npm 依赖管理中被忽略的那些细节

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本文首发于政采云前端团队博客：npm 依赖管理中被忽略的那些细节 https://www.zoo.team/article/npm-details

前言

提起 npm，大家第一个想到的应该就是 npm install 了，但是 npm install 之后生成的 node_modules 大家有观察过吗？package-lock.json 文件的作用大家知道吗？除了 dependencies 和 devDependencies，其他的依赖有什么作用呢？接下来，本文将针对 npm 中的你可能忽略的细节和大家分享一些经验。

npm 安装机制

A 和 B 同时依赖 C，C 这个包会被安装在哪里呢？C 的版本相同和版本不同时安装会有什么差异呢？package.json 中包的前后顺序对于安装时有什么影响吗？这些问题平时大家可能没有注意过，今天我们就来一起研究一下吧。

A 和 B 同时依赖 C，这个包会被安装在哪里呢？

假如有 A 和 B 两个包，两个包都依赖 C 这个包，npm 2 会依次递归安装 A 和 B 两个包及其子依赖包到 node_modules 中。执行完毕后，我们会看到 ./node_modules 这层目录只含有这两个子目录：

node_modules/
├─┬ A
│ ├── C
├─┬ B
│ └── C

如果使用 npm 3 来进行安装的话，./node_modules 下的目录将会包含三个子目录：

node_modules/
├─┬ A
├─┬ B
├─┬ C

为什么会出现这样的区别呢？这就要从 npm 的工作方式说起了：

npm 2 和 npm 3 模块安装机制的差异

虽然目前最新的 npm 版本是 npm 6，但 npm 2 到 npm 3 的版本变更中实现了目录打平，与其他版本相比差别较大。因此，让我们具体看下这两个版本的差异。

npm 2 在安装依赖包时，采用简单的递归安装方法。执行 npm install 后，npm 根据 dependencies 和 devDependencies 属性中指定的包来确定第一层依赖，npm 2 会根据第一层依赖的子依赖，递归安装各个包到子依赖的 node_modules 中，直到子依赖不再依赖其他模块。执行完毕后，我们会看到 ./node_modules 这层目录中包含有我们 package.json 文件中所有的依赖包，而这些依赖包的子依赖包都安装在了自己的 node_modules 中 ，形成类似于下面的依赖树：

这样的目录有较为明显的好处：

1）层级结构非常明显，可以清楚的在第一层的 node_modules 中看到我们安装的所有包的子目录；

2）在已知自己所需包的名字以及版本号时，可以复制粘贴相应的文件到 node_modules 中，然后手动更改 package.json 中的配置；

3）如果想要删除某个包，只需要简单的删除 package.json 文件中相应的某一行，然后删除 node_modules 中该包的目录；

但是这样的层级结构也有较为明显的缺陷，当我的 A，B，C 三个包中有相同的依赖 D 时，执行 npm install 后，D 会被重复下载三次，而随着我们的项目越来越复杂，node_modules 中的依赖树也会越来越复杂，像 D 这样的包也会越来越多，造成了大量的冗余；在 windows 系统中，甚至会因为目录的层级太深导致文件的路径过长，触发文件路径不能超过 280 个字符的错误；

为了解决以上问题，npm 3 的 node_modules 目录改成了更为扁平状的层级结构，尽量把依赖以及依赖的依赖平铺在 node_modules 文件夹下共享使用。

npm 3 对于同一依赖的不同版本会怎么处理呢？

npm 3 会遍历所有的节点，逐个将模块放在 node_modules 的第一层，当发现有重复模块时，则丢弃， 如果遇到某些依赖版本不兼容的问题，则继续采用 npm 2 的处理方式，前面的放在 node_modules 目录中，后面的放在依赖树中。举个?：A，B，依赖 D(v 0.0.1)，C 依赖 D(v 0.0.2):

但是 npm 3 会带来一个新的问题：由于在执行 npm install 的时候，按照 package.json 里依赖的顺序依次解析，上图如果 C 的顺序在 A，B 的前边，node_modules 树则会改变，会出现下边的情况：

由此可见，npm 3 并未完全解决冗余的问题，甚至还会带来新的问题。

为什么会出现 package-lock.json 呢？

为什么会有 package-lock.json 文件呢？这个我们就要先从 package.json 文件说起了。

package.json 的不足之处

npm install 执行后，会生成一个 node_modules 树，在理想情况下， 希望对于同一个 package.json 总是生成完全相同 node_modules 树。在某些情况下，确实如此。但在多数情况下，npm 无法做到这一点。有以下两个原因：

1）某些依赖项自上次安装以来，可能已发布了新版本 。比如：A 包在团队中第一个人安装的时候是 1.0.5 版本，package.json 中的配置项为 A: '^1.0.5'；团队中第二个人把代码拉下来的时候，A 包的版本已经升级成了 1.0.8，根据 package.json 中的 semver-range version 规范，此时第二个人 npm install 后 A 的版本为 1.0.8；可能会造成因为依赖版本不同而导致的 bug；

2）针对 1）中的问题，可能有的小伙伴会是把 A 的版本号固定为 A: '1.0.5' 不就可以了吗？但是这样的做法其实并没有解决问题， 比如 A 的某个依赖在第一个人下载的时候是 2.1.3 版本，但是第二个人下载的时候已经升级到了 2.2.5 版本，此时生成的 node_modules 树依旧不完全相同 ，固定版本只是固定来自身的版本，依赖的版本无法固定。

针对 package.json 不足的解决方法

为了解决上述问题以及 npm 3 的问题，在 npm 5.0 版本后，npm install 后都会自动生成一个 package-lock.json 文件 ，当包中有 package-lock.json 文件时，npm install 执行时，如果 package.json 和 package-lock.json 中的版本兼容，会根据 package-lock.json 中的版本下载；如果不兼容，将会根据 package.json 的版本，更新 package-lock.json 中的版本，已保证 package-lock.json 中的版本兼容 package.json。

package-lock.json 文件的结构

package-lock.json 文件中的 name、version 与 package.json 中的 name、version 一样，描述了当前包的名字和版本，dependencies 是一个对象，该对象和 node_modules 中的包结构一一对应，对象的 key 为包的名称，值为包的一些描述信息， 根据 package-lock-json官方文档 (https://docs.npmjs.com/configuring-npm/package-lock-json.html#requires)，主要的结构如下：

• version ：包版本，即这个包当前安装在 node_modules 中的版本
• resolved ：包具体的安装来源
• integrity ：包 hash 值，验证已安装的软件包是否被改动过、是否已失效
• requires ：对应子依赖的依赖，与子依赖的 package.json 中 dependencies 的依赖项相同
• dependencies ：结构和外层的 dependencies 结构相同，存储安装在子依赖 node_modules 中的依赖包

需要注意的是，并不是所有的子依赖都有 dependencies 属性，只有子依赖的依赖和当前已安装在根目录的 node_modules 中的依赖冲突之后，才会有这个属性。

package-lock.json 文件的作用

• 在团队开发中，确保每个团队成员安装的依赖版本是一致的，确定一棵唯一的 node_modules 树；
• node_modules 目录本身是不会被提交到代码库的，但是 package-lock.json 可以提交到代码库，如果开发人员想要回溯到某一天的目录状态，只需要把 package.json 和 package-lock.json 这两个文件回退到那一天即可。
• 由于 package-lock.json 和 node_modules 中的依赖嵌套完全一致，可以更加清楚的了解树的结构及其变化。
• 在安装时，npm 会比较 node_modules 已有的包，和 package-lock.json 进行比较，如果重复的话，就跳过安装 ，从而优化了安装的过程。

依赖的区别与使用场景

npm 目前支持以下几类依赖包管理包括

• dependencies
• devDependencies
• optionalDependencies 可选择的依赖包
• peerDependencies 同等依赖
• bundledDependencies 捆绑依赖包

下面我们来看一下这几种依赖的区别以及各自的应用场景：

dependencies

dependencies 是无论在开发环境还是在生产环境都必须使用的依赖，是我们最常用的依赖包管理对象，例如 React，Loadsh，Axios 等，通过 npm install XXX 下载的包都会默认安装在 dependencies 对象中，也可以使用 npm install XXX --save 下载 dependencies 中的包；

devDependencies

devDependencies 是指可以在开发环境使用的依赖，例如 eslint，debug 等，通过 npm install packageName --save-dev 下载的包都会在 devDependencies 对象中；

dependencies 和 devDependencies 最大的区别是在打包运行时，执行 npm install 时默认会把所有依赖全部安装，但是如果使用 npm install --production 时就只会安装 dependencies 中的依赖，如果是 node 服务项目，就可以采用这样的方式用于服务运行时安装和打包，减少包大小。

optionalDependencies

optionalDependencies 指的是可以选择的依赖，当你希望某些依赖即使下载失败或者没有找到时，项目依然可以正常运行或者 npm 继续运行的时，就可以把这些依赖放在 optionalDependencies 对象中，但是 optionalDependencies 会覆盖 dependencies 中的同名依赖包，所以不要把一个包同时写进两个对象中。

optionalDependencies 就像是我们的代码的一种保护机制一样，如果包存在的话就走存在的逻辑，不存在的就走不存在的逻辑。

try { 
  var axios = require('axios') 
  var fooVersion = require('axios/package.json').version 
} catch (er) { 
  foo = null 
} 
// .. then later in your program .. 
if (foo) { 
  foo.doFooThings() 
} 

peerDependencies

peerDependencies 用于指定你当前的插件兼容的宿主必须要安装的包的版本，这个是什么意思呢？举个例子?：我们常用的 react 组件库 ant-design@3.x 的 package.json (https://github.com/ant-design/ant-design/blob/master/package.json#L37) 中的配置如下：

"peerDependencies": { 
  "react": ">=16.9.0", 
  "react-dom": ">=16.9.0" 
 }, 

假设我们创建了一个名为 project 的项目，在此项目中我们要使用 ant-design@3.x 这个插件，此时我们的项目就必须先安装 React >= 16.9.0 和 React-dom >= 16.9.0 的版本。

在 npm 2 中，当我们下载 ant-design@3.x 时，peerDependencies 中指定的依赖会随着 ant-design@3.x 一起被强制安装，所以我们不需要在宿主项目的 package.json 文件中指定 peerDependencies 中的依赖，但是在 npm 3 中，不会再强制安装 peerDependencies 中所指定的包，而是通过警告的方式来提示我们，此时就需要手动在 package.json 文件中手动添加依赖；

bundledDependencies

这个依赖项也可以记为 bundleDependencies，与其他几种依赖项不同，他不是一个键值对的对象，而是一个数组，数组里是包名的字符串，例如：

{ 
  "name": "project", 
  "version": "1.0.0", 
  "bundleDependencies": [ 
    "axios",  
    "lodash" 
  ] 
} 

当使用 npm pack 的方式来打包时，上述的例子会生成一个 project-1.0.0.tgz 的文件，在使用了 bundledDependencies 后，打包时会把 Axios 和 Lodash 这两个依赖一起放入包中，之后有人使用 npm install project-1.0.0.tgz 下载包时，Axios 和 Lodash 这两个依赖也会被安装。需要注意的是安装之后 Axios 和 Lodash 这两个包的信息在 dependencies 中，并且不包括版本信息。

"bundleDependencies": [ 
    "axios", 
    "lodash" 
  ], 
  "dependencies": { 
    "axios": "*", 
    "lodash": "*" 
  }, 

如果我们使用常规的 npm publish 来发布的话，这个属性是不会生效的，所以日常情况中使用的较少。

总结

本文介绍的是 npm 2，npm 3，package-lock.json 以及几种依赖的区别和使用场景，希望能够让大家对 npm 的了解更加多一点，有什么不清楚的地方或者不足之处欢迎大家在评论区留言。

参考文献

package.json官方文档 (https://docs.npmjs.com/files/package.json#peerdependencies)

package-lock-json官方文档 (https://docs.npmjs.com/configuring-npm/package-lock-json.html#requires)

npm文档总结 (https://juejin.im/post/6844903582337237006#heading-0)

npm-pack (https://www.npmjs.cn/cli/pack/)