【整理分享】一些node模块相关的面试题及答案(
本篇文章给大家整分享一些关于node模块的面试题,希望帮助你快速了解常见的模块问题的坑点,顺利通过面试。
热更新
如何在不重启 node 进程的情况下热更新一个 js/json 文件? 这个问题本身是否有问题?
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
- 添加 B 模块缓存至
- 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;登录后复制
var module = new Module(filename, parent);登录后复制
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); } /********************************这里注意了**************************/ // 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; /********************************这里注意了**************************/ // 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; };登录后复制
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 } });登录后复制
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 };登录后复制
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;登录后复制
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 };登录后复制
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);登录后复制
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'; };登录后复制
也可以写:
module.exports.foo = function () { return 'foo'; }; module.exports.bar = function () { return 'bar'; };登录后复制
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'; };登录后复制登录后复制
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'; } };登录后复制
或者:
module.exports = function () { return 'foo'; };登录后复制登录后复制
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 });登录后复制
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登录后复制
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登录后复制
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');登录后复制
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');登录后复制
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);登录后复制
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登录后复制
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;登录后复制
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);登录后复制
// m2.js import {foo} from './m1.js'; console.log(foo); setTimeout(() => console.log(foo), 500);登录后复制
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登录后复制
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();登录后复制
// b.js import {foo} from './a.js'; export function bar() { if (Math.random() > 0.5) { foo(); } }登录后复制
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 执行完毕登录后复制
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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