不同的對象。

創建新的NodeJS模塊

根據NodeJS文檔所述，文件和模塊是一一對應的關系。這個也是解釋上文提及的模塊緩存機制的基礎，我們首先創建一個簡單的模塊:

// counter.js  
 
let value = 0 
 
module.exports = { 
  increment: () => value++, 
  get: () => value, 
} 

 在counter.js中我們創建了某個私有變量，并且只能通過公共的increment與get方法進行操作。在應用中我們可以如下方法使用該模塊: 

// app.js 
const counter = require(‘./counter.js’) 
 
counter.increment() 
counter.increment() 
 
console.log(counter.get()) // prints 2 
console.log(counter.value) // prints undefined as value is private  

Module Caching

NodeJS會在***次導入某個模塊之后將該模塊進行緩存，在官方文檔中有如下描述:

Every call to require(‘foo’) will get exactly the same object returned, if it would resolve to the same file.

我們也可以通過如下簡單的例子來驗證這句話: 

// app-singleton.js 
 
const counter1 = require(‘./counter.js’) 
const counter2 = require(‘./counter.js’) 
 
counter1.increment() 
counter1.increment() 
counter2.increment() 
 
console.log(counter1.get()) // prints 3 
console.log(counter2.get()) // also prints 3  

可以看出盡管我們兩次導入了該模塊，但是還是指向了同一個對象。不過并不是每次我們導入同一個模塊時，都會得到相同的對象。在NodeJS中，模塊對象有個內置的方法:Module._resolveFilename()，其負責尋找require中合適的模塊，在找到正確的文件之后，會根據其文件名作為緩存的鍵名。官方的搜索算法偽代碼為: 

require(X) from module at path Y 
1. If X is a core module, 
   a. return the core module 
   b. STOP 
2. If X begins with './' or '/' or '../' 
a. LOAD_AS_FILE(Y + X) 
      1. If X is a file, load X as JavaScript text.  STOP 
      2. If X.js is a file, load X.js as JavaScript text.  STOP 
      3... 
      4... 
b. LOAD_AS_DIRECTORY(Y + X) 
      1. If X/package.json is a file, 
         a. Parse X/package.json, and look for "main" field. 
         b. let M = X + (json main field) 
         c. LOAD_AS_FILE(M) 
      2. If X/index.js is a file, load X/index.js as JS text.  STOP 
      3... 
      4... 
3. LOAD_NODE_MODULES(X, dirname(Y)) 
4. THROW "not found"  

簡單來說，加載的邏輯或者說優先級為:

• 優先判斷是不是核心模塊
• 如果不是核心模塊則搜索node_modules
• 否則在相對路徑中進行搜索

解析之后的文件名可以根據module對象或得到: 

// counter-debug.js 
 
console.log(module.filename) // prints absolute path to counter.js 
console.log(__filename) // prints same as above 
// i get: "/Users/laz/repos/medium/modules/counter-debug.js" 
 
let value = 0 
 
module.exports = { 
  increment: () => value++, 
  get: () => value,  

在上述的例子中我們可以看出，解析得到的文件名即使被加載模塊的絕對路徑。而根據文件與模塊一一映射的原則，我們可以得出下面兩個會破壞模塊導入單例性的特例。

Case Sensitivity

在大小寫敏感的文件系統中或者操作系統中，不同的解析之后的文件可能會指向相同的文件，但是其緩存鍵名會不一致，即不同的導入會生成不同的對象。 

// app-no-singleton-1.js 
const counter1 = require('./counter.js') 
const counter2 = require('./COUNTER.js') 
 
counter1.increment() 
console.log(counter1.get()) // prints 1 
console.log(counter2.get()) // prints 0, not same object as counter1 
 
/*  
We have two different resolved filenames: 
- “Users/laz/repos/medium/modules/counter.js” 
- “Users/laz/repos/medium/modules/COUNTER.js” 
*/  

在上面的例子中，我們分別用counter、COUNTER這僅僅是大小寫不同的方式導入相同的某個文件，如果是在某個大小寫敏感的系統中，譬如UBUNTU中會直接拋出異常:

 解析為不同的文件名

當我們使用require(x)并且x不屬于核心模塊時，其會自動搜索node_modules文件夾。而在npm3之前，項目會以嵌套的方式安裝依賴。因此當我們的項目依賴module-a與module-b，并且module-a與module-b也相互依賴時，其會生成如下文件路徑格式: 

// npm2 installed dependencies in nested way 
app.js 
package.json 
node_modules/ 
|---module-a/index.js 
|---module-b/index.js 
    |---node_modules 
        |---module-a/index.js  

這樣的話，我們對于同一個模塊就有兩個副本，那當我們在應用中導入module-a時，豈會載入如下文件: 

 // app.js 
const moduleA = require(‘module-a’) 
loads: “/node_modules/module-a/index.js”  

而從module-b中載入module-a時，其載入的是如下文件: 

 // /node_modules/module-b/index.js 
const moduleA = require(‘module-a’) 
loads “/node_modules/module-b/node_modules/module-a/index.js”  

不過在npm3之后，其以扁平化方式進行文件加載，其文件目錄結構如下所示: 

 // npm3 flattens secondary dependencies by installing in same folder 
app.js 
package.json 
node_modules/ 
|---module-a/index.js 
|---module-b/index.js  

不過此時就存在另一個場景，即我們應用本身依賴module-a@v1.1與module-b，而module-b又依賴于module-a@v1.2，在這種情況下還是會采用類似于npm3之前的嵌套式目錄結構。這樣的話對于module-a一樣會產生不同的對象，不過此時本身就是不同的文件了，因此相互之間不會產生沖突。