Node.js 中的模块缓存：如何清空 require 缓存以实现模块热重载

各位同仁，下午好！

今天，我们将深入探讨 Node.js 世界中一个既基础又充满挑战的话题：模块缓存（Module Caching）以及如何对其进行管理，尤其是为了实现模块热重载（Hot Module Reloading, HMR）。在现代应用开发中，尤其是在前端领域，HMR 已经成为提高开发效率的基石。然而，当我们将目光转向后端，转向 Node.js 服务器时，由于其独特的模块加载和缓存机制，实现真正意义上的 HMR 并非易事。理解这一机制，并掌握清空 require 缓存的方法，是构建响应式、高效开发环境的关键。

我们将从 Node.js 模块系统的核心工作原理出发，逐步揭示 require 缓存的奥秘。随后，我们将直面清空缓存的挑战，并探索从简单到复杂的各种策略，包括手动删除、递归清除、以及借鉴外部工具和高级技术的思路。最终，我们将通过一个实际的 Node.js 服务器热重载示例，将理论付诸实践。

模块缓存的基石：Node.js 的 require 机制

在 Node.js 中，模块是组织代码的基本单位。当我们使用 require() 函数加载一个模块时，Node.js 并非每次都从文件系统读取并执行该模块的代码。为了提高性能和避免重复工作，Node.js 实现了一个强大的模块缓存机制。

require 函数的工作流程

为了理解缓存，我们首先需要了解 require 函数的完整生命周期。当 require(request) 被调用时，Node.js 内部会执行以下几个主要步骤：

1. 路径解析 (Resolution)：根据 request 字符串（可以是相对路径、绝对路径、模块名），Node.js 会解析出模块的完整文件路径。例如，require('./myModule') 会被解析为 /path/to/current/directory/myModule.js。
2. 缓存检查 (Loading from Cache)：Node.js 会检查其内部的 require.cache 对象。如果解析出的完整文件路径已经作为键存在于 require.cache 中，并且对应的模块对象已经标记为 loaded: true，那么 Node.js 会直接返回该缓存的模块的 exports 对象，而不会重新加载和执行文件。这是性能优化的核心所在。
3. 加载与封装 (Loading and Wrapping)：如果模块不在缓存中，Node.js 将从文件系统读取模块的源代码。然后，它会将模块代码封装在一个函数中，这个函数提供了模块特有的局部变量，如 exports、module、require、__filename 和 __dirname。

   // 模块代码实际上被包裹成类似这样：
   (function (exports, require, module, __filename, __dirname) {
       // 你的模块代码在这里
       // 例如：module.exports = { a: 1 };
   })(exports, require, module, __filename, __dirname);

4. 执行 (Execution)：封装后的模块代码会被执行。在执行过程中，模块可能会通过 module.exports 或 exports 对象导出其公共接口。
5. 缓存 (Caching)：模块执行完毕后，其 module 对象（包含 exports）会被存储到 require.cache 对象中，以其完整文件路径作为键。同时，module.loaded 属性会被设置为 true。
6. 返回 (Return)：最后，require 函数返回缓存中模块的 module.exports 对象。

这个流程确保了每个模块文件在 Node.js 进程的生命周期中只会被加载和执行一次。

require.cache 对象的剖析

require.cache 是一个全局对象，它存储了所有已加载模块的信息。这是一个普通的 JavaScript 对象，我们可以直接访问和操作它。

console.log(typeof require.cache); // object
console.log(require.cache instanceof Object); // true

require.cache 的键是模块的绝对文件路径，值是 Module 类的实例。每个 Module 实例都包含有关该模块的丰富信息：

| 属性 | 类型 | 描述 |
| :———- | :——- | :————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————**Node.js 模块缓存与热重载：深度解析与实践

---

引言：Node.js 模块机制与热重载的困境

在软件开发领域，效率是永恒的追求。对于前端开发者而言，模块热重载（Hot Module Replacement, HMR）已是家常便饭，它极大地缩短了开发周期，让我们可以实时看到代码修改的效果，而无需刷新整个应用。然而，当我们谈论 Node.js 后端应用时，HMR 的实现却显得尤为复杂。这并非因为 Node.js 不支持动态加载，而是因为其核心的模块加载机制——require()——自带了一层强大的缓存。

Node.js 的 require() 缓存机制旨在优化性能和保证模块的单例性。当一个模块首次被 require() 时，Node.js 会解析其路径，加载并执行其代码，然后将结果（通常是 module.exports 对象）存储在 require.cache 中。此后，任何对同一模块的 require() 调用都会直接从缓存中获取，而不会重新加载和执行文件。这种设计对于生产环境来说是高效且可靠的，它确保了模块的初始化逻辑只运行一次，并且避免了不必要的磁盘 I/O 和 CPU 开销。

然而，对于开发环境，这种缓存机制却成了 HMR 的主要障碍。当我们在开发过程中修改了一个模块文件，Node.js 进程并不知道这个文件已经被修改。由于缓存的存在，即使我们再次 require() 相同的模块，Node.js 仍然会返回旧的、已缓存的模块实例。这意味着，要让修改后的代码生效，我们通常需要手动重启整个 Node.js 进程。对于大型应用，每次重启可能需要数秒甚至数十秒，这严重拖慢了开发节奏。

因此，理解 Node.js 的模块缓存机制，并掌握如何“清空”或“绕过”这个缓存，是实现 Node.js 后端热重载的关键。本次讲座将深入探讨这些概念，从 require.cache 的内部结构到各种清除策略，再到更高级的 HMR 实现方案，希望能为大家提供一个全面而实用的视角。

---

第一章：Node.js 模块缓存机制的深层剖析

要有效地管理 require 缓存，我们必须首先对其工作原理有透彻的理解。

1.1 require() 函数的生命周期与缓存点

正如引言中所述，require() 的核心在于其缓存行为。让我们通过一个更详细的步骤分解来精确地定位缓存介入的时机。

1. 标准化路径与模块 ID (Module ID Resolution)
   当你调用 require(request) 时，request 字符串会被解析成一个唯一的模块标识符（通常是模块的绝对路径）。例如，require('./utils/helper') 在 app.js 中被调用时，如果 app.js 位于 /project/src/app.js，那么 helper 模块的 ID 可能是 /project/src/utils/helper.js。

2. 缓存命中检查 (Cache Lookup)
   Node.js 会检查全局对象 require.cache。require.cache 的键就是这些标准化的模块 ID。如果模块 ID 存在于 require.cache 中，并且对应的 Module 对象已经被完全加载（module.loaded === true），则直接返回 require.cache[id].exports。这是最常见的缓存命中情况。

3. 模块加载与创建 (Module Loading & Creation)
   如果缓存未命中，Node.js 会创建一个新的 Module 实例。这个实例会关联到该模块 ID，并被放入 require.cache 中，但此时 module.loaded 仍为 false。

   • 文件读取: 从文件系统读取模块的源代码。
   • 编译: 根据文件扩展名（.js, .json, .node 等）或文件头部的 #! 解释器指令，对源代码进行编译。例如，.js 文件会被编译成 JavaScript 函数。
   • 封装: 将模块代码封装在一个函数中，提供 exports, require, module, __filename, __dirname 等局部变量。

4. 模块执行 (Module Execution)
   封装后的函数被调用执行。在这个阶段，模块中的所有代码都会运行。模块内部通过 module.exports 或 exports 对象定义其对外接口。任何在此阶段产生的副作用（如连接数据库、启动定时器、注册全局事件监听器）都会发生。

5. 更新缓存状态 (Cache State Update)
   模块代码执行完毕后，module.loaded 属性被设置为 true。此时，模块的最终 exports 对象已经确定，并存储在 require.cache[id].exports 中。

6. 返回模块导出 (Return Exports)
   require() 函数返回 module.exports 对象。

总结一下： 缓存是在模块首次加载并成功执行后，将其结果（module.exports）存储起来，并在后续请求时直接返回的过程。

1.2 require.cache 对象的结构与内容

require.cache 是一个强大的内省工具，它允许我们查看当前 Node.js 进程中所有已加载的模块。

示例代码：观察 require.cache

创建一个 main.js 文件：

// main.js
const path = require('path');
const myModule = require('./myModule'); // 第一次加载 myModule
const anotherModule = require('./anotherModule'); // 第一次加载 anotherModule

console.log('--- After initial requires ---');
console.log('Keys in require.cache:', Object.keys(require.cache).length);
// 打印部分缓存键，进行简化展示
Object.keys(require.cache).slice(0, 5).forEach(key => {
    console.log(`- ${key}`);
});

// 再次 require myModule，会从缓存中获取
const myModuleCached = require('./myModule');
console.log('n--- After second require of myModule ---');
console.log('Is myModuleCached === myModule?', myModuleCached === myModule);

// 尝试修改 myModule.js 文件内容，然后不重启程序再次运行此脚本，你会发现 myModule 的内容不会改变。

创建一个 myModule.js 文件：

// myModule.js
console.log('myModule.js is being loaded!');
module.exports = {
    message: 'Hello from myModule (initial)',
    timestamp: Date.now()
};

创建一个 anotherModule.js 文件：

// anotherModule.js
console.log('anotherModule.js is being loaded!');
module.exports = {
    name: 'Another Module',
    version: '1.0.0'
};

运行 node main.js：

myModule.js is being loaded!
anotherModule.js is being loaded!
--- After initial requires ---
Keys in require.cache: 50+ (实际数量可能更多，取决于 Node.js 内部加载的模块)
- /project/path/main.js
- /project/path/myModule.js
- /project/path/anotherModule.js
- /.../node_modules/path/path.js (系统模块)
- /.../node_modules/fs/fs.js (系统模块)
...

--- After second require of myModule ---
Is myModuleCached === myModule? true

从输出中我们可以观察到：

• myModule.js is being loaded! 只打印了一次，证明第二次 require('./myModule') 确实走了缓存。
• require.cache 中存储了 main.js、myModule.js、anotherModule.js 的完整路径作为键，以及 Node.js 内部使用的各种系统模块（如 path, fs）的路径。

Module 对象的详细结构

require.cache 中每个键对应的值都是一个 Module 类的实例。以下是其主要属性：

// 假设这是 myModule 的 Module 实例
const myModuleInstance = require.cache[path.resolve(__dirname, 'myModule.js')];

console.log(myModuleInstance);
/*
Module {
  id: '/project/path/myModule.js',
  path: '/project/path',
  exports: { message: 'Hello from myModule (initial)', timestamp: 1678886400000 },
  filename: '/project/path/myModule.js',
  loaded: true,
  children: [], // 这个模块直接依赖的其他模块
  paths: [ // 模块查找路径
    '/project/path/node_modules',
    '/project/node_modules',
    '/node_modules'
  ],
  parent: Module { /* ... main.js Module instance ... */ }, // 引入当前模块的父模块
  _compile: [Function: _compile],
  _dirname: '/project/path',
  _filename: '/project/path/myModule.js',
  _exports: { message: 'Hello from myModule (initial)', timestamp: 1678886400000 },
  _cachedExports: { message: 'Hello from myModule (initial)', timestamp: 1678886400000 }
}
*/

关键属性包括：

• id：模块的唯一标识符，通常是绝对路径。
• exports：模块导出的对象。这是 require() 调用实际返回的值。
• filename：模块文件的绝对路径。
• loaded：一个布尔值，指示模块是否已完全加载和执行。
• parent：引用该模块的父模块的 Module 实例。这对于构建依赖图非常重要。
• children：一个数组，包含该模块直接 require 的所有子模块的 Module 实例。

通过 parent 和 children 属性，我们可以构建出一个模块依赖关系图，这对于实现智能热重载至关重要。

1.3 本地模块与核心模块的缓存差异

Node.js 的模块分为几类：

• 核心模块 (Native Modules)：如 fs, path, http 等，它们是 Node.js 内置的模块，通常以二进制形式实现，在 Node.js 启动时就已预加载并缓存。它们不会出现在 require.cache 中，或者说，即使出现在 require.cache 中，对其进行删除也无效，因为它们的加载机制与用户态模块不同。我们几乎不需要，也无法对其进行热重载。
• 文件模块 (File Modules)：我们自己编写的 .js, .json 文件，或者 node_modules 中的第三方库。这些是 require.cache 主要管理的对象。

当我们谈论清空 require 缓存时，我们主要针对的是文件模块。

---

第二章：热重载的挑战：清空缓存并非一帆风顺

既然 require.cache 只是一个普通的 JavaScript 对象，那么直观的想法就是直接删除其中的条目。例如，如果我们修改了 myModule.js，我们可能会尝试：

delete require.cache[path.resolve(__dirname, 'myModule.js')];
const newMyModule = require('./myModule'); // 再次加载

理论上，这应该能让 Node.js 重新加载 myModule.js。然而，实践中，这往往不足以实现真正的热重载。挑战主要来源于以下几个方面：

2.1 依赖链问题：父模块持有旧引用

这是最常见也是最棘手的问题。假设 main.js 依赖 moduleA.js，而 moduleA.js 又依赖 moduleB.js。如果 moduleB.js 发生了变化，我们只是简单地清除了 moduleB.js 的缓存并重新 require 它，moduleA.js 仍然会持有对旧的 moduleB.js 导出对象的引用。

示例代码：父模块持有旧引用

main.js:

// main.js
const path = require('path');
const moduleA = require('./moduleA');

function startApp() {
    console.log('App started. moduleA says:', moduleA.getMessage());
}

startApp();

// 模拟文件变化后，清除 moduleB 缓存并重载
// 实际应用中，这会由文件监听器触发
setTimeout(() => {
    console.log('n--- Simulating moduleB.js change & reload ---');
    const moduleBPath = path.resolve(__dirname, 'moduleB.js');
    if (require.cache[moduleBPath]) {
        console.log(`Clearing cache for ${moduleBPath}`);
        delete require.cache[moduleBPath];
    }

    // 重新加载 moduleB (但没人 require 它，所以它不会被重新执行)
    // 甚至手动 require('./moduleB') 也会得到新版本，但 moduleA 仍然使用旧版本。
    require('./moduleB'); // 这一步是无效的，因为 moduleA 已经加载

    console.log('After reloading moduleB, moduleA still says:', moduleA.getMessage());
    console.log('Expected: "Hello from B (new)", Actual: "Hello from B (old)"');

    // 真正的解决方案是重新加载 moduleA 及其所有依赖它的模块
    // 但这需要更复杂的逻辑
}, 2000);

moduleA.js:

// moduleA.js
console.log('moduleA.js is being loaded!');
const moduleB = require('./moduleB');

module.exports = {
    getMessage: () => `Hello from A, and ${moduleB.getBMessage()}`
};

moduleB.js (初始版本):

// moduleB.js
console.log('moduleB.js is being loaded!');
module.exports = {
    getBMessage: () => 'Hello from B (old)'
};

运行 node main.js。
在 setTimeout 内部，我们手动修改 moduleB.js 为：

// moduleB.js (新版本)
console.log('moduleB.js is being loaded! (NEW)');
module.exports = {
    getBMessage: () => 'Hello from B (new)'
};

然后再次运行 node main.js。你会发现，尽管我们“清空”了 moduleB 的缓存，但 moduleA 仍然打印出旧的 moduleB 消息。这是因为 moduleA 在首次加载时已经捕获了 moduleB 的 exports 对象引用，这个引用并不会因为 require.cache 中 moduleB 的条目被删除而自动更新。

要解决这个问题，不仅要清除 moduleB 的缓存，还需要清除所有直接或间接依赖 moduleB 的模块的缓存（在这个例子中是 moduleA），然后重新加载它们。

2.2 副作用与全局状态

模块在首次执行时可能会产生各种副作用：

• 注册事件监听器：例如 process.on('SIGINT', ...) 或 emitter.on('data', ...)。如果模块被热重载，旧的监听器不会自动移除，新的监听器会被再次添加，可能导致事件重复触发或内存泄漏。
• 修改全局对象：如 global.config = { ... }。
• 创建单例实例：例如数据库连接池、日志器实例。重新加载模块不会替换已经创建的单例对象，除非模块本身有机制来处理这种情况。
• 启动服务器/服务：例如在一个模块中 http.createServer().listen(...)。热重载时，如果不关闭旧的服务器，将导致端口冲突。

这些副作用在模块重新加载时不会被“撤销”，这要求模块在设计时就考虑如何清理自身状态。

2.3 循环依赖

如果模块 A 依赖模块 B，同时模块 B 也依赖模块 A，就会形成循环依赖。Node.js 对循环依赖有特定的处理方式：当一个模块开始加载时，它会被放入缓存，但其 exports 对象可能尚未完全填充。如果此时另一个模块 require 了它，Node.js 会返回一个未完全填充的 exports 对象。

在热重载场景下，循环依赖会使缓存清除和重新加载的顺序变得更加复杂，甚至可能导致程序崩溃或进入无限循环。

2.4 其他模块的直接引用

除了 require.cache，其他模块可能直接持有对已加载模块内部函数或对象的引用。即使你清除了缓存并重新加载了模块，这些旧的引用仍然指向旧的函数或对象。这在 Node.js 中尤为常见，因为 JavaScript 是传引用语言。

// util.js
let counter = 0;
module.exports = {
    increment: () => ++counter,
    getCounter: () => counter
};

// app.js
const util = require('./util');
const incrementFn = util.increment; // app.js 持有了 util.increment 的直接引用

console.log(util.getCounter()); // 0
incrementFn();
console.log(util.getCounter()); // 1

// 假设 util.js 被修改并清除了缓存
// delete require.cache[resolvedUtilPath];
// const newUtil = require('./util'); // newUtil.getCounter() 将是 0
// 但 incrementFn() 仍然会操作旧的 counter 变量！
// incrementFn();
// console.log(newUtil.getCounter()); // 0 (旧的 counter 变量被 incrementFn 修改，但新的 util 实例中的 counter 仍然是 0)

这个例子展示了，即使模块被重新加载，通过直接引用捕获的函数或对象仍然指向旧的实例。这是 HMR 在 Node.js 中最深层的挑战之一，也是许多 HMR 库需要采用代理（Proxy）模式等高级技术来解决的原因。

---

第三章：Node.js 模块缓存清除策略

理解了挑战后，我们可以开始探讨各种清除 require 缓存的策略。这些策略各有优缺点，适用于不同的场景和复杂程度。

3.1 策略 A：直接删除目标模块缓存（Naive Approach）

这是最简单直接的方法，适用于模块没有父依赖，或者父模块也需要同时被重载的简单场景。

机制：
直接通过 delete require.cache[modulePath] 移除指定模块的缓存条目。当该模块再次被 require() 时，Node.js 会重新加载并执行它。

优点：

• 实现简单，代码量少。
• 对于独立、无外部依赖的模块（例如某些配置文件的加载函数），可能足够。

缺点：

• 不处理依赖问题：这是最大的缺陷，如第二章所述，父模块会继续使用旧的引用。
• 不处理副作用和全局状态。

代码示例：

targetModule.js:

// targetModule.js
console.log('targetModule.js loaded at:', new Date().toLocaleTimeString());
let value = 1;
module.exports = {
    getValue: () => value++,
    setValue: (v) => { value = v; }
};

main.js:

// main.js
const path = require('path');
const targetPath = path.resolve(__dirname, 'targetModule.js');

let moduleInstance = require('./targetModule');
console.log('Initial value:', moduleInstance.getValue()); // 1

console.log('n--- Simulating file change and naive reload ---');
setTimeout(() => {
    // 假设 targetModule.js 被修改了
    // 实际场景中，我们会重新 require 

    // 1. 清除缓存
    if (require.cache[targetPath]) {
        console.log(`Clearing cache for: ${targetPath}`);
        delete require.cache[targetPath];
    } else {
        console.log(`Cache entry for ${targetPath} not found.`);
    }

    // 2. 重新 require 模块
    moduleInstance = require('./targetModule'); // 重新加载
    console.log('Value after naive reload:', moduleInstance.getValue()); // 1 (因为模块被重载，内部状态重置)

    // 注意：如果 main.js 依赖 targetModule.js 的某个函数，
    // 且 main.js 本身没有重载，它仍然会持有旧的函数引用。
    // 在此示例中，我们直接更新了 moduleInstance 变量，所以看起来是新的。
    // 但如果有一个 parentModule 引用了它，就会有问题。
}, 1000);

运行 node main.js。输出会显示模块被重新加载，并且 getValue() 返回 1，表明内部状态被重置。但请记住，这只是因为 main.js 直接重新赋值了 moduleInstance 变量。如果存在间接依赖，这种方法是不足的。

3.2 策略 B：递归清除模块及其子模块缓存

为了解决父模块持有旧引用导致的问题，我们至少需要清除被修改模块及其所有子模块的缓存。

机制：
通过遍历 module.children 属性，递归地删除一个模块及其所有直接或间接依赖的子模块的缓存。

算法：

1. 获取目标模块的 Module 实例。
2. 递归函数 clearChildren(module):
   a. 遍历 module.children 数组。
   b. 对每个子模块，如果它存在于 require.cache 中，则递归调用 clearChildren。
   c. 删除当前子模块的缓存条目：delete require.cache[childModule.id]。
3. 在调用 clearChildren 后，删除目标模块自身的缓存条目。

优点：

• 解决了直接依赖的子模块无法更新的问题。
• 相对于完全重载整个应用，更为精细。

缺点：

• 仍未解决父模块问题：如果模块 A 依赖模块 B，模块 B 改变，该策略会清除 B 的缓存。但 A 仍然持有旧的 B 的引用，因为 A 没有被清除缓存。
• 不处理副作用和全局状态。

代码示例：

utils/clearCache.js:

// utils/clearCache.js
const path = require('path');

function clearModuleAndChildrenCache(modulePath) {
    const resolvedPath = path.resolve(modulePath);
    const module = require.cache[resolvedPath];

    if (module) {
        // 递归清除所有子模块的缓存
        module.children.forEach(child => {
            clearModuleAndChildrenCache(child.id); // 递归调用
        });

        // 删除父模块自身的缓存
        console.log(`  - Deleting cache for: ${resolvedPath}`);
        delete require.cache[resolvedPath];
    } else {
        console.log(`  - Cache entry not found for: ${resolvedPath}`);
    }
}

// 辅助函数，用于获取模块的绝对路径
function resolveModulePath(relativePath) {
    return path.resolve(process.cwd(), relativePath);
}

module.exports = {
    clearModuleAndChildrenCache,
    resolveModulePath
};

moduleB.js:

// moduleB.js
console.log('moduleB.js loaded at:', new Date().toLocaleTimeString());
module.exports = {
    getBMessage: () => 'Hello from B (old)'
};

moduleA.js:

// moduleA.js
console.log('moduleA.js loaded at:', new Date().toLocaleTimeString());
const moduleB = require('./moduleB');
module.exports = {
    getMessage: () => `Hello from A, and ${moduleB.getBMessage()}`
};

main.js:

// main.js
const { clearModuleAndChildrenCache, resolveModulePath } = require('./utils/clearCache');

let moduleA = require('./moduleA');
console.log('Initial message:', moduleA.getMessage());

console.log('n--- Simulating moduleB.js change and recursive child reload ---');
setTimeout(() => {
    // 假设 moduleB.js 改变了，我们修改它的内容
    // (手动修改 moduleB.js 为 'Hello from B (new)')

    // 1. 清除 moduleB 的缓存及其子模块（如果有的话）
    const moduleBPath = resolveModulePath('./moduleB.js');
    console.log(`Attempting to clear cache for moduleB (${moduleBPath})...`);
    clearModuleAndChildrenCache(moduleBPath);

    // 2. 重新 require moduleA (moduleA 仍然持有旧的 moduleB 引用)
    // moduleA = require('./moduleA'); // 这一行无法解决问题
    console.log('Message after clearing moduleB cache:', moduleA.getMessage());
    console.log('Expected: "Hello from B (new)", Actual: "Hello from B (old)"');

    console.log('n--- Correcting: Also clearing moduleA cache and re-requiring both ---');
    const moduleAPath = resolveModulePath('./moduleA.js');
    clearModuleAndChildrenCache(moduleAPath); // 清除 moduleA 及其子模块 (moduleB 已经被清除)

    moduleA = require('./moduleA'); // 重新加载 moduleA
    console.log('Message after clearing moduleA and moduleB cache:', moduleA.getMessage());
    // 如果你在 setTimeout 期间修改了 moduleB.js 的内容，这里会是新的消息。
}, 1000);

运行 node main.js。在 setTimeout 期间，手动将 moduleB.js 中的 getBMessage 改为 'Hello from B (new)'。
你会发现，即使 moduleB 的缓存被清除，moduleA 仍然打印旧消息。只有当 moduleA 的缓存也被清除并重新加载后，它才会获取到新的 moduleB 引用。这引出了下一种更复杂的策略。

3.3 策略 C：高级递归清除：清除目标模块及其所有依赖它的模块（Parents）

这是最接近 HMR 实际需求的策略，它旨在解决父模块持有旧引用的问题。它需要构建一个反向依赖图，即找到所有依赖于被修改模块的模块。

机制：
当一个模块文件发生变化时，不仅要清除该模块本身的缓存，还要递归地清除所有直接或间接引用了该模块的父模块的缓存。这通常通过跟踪 module.parent 属性来实现。

算法 (概念性)：

1. 构建依赖图 (或反向依赖图)：Node.js 的 module.parent 和 module.children 属性在运行时形成了模块依赖图。我们可以遍历 require.cache 来构建一个完整的依赖图，或者更有效率地，构建一个反向依赖图（即记录每个模块被哪些模块所依赖）。
2. 文件变更检测：使用文件监听器（如 chokidar）检测到某个文件 X.js 发生变化。
3. 识别受影响模块：找到 X.js 对应的 Module 实例。
4. 递归清除父模块：从 X.js 开始，沿着 module.parent 链向上追溯，收集所有父模块。对于每个父模块，再递归地收集其所有父模块，直到根模块（通常是 main.js 或顶层启动文件）。
5. 按序清除与重载：收集到的所有受影响模块，包括 X.js 本身，都需要从 require.cache 中删除。删除顺序通常是从最顶层的父模块开始，向下到最底层的子模块，以确保重新 require 时能正确获取到最新版本。然后，重新 require 根模块或入口点，这将触发整个受影响链的重新加载。

优点：

• 有效地解决了父模块持有旧引用的问题，确保了整个依赖链都能获取到最新版本的模块。
• 更接近于真正的 HMR 体验。

缺点：

• 实现复杂：需要维护一个动态的依赖图，或在每次变更时遍历 require.cache 构建。
• 性能开销：对于大型应用，每次变更可能导致大量模块被清除和重新加载。
• 副作用和单例问题仍未彻底解决：虽然模块被重新加载，但如果它们在执行时创建了全局状态、注册了事件监听器或产生了单例实例，这些旧的副作用可能仍然存在，甚至会与新的副作用叠加。模块需要有明确的清理机制。

代码示例 (简化版，侧重清除逻辑):

为了更好地演示，我们需要一个稍微复杂点的依赖链。

utils/hmrClearer.js:

// utils/hmrClearer.js
const path = require('path');

/**
 * 递归查找所有依赖于给定模块的模块 (父模块)。
 * @param {string} moduleId - 目标模块的绝对路径。
 * @param {Set<string>} visited - 已访问过的模块 ID 集合，避免循环依赖导致无限递归。
 * @param {Array<string>} dependents - 存储找到的依赖模块的 ID 列表。
 */
function findModuleDependents(moduleId, visited = new Set(), dependents = []) {
    if (visited.has(moduleId)) {
        return;
    }
    visited.add(moduleId);

    // 遍历所有已加载的模块，寻找它们的子模块中是否包含 moduleId
    for (const cachedModuleId in require.cache) {
        if (cachedModuleId === moduleId) continue; // 跳过目标模块自身

        const cachedModule = require.cache[cachedModuleId];
        if (!cachedModule || !cachedModule.children) continue;

        const isDependent = cachedModule.children.some(child => child.id === moduleId);
        if (isDependent) {
            if (!dependents.includes(cachedModuleId)) {
                dependents.push(cachedModuleId);
            }
            // 递归查找这个父模块的父模块
            findModuleDependents(cachedModuleId, visited, dependents);
        }
    }
    return dependents;
}

/**
 * 清除指定模块及其所有依赖它的模块的缓存。
 * 这将确保当目标模块更新后，所有使用它的地方都能获取到新版本。
 * @param {string} modulePath - 要清除缓存的模块的相对或绝对路径。
 */
function clearModuleAndDependentsCache(modulePath) {
    const resolvedPath = path.resolve(modulePath);
    const moduleToClear = require.cache[resolvedPath];

    if (!moduleToClear) {
        console.warn(`[HMR] Module not found in cache: ${resolvedPath}`);
        return;
    }

    console.log(`[HMR] Identifying dependents for: ${resolvedPath}`);
    const dependents = findModuleDependents(resolvedPath);

    // 将目标模块也加入到待清除列表
    if (!dependents.includes(resolvedPath)) {
        dependents.push(resolvedPath);
    }

    // 从顶层依赖开始清除，这样在重新 require 时可以按正确顺序加载
    // 这里简单地对收集到的依赖进行排序，通常是按路径层级
    // 实际的 HMR 库会构建更精细的拓扑排序
    dependents.sort((a, b) => {
        const aDepth = a.split(path.sep).length;
        const bDepth = b.split(path.sep).length;
        return aDepth - bDepth; // 深度小的（更顶层）先清除，以便后续重载时能被其父模块正确 require
    });

    console.log(`[HMR] Modules to clear (and their dependents):`);
    dependents.forEach(depId => {
        console.log(`  - ${depId}`);
        delete require.cache[depId];
    });
    console.log(`[HMR] Cache cleared for ${dependents.length} modules.`);
}

// 辅助函数，用于获取模块的绝对路径
function resolveModulePath(relativePath) {
    return path.resolve(process.cwd(), relativePath);
}

module.exports = {
    clearModuleAndDependentsCache,
    resolveModulePath
};

service/dataService.js:

// service/dataService.js
console.log('dataService.js loaded at:', new Date().toLocaleTimeString());
let data = { count: 0, status: 'initial' };

module.exports = {
    getData: () => ({ ...data }), // 返回副本，避免外部直接修改
    updateCount: () => {
        data.count++;
        data.status = `updated at ${new Date().toLocaleTimeString()}`;
        return data.count;
    }
};

api/userService.js:

// api/userService.js
console.log('userService.js loaded at:', new Date().toLocaleTimeString());
const dataService = require('../service/dataService');

module.exports = {
    getUserInfo: () => `User info based on data: ${JSON.stringify(dataService.getData())}`,
    processUserRequest: () => {
        dataService.updateCount();
        return `Request processed. New count: ${dataService.getData().count}`;
    }
};

main.js:

// main.js - 模拟一个简单的 HTTP 服务器
const http = require('http');
const path = require('path');
const { clearModuleAndDependentsCache, resolveModulePath } = require('./utils/hmrClearer');
const chokidar = require('chokidar'); // 需要安装 npm install chokidar

let server;
let currentRouter = require('./router'); // 初始加载路由

function startServer() {
    if (server) {
        server.close(() => {
            console.log('[HMR] Old server closed.');
            _startNewServer();
        });
    } else {
        _startNewServer();
    }
}

function _startNewServer() {
    server = http.createServer((req, res) => {
        currentRouter(req, res); // 使用当前的路由处理函数
    });

    const PORT = 3000;
    server.listen(PORT, () => {
        console.log(`[HMR] Server listening on port ${PORT}.`);
        console.log(`[HMR] Try: curl http://localhost:${PORT}/user`);
        console.log(`[HMR] Or:  curl http://localhost:${PORT}/product`);
    });

    server.on('error', (err) => {
        if (err.code === 'EADDRINUSE') {
            console.error(`[HMR] Port ${PORT} is already in use. Retrying...`);
            setTimeout(() => {
                server.close();
                startServer();
            }, 1000);
        } else {
            console.error(`[HMR] Server error: ${err.message}`);
        }
    });
}

// 路由模块
// router.js:
// const userService = require('./api/userService');
// const productService = require('./api/productService'); // 假设存在
// module.exports = (req, res) => {
//     if (req.url === '/user') {
//         res.end(userService.getUserInfo());
//     } else if (req.url === '/product') {
//         res.end('Product info (not implemented yet)');
//     } else {
//         res.statusCode = 404;
//         res.end('Not Found');
//     }
// };

// 启动服务器
startServer();

// 监听文件变化以实现热重载
const watcher = chokidar.watch(['./api/**/*.js', './service/**/*.js', './router.js'], {
    ignored: /node_modules/,
    persistent: true
});

watcher.on('change', (filePath) => {
    console.log(`n[HMR] File changed: ${filePath}`);
    const absolutePath = path.resolve(filePath);

    // 清除模块及其所有父模块的缓存
    clearModuleAndDependentsCache(absolutePath);

    // 重新加载主路由模块，这将间接导致其依赖链被重新加载
    console.log('[HMR] Re-requiring main router module...');
    try {
        currentRouter = require('./router');
        console.log('[HMR] Router reloaded successfully. Restarting server...');
        startServer(); // 重启服务器以使用新的路由逻辑
    } catch (e) {
        console.error('[HMR] Error during module reload:', e);
    }
});

process.on('SIGINT', () => {
    console.log('[HMR] Shutting down watcher and server...');
    watcher.close();
    if (server) {
        server.close(() => {
            console.log('[HMR] Server closed. Exiting.');
            process.exit(0);
        });
    } else {
        process.exit(0);
    }
});

router.js:

// router.js
console.log('router.js loaded at:', new Date().toLocaleTimeString());
const userService = require('./api/userService');

module.exports = (req, res) => {
    if (req.url === '/user') {
        res.end(userService.getUserInfo());
    } else if (req.url === '/test') { // 初始没有这个路由
        res.end('This is a test route!');
    }
    else {
        res.statusCode = 404;
        res.end('Not Found');
    }
};

运行步骤：

1. 安装 chokidar: npm install chokidar
2. 创建 router.js、api/userService.js、service/dataService.js、utils/hmrClearer.js 和 main.js。
3. 运行 node main.js。
4. 在浏览器或命令行访问 http://localhost:3000/user，你会看到 dataService 的初始状态。
5. 修改 service/dataService.js，例如将 count 初始值改为 100，或者修改 updateCount 逻辑。保存。
6. 观察 main.js 的控制台输出，会显示文件变更、缓存清除和服务器重启。
7. 再次访问 http://localhost:3000/user，你会发现 dataService 的变化已经生效。
8. 修改 router.js，添加一个新的路由 /test，保存。
9. 访问 http://localhost:3000/test，新路由应该已经生效。

这个示例展示了如何通过 chokidar 监听文件变化，然后使用 clearModuleAndDependentsCache 函数清除受影响模块的缓存，并重新加载入口点（这里是 router.js），最后重启 HTTP 服务器来应用这些变更。这是实现 Node.js HMR 的一个基本框架。

3.4 策略 D：清除所有非核心模块（"Nuclear" Option）

如果对精确控制模块依赖关系感到厌烦，或者热重载的范围非常广，可以采取这种“一刀切”的方案。

机制：
遍历 require.cache，删除所有不是 Node.js 核心模块的条目。

优点：

• 实现简单。
• 确保所有用户态模块都能被重新加载，无需担心复杂的依赖链。

缺点：

• 效率低下：每次变更都会重新加载整个应用的所有模块，开销大。
• 副作用问题依然存在：所有模块都会重新执行，如果它们有副作用，这些副作用会再次发生，旧的副作用不会被清理。
• 核心模块不会被清除，node_modules 下的模块也可能不应该被频繁清除。

代码示例：

// utils/clearAllCache.js
const path = require('path');

function clearAllNonNativeModulesCache() {
    console.log('[HMR] Clearing all non-native module caches...');
    let clearedCount = 0;
    for (const key in require.cache) {
        // 排除 Node.