노드의 모듈

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노드에서 모듈이라는 개념은 노드로 개발한 애플리케이션을 이루는 기본 조각이라고 할 수 있다.

미리 만들어진 파트들을 조립해서 물건을 만드는 것처럼, 관련된 코드들을 모아서 캡슐화 해놓은 것을 모듈이라고 한다.
그리고 이런 여러가지 모듈들을 이용하면 프로젝트를 훨씬 더 수월하게 진행할 수 있다.

일반적으로 노드로 개발된 애플리케이션은 객체 지향의 개념이 아주 잘 녹아 있는 자바스크립트를 기반으로 하여, 파일과 1:1맵핑이 되는 다양한 모듈로 구성된다. 이는 노드를 개발할 때 개발자가 추가하는 모듈 뿐만 아니라 노드의 기능을 확장할 수 있도록 해주는 확장 모듈과 기본으로 제공하는 기능들에게도 해당되는 이야기다.

노드의 모듈화 개념

노드는 확장성을 위해 모듈의 구조를 이용하여 애플리케이션을 구성하도록 하고 있다. 모듈은 애플리케이션을 이루는 기본 단위로 보통 다수의 클래스와 이를 통해 생성한 객체로 구성된다. 이런 모듈 단위로 구성된다는 것은 객체 지향 컨셉으로 애플리케이션이 구성된다는 것을 의미한다고 말할 수 있으며, 이는 앞서 설명한대로 노드가 CommonJS의 스펙을 대부분 준수하기 때문이다.

기본적으로 노드의 모듈은 자바스크립트 파일 하나와 1:1로 맵핑된다고 생각하면 된다. 이러한 모듈 형태는 NPM(뒤에서 소개)으로 쉽게 할 수 있는 노드 확장 모듈의 개발을 편리하게 해주며, 실제 우리가 애플리케이션을 개발할 때에도 소스 코드를 깔끔하게 구성할 수 있도록 해준다.

노드의 모듈은 CommonJS 모듈 스펙으로부터 많은 영향을 받아 구현되었지만 완벽히 동일하지는 않다. 하지만 많은 유사점이 있으며, CommonJS 기반의 다른 시스템과 공유하고자 한다면 이 스펙에 대해 이해하고 있는 것이 도움이 될 것이다.

전역 객체의 개념

전역 객체는 어디에서나 사용할 수 있는 객체를 말한다. 클라이언트 자바스크립트에서는 window와 document 같은 객체를 전역 객체라고 말할 수 있는데, 우리가 alert()이라는 함수를 사용할 때 단순히 'alert('msg')'만 입력하더라도, 사실은 window라는 객체에 window.alert()과 같은 형태로 이미 포함되어 있으며, 전역 객체를 생략하여 사용하고 있는 것이다.

마찬가지로 서버 사이드에서 동작하는 노드의 경우에는 "global"이라는 전역 객체가 존재하고 있는데, 이 전역 객체에는 우리가 앞으로 모듈을 불러올 때 사용할 require()를 비롯하여 setTimeout(), console.log() 등을 포함하고 있다.

예로들어 아래의 코드는 살펴보자

require('./module')
global.require('./module')

위의 코드 2줄은 같은 의미이다. global이라는 전역 객체가 require()를 가지고 있기 때문에, 위의 두 표현이 모두 가능한 것이다. 전역 객체 global의 세부적인 내용에 대해서는 추후에 기본 모듈을 다룰 때 설명한다.

모듈의 종류

노드에서는 모듈의 종류를 크게 노드 설치 시 기본적으로 설치되어 있는지에 대한 유무를 통한 기본 모듈과 확장 모듈로, 단순히 자바스크립트로 작성하였는지, C/C++등의 다른 언어로 작성하고 빌드하여 개발하였는지에 따라 일반 모듈과 네이티브 모듈로, 그리고 지금 현재 웹 애플리케이션에만 사용하기 위해 설치했는지에 따라 글로벌 모듈과 로컬 모듈정도로 분류할 수 있다. 각 모듈의 종류를 알고 있는 것이 개발하는 것에 중요한 영향을 미치는 것은 아니지만 모듈을 로딩하고 체계적으로 NPM을 배포하기 위해서는 각 모듈의 특징 정도는 알아두는 것이 좋다.

기본 모듈과 확장 모듈

기본 모듈은 노드를 설치하면 기본으로 설치되는 모듈로서 파일의 입출력, 이벤트 관리, HTTP 프로토콜 관리 등에 관한 내용들로써 노드의 비동기 입출력 처리를 위한 기본적인 기능들을 제공하는 모듈이다. 이에 비해 확장 모듈은 노드의 기능을 확장하기 위한 것으로써 좀 더 쉬운 HTTP 서버 생성, 기본 파일 입출력에서 제공하지 않는 기능 추가 등 노드를 확장하고 더 편리하게 사용하기 위한 모듈이라고 말할 수 있다. 또한 확장 모듈은 나중에 소개할 express와 같은 모듈들처럼 하나의 프레임워크로서 제공되기도 하며, mongodb를 사용하기 위한 mongoose나 mongolian처럼 다른 기술을 손쉽게 끌어와 사용할 수 있게 도와주는 역할을 하기도 한다.

일반 모듈과 네이티브 모듈

일반 모듈과 네이티브 모듈은 개발 방법에 따라 나눌 수 있는 내용이다. 일반적으로 노드의 기본 모듈은 C/C++로 개발된 경우가 대부분이며 이렇게 네이티브 프로그래밍 언어인 C/C++로 노드의 모듈을 개발한 경우 네이티브 모듈이라고 한다. 확장 모듈 또한 네이티브 모듈로 개발할 수 있으며, .node라는 확장자를 가졌으면 네이티브 모듈로 컴파일 된 것이라고 보면 된다. 일반 모듈은 노드의 모듈 인터페이스를 통해 간단히 자바스크립트로 개발된 모듈이다. 만약 같은 기능을 수행하는 네거티브 모듈과 일반 모듈이 있다고 한다면 대체로 네이티브 모듈이 더 나은 성능을 보인다.

글로벌 모듈과 로컬 모듈

기본 모듈을 포함하여 어디서든 사용할 수 있도록 설치한 확장 모듈을 글로벌 모듈이라고 한다면, 해당 애플리케이션에서만 사용하기 위해 설치한 확장 모듈이나 개발자가 개발한 모듈을 로컬 모듈이라고 분류할 수 있다. 확장 모듈을 글로벌 모듈로 사용하려면 설치 시 특별한 옵션(-g)을 이용하면 된다.

복합 모듈

복합 모듈은 내부 모듈이나 데이터 파일, 템플릿, 테스트 코드 등을 포함하는 모듈을 말한다. 다양한 파일을 포함하기 때문에 모듈을 구성하는 단위가 폴더이며 내부적으로도 폴더를 가질 수 있다. require() 메소드가 이런 폴더 단위의 모듈을 인식하려면 index.js 파일이나 package.json 파일 중 하나가 반드시 있어야한다.

모듈 식별자

노드의 모듈 이름으로는 확장자 없는 전체 경로를 사용한다. 앞서 설명한 것처럼 모듈은 파일과 일대일로 대응하기 때문에 .js나 .node라는 확장자를 가지지만 모듈을 불러들일 때는 파일 이름만 사용하면 되기 때문이다. 모듈의 식별자는 크게 상대적 식별자와 절대적 식별자, 그리고 최상위 레벨 식별자 등 3가지가 있다.

상대적 식별자

상대적 식별자는 현재 위치를 기준으로 상대적인 기준에 있는 모듈을 찾는 식별자이다. 유닉스 시스템의 상대 경로와 유사하다고 할 수 있겠으나 ./를 생략하면 현재 위치에서 모듈을 찾지 않으므로 주의해야한다.

절대적 식별자

절대적 식별자도 마찬가지로 절대 위치를 기준으로 그 경로에 맞게 모듈을 찾는 식별자이며, 유닉스 시스템의 절대 경로와 비슷하다.

최상위 레벨 식별자

아무것도 입력하지 않고 모듈 이름만 입력하면 최상위 레벨 식별자로 인식하고 설치된 전체 확장 모듈이나 기본 모듈 중에서 해당 모듈 이름을 검색하여 로드한다.

require('sample_module');

여기에서 중요한 점은 sample_module이라는 모듈 식별자를 찾는 순서이다. 만약 sample_module이라는 모듈이 기본모듈에서 찾을 수 없는 모듈이라면 상위 디렉토리를 차례대로 탐색하게 된다.

require() 메서드와 module.exports

모듈 개념에서 require() 메서드와 module.exports가 왜 중요한 것일까?

먼저 클라이언트 측 자바스크립트와 비교를 해보겠다. 웹 브라우저에서는 HTML의 <script> 태그로 필요한
자바스크립트를 연결하고 호출하게 되어 있다. 다음의 코드는 HTML 파일이 자바스크립트를 로딩하는 예제이다.

<!DOCTYPE html>
<html>
    <body>
        <script type="text/javascript" src="goorm1.js"></script>
    </body>
</html>

이렇게 HTML 스크립트를 통해 명시된 자바스크립트 파일들은 웹 브라우저에 의해 로딩되며 서로 참조하거나 호출할 수 있다.
하지만, 노드는 HTML을 사용하지 않으므로 서로 다른 자바스크립트 파일들이 서로 참조하고 호출하는 방법이 필요하다.

require() 메서드는 모듈 식별자인 module.exports를 이용해 모듈이 제공하는 함수나 객체 등을 반환한다. 만약 불러온 모듈이 다른 모듈도 필요로 한다면 그 모듈도 같이 로드하도록 되어 있다. 이것은 노드 모듈의 핵심이다.

노드에서 하나의 자바스크립트 파일은 하나의 모듈이 될 수 있다는 것을 잘 알고 있다. 이때 자바스크립트 파일 내부에서 함수나 변수를 module.exports에 할당하면 외부에서 접근할 수 있다. B.js는 자바스크립트 작성된 모듈이다. 이 모듈은 name이라는 변수와 run(), stop()이라는 메서드를 가지고 있다.

A.js는 이러한 모듈B를 사용하고자 하는 자바스크립트 파일이다. 이 파일에서 moduleA라는 객체는 require() 메서드를 통해 생성된 모듈B의 인스턴스를 할당받는다. B.js에서는 module.exports를 통해 run()과 stop() 메서드를 외부에서 사용할 수 있도록 허용하고 있으므로 A.js에서 moduleB를 통해 run()과 stop() 메서드를 호출하여도 동작하게 된다. 다시 말해, 모듈을 사용하는 파일에서는 requir() 메서드로 다른 자바스크립트 파일을 불러와서 module.exports로 허용된 변수나 함수로 사용할 수 있다.