【NodeJs-5天学习】第二天篇④ ——项目模块化

面向读者群体

• ❤️ 电子物联网专业同学，想针对硬件功能构造简单的服务器，不需要学习专业的服务器开发知识 ❤️
• ❤️ 业余爱好物联网开发者，有简单技术基础，想针对硬件功能构造简单的服务器❤️

技术要求

• 有HTML、CSS、JavaScript基础更好，当然也没事，就直接运行实例代码学习

专栏介绍

• 通过简短5天时间的渐进式学习NodeJs，可以了解到基本的服务开发概念，同时可以学习到npm、内置核心API（FS文件系统操作、HTTP服务器、Express框架等等），最终能够完成基本的web开发，而且能够部署到公网访问。

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1. 前言

前面在讲解很多工程代码的时候，基本上都会把所有代码写在了一个js文件里面。这在编程领域肯定是无法接受的。这就需要我们对项目代码进行分层、拆分模块等等。
用一句话来说就是如何对代码结构进行优化。

本篇我们会基于express项目讲解如何做合理拆分。

【NodeJs-5天学习】第二天篇③ ——Express Web框架 和 中间件

2. 模块化

2.1 模块化概念

模块化是指解决一个复杂问题时，自顶向下逐层把系统划分成若干模块的过程。对于整个系统来说，模块是可组合、分解和更换的单元。

举个例子：

现代社会人手一个智能手机，从手机上来看，可以分为电路板、液晶屏、手机壳、充电器、电池、耳机等等模块，这些模块可以组合成一台手机，同时如果其中某一个模块坏了也可以直接更换。这就是模块化带来的好处。

2.2 编程领域中的模块化

编程领域中的模块化，就是遵守固定的规则，把一个大文件拆成独立并互相依赖的多个小模块。

把代码进行模块化拆分的好处：

• ① 提高了代码的复用性
• ② 提高了代码的可维护性
• ③ 可以实现按需加载

但是需要注意。拆分尽可能围绕单一功能去思考，不要为了拆分而拆分。

2.3 模块化规范

模块化规范就是对代码进行模块化的拆分与组合时，需要遵守的那些规则。

• 使用什么样的语法格式来引用模块
• 在模块中使用什么样的语法格式向外暴露成员

规范：

• 大家都遵守同样的模块化规范写代码，降低了沟通的成本，极大方便了各个模块之间的相互调用，利人利己。

3. Node.js中的模块化

3.1 模块分类

Node.js 中根据模块来源的不同，将模块分为了 3 大类，分别是：

• 内置模块
  内置模块是由 Node.js 官方提供的，在我们初次安装NodeJs环境时就可以直接使用的，例如 fs、path、http 等
• 第三方模块
  由第三方开发出来的模块，并非官方提供的内置模块，也不是用户创建的自定义模块，使用前需要先下载，例如 express、body-parser、moment等等，这个可以理解为npm平台所支持的所有模块。
• 自定义模块
  用户创建的每个 .js 文件，都是自定义模块。

3.2 模块加载

任意模块的加载都是通过 require方法，包括 加载需要的内置模块、用户自定义模块、第三方模块进行使用。

// 1.加载内置的 fs 模块
const fs = require('fs')

// 2.加载用户的自定义模块
// 注意：在使用 require 加载用户自定义模块期间，
// 可以省略 .js 的后缀名
const custom = require('./custom.js')

// 3.加载第三方模块 
const moment = require('moment')

注意：

• 使用 require()方法加载其它模块，会执行被加载模块中的代码
• 使用 require()方法加载用户自定义模块，可以省略 .js 后缀名

示例代码：

• test_module.js

// 注意：在使用 require 加载用户自定义模块期间，
// 可以省略 .js 的后缀名
const m1 = require('./module1.js')
console.log(m1)

• module1.js

// 当前这个文件，就是一个用户自定义模块
console.log('加载了这个用户自定义模块')

3.3 模块作用域

和函数作用域类似，在自定义模块中定义的变量、方法等成员，只能在当前模块内被访问，这种模块级别的访问限制，叫做模块作用域。

修改module1.js代码：

// 当前这个文件，就是一个用户自定义模块
console.log('加载了这个用户自定义模块')

// 1.在模块作用域中定义变量
const username = '单片机菜鸟'

// 2.在模块作用域中定义函数
function sayHello(){
    console.log('大家好，我是' + username)
}

模块作用域的好处：

• 防止了全局变量污染的问题

3.4 向外共享模块作用域中的成员

3.4.1 module对象

在每个.js自定义模块中都有一个module对象，它里面存储了和当前模块有关的信息，打印如下：

// 当前这个文件，就是一个用户自定义模块
console.log('加载了这个用户自定义模块')

// 1.在模块作用域中定义变量
const username = '单片机菜鸟'

// 2.在模块作用域中定义函数
function sayHello(){
    console.log('大家好，我是' + username)
}

// 打印当前module对象
console.log(module)

特别注意exports属性，目前它是空对象。

3.4.2 module.exports对象

• 在自定义模块中，可以使用module.exports对象，将模块内的成员共享出去，供外界使用。
• 在一个自定义模块中，默认情况下， module.exports = {}
• 外界用 require()方法导入自定义模块时，得到的就是 module.exports 所指向的对象。

3.4.3 共享成员时的注意点

使用 require()方法导入模块时，导入的结果，永远以 module.exports最终指向的对象为准。

案例1：

// 当前这个文件，就是一个用户自定义模块
console.log('加载了这个用户自定义模块')

// 1.在模块作用域中定义变量
const username = '单片机菜鸟'

// 2.在模块作用域中定义函数
function sayHello(){
    console.log('大家好，我是' + username)
}

// 打印当前module对象
console.log(module)

module.exports = {
    username,
    sayHello
}

调整一下代码：

// 当前这个文件，就是一个用户自定义模块
console.log('加载了这个用户自定义模块')

// 1.在模块作用域中定义变量
const username = '单片机菜鸟'

// 2.在模块作用域中定义函数
function sayHello(){
    console.log('大家好，我是' + username)
}

// 打印当前module对象
console.log(module)

module.exports = {
    username,
    sayHello
}

module.exports = {
    
}

永远以 module.exports最终指向的对象为准。

3.4.4 exports对象

为了简化向外共享成员的代码，Node 提供了exports对象。默认情况下，exports 和 module.exports 指向同一个对象。最终共享的结果，还是以module.exports指向的对象为准。

时刻谨记，require()模块时，得到的永远是 module.exports指向的对象。原则上不要同时操作exports和 module.exports两个对象，了解接口。

3.5 Node.js 中的模块化规范

Node.js遵循了 CommonJS 模块化规范，CommonJS规定了模块的特性和各模块之间如何相互依赖。

CommonJS规定：

• ① 每个模块内部，module变量代表当前模块。
• ②module变量是一个对象，它的 exports 属性（即 module.exports）是对外的接口。
• ③ 加载某个模块，其实是加载该模块的 module.exports 属性。require() 方法用于加载模块。

3.6 模块的加载机制

3.6.1 优先从缓存中加载

模块在第一次加载后会被缓存。 这也意味着多次调用 require()不会导致模块的代码被执行多次。

注意：不论是内置模块、用户自定义模块、还是第三方模块，它们都会优先从缓存中加载，从而提高模块的加载效率。

3.6.2 内置模块的加载机制

内置模块是由 Node.js官方提供的模块，内置模块的加载优先级最高。

例如：require(‘fs’)始终返回内置的 fs 模块，即使在 node_modules目录下有名字相同的包也叫做fs

3.6.3 自定义模块的加载机制

使用require()加载自定义模块时，必须指定以./或 ../开头的路径标识符。在加载自定义模块时，如果没有指定./或…/这样的路径标识符，则 node会把它当作内置模块或第三方模块进行加载。

同时，在使用 require()导入自定义模块时，如果省略了文件的扩展名，则Node.js会按顺序分别尝试加载以下的文件：

• ① 按照确切的文件名进行加载
• ② 补全 .js 扩展名进行加载
• ③ 补全 .json 扩展名进行加载
• ④ 补全 .node 扩展名进行加载
• ⑤ 加载失败，终端报错

3.6.4 第三方模块的加载机制

如果传递给 require()的模块标识符不是一个内置模块，也没有以 ./ 或 …/开头，则Node.js 会从当前模块的父目录开始，尝试从/node_modules文件夹中加载第三方模块。

如果没有找到对应的第三方模块，则移动到再上一层父目录中，进行加载，直到文件系统的根目录。

例如，假设在C:\Users\260\project\foo.js文件里调用了require(‘tools’)，则 Node.js会按以下顺序查找：

• ①C:\Users\260\project\node_modules\tools （当前工程目录）
• ② C:\Users\260\node_modules\tools（上一级目录）
• ③ C:\Users\node_modules\tools（上一级目录）
• ④ C:\node_modules\tools（上一级目录）

4. Express项目组件化

4.1 路由模块 —— router.js

const express = require("express")

// 创建路由对象
const router = express.Router();

router.get('/api/test1', (req, res) => {
  console.log("请求：GET /api/test1")
  // 获取 URL 中携带的查询参数
  console.log(req.query)
  res.send("/api/test1 get OK")
})

router.post('/api/test1', (req, res) => {
  console.log("请求：POST /api/test1")
  // 获取 请求体 中携带的内容
  console.log(req.body)
  res.send("/api/test1 Post OK")
})

router.get('/api/test2', (req, res) => {
  console.log("请求：GET /api/test2")
  // 获取 URL 中携带的查询参数
  console.log(req.query)
  res.send("/api/test2 get OK")
})

router.post('/api/test2', (req, res) => {
  console.log("请求：POST /api/test2")
  // 获取 请求体 中携带的内容
  console.log(req.body)
  res.send("/api/test2 Post OK")
})

// all可以匹配任何提交方式 兜底方案
router.all('*',(req,res)=>{
    // 做一个其它比较友好界面 响应给浏览器
     console.log('页面还没完成，请等待...')
     res.send('页面还没完成，请等待...')
})

// 4、向外导出路由对象
module.exports = {
    router
}

4.2 Express服务模块 —— express_module.js

// 1. 导入 express
const express = require('express')
const {getIPAdress} = require('../utils/utils.js')
const bodyParser = require('body-parser')
const {router} = require('../router/router.js')

// 2. 创建 web 服务器
const app = express()
const port = 8266 // 端口号                 
const myHost = getIPAdress(); // 获取本机IP地址

// 3.注册中间件，处理业务逻辑
// 注意：中间件注入顺序，必须严格区分  
// - 1、预处理中间件（排在最前面）
// - 2、路由中间件（中间位置,路由分为API路由和静态文件路由）
// - 3、错误处理中间件（兜底,专门用于捕获整个项目发生的异常错误，防止项目奔溃,必须注册在所有路由之后）

/*********************** 预处理中间件 *************************/

// 解析JSON格式的请求体数据 （post请求：application/json）
app.use(bodyParser.json());
// 解析 URL-encoded 格式的请求体数据（表单 application/x-www-form-urlencoded）
app.use(bodyParser.urlencoded({ extended: true }));
/*********************** 预处理中间件 *************************/

/*********************** 路由中间件 *************************/
// 注入API路由中间件
app.use(router);
// app.use('/api', router) // 添加/api 访问前缀

// 注入静态路由中间件，快速托管静态资源的中间件，比如 HTML文件、图片、CSS等
app.use(express.static('web'))
/*********************** 路由中间件 *************************/

/*********************** 错误处理中间件 *************************/
app.use((err, req, res, next) => {
  console.error('出现异常：' + err.message)
  res.send('Error: 服务器异常，请耐心等待！')
})
/*********************** 错误处理中间件 *************************/

// 4.调用 app.listen(端口号， 启动成功后的回调函数) ，启动服务器
app.listen(port, () => {
  console.log("express 服务器启动成功 http://"+ myHost +":" + port);
})

4.3 服务器入口模块 —— app_server.js

// 整个app的入口函数

// 1. 导入 express
const express = require('./server/express_module.js')

5.总结

篇④主要是介绍模块化的规则以及注意事项，目的是为了做代码结构优化。最后就以express项目为例进行实验性验证。