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一、概述

二、npm

1、嵌套的node_modules结果

npm 在早期采用的是嵌套的 node_modules 结构，直接依赖会平铺在 node_modules 下，子依赖嵌套在直接依赖的 node_modules 中。

比如项目依赖了A 和 C，而 A 和 C 依赖了不同版本的 B@1.0 和 B@2.0，node_modules 结构如下：

node_modules
├── A@1.0.0
│   └── node_modules
│       └── B@1.0.0
└── C@1.0.0
    └── node_modules
        └── B@2.0.0

如果 D 也依赖B@1.0，会生成如下的嵌套结果：

node_modules
├── A@1.0.0
│   └── node_modules
│       └── B@1.0.0
├── C@1.0.0
│   └── node_modules
│       └── B@2.0.0
└── D@1.0.0
    └── node_modules
        └── B@1.0.0

可以看到同版本的 B 分别被 A 和 D 安装了两次。

在真实的场景下，依赖增多，冗余的包也变多。

2、扁平的node_modules结构

为了将嵌套的依赖尽量打平，避免过深的依赖树和包冗余，npm v3 将子依赖「提升」(hoist)，采用扁平的 node_modules 结构，子依赖会尽量平铺安装在主依赖项所在的目录中。

node_modules
├── A@1.0.0
├── B@1.0.0
└── C@1.0.0
    └── node_modules
        └── B@2.0.0

可以看到 A 的子依赖的 B@1.0 不再放在 A 的 node_modules 下了，而是与 A 同层级。

而 C 依赖的 B@2.0 因为版本号原因还是嵌套在 C 的 node_modules 下。

这样不会造成大量包的重复安装，依赖的层级也不会太深，解决了依赖地狱问题，但也形成了新的问题。

3、幽灵依赖

幽灵依赖是指在 package.json 中未定义的依赖，但项目中依然可以正确地被引用到。

比如上方的示例其实我们只安装了 A 和 C：

{
  "dependencies": {
    "A": "^1.0.0",
    "C": "^1.0.0"
  }
}

由于 B 在安装时被提升到了和 A 同样的层级，所以在项目中引用 B 还是能正常工作的。

幽灵依赖是由依赖的声明丢失造成的，如果某天某个版本的 A 依赖不再依赖 B 或者 B 的版本发生了变化，那么就会造成依赖缺失或兼容性问题。

4、不确定性

不确定性是指：同样的 package.json 文件，install 依赖后可能不会得到同样的 node_modules 目录结构。

还是之前的例子，A 依赖 B@1.0，C 依赖 B@2.0，依赖安装后究竟应该提升 B 的 1.0 还是 2.0。

node_modules
├── A@1.0.0
├── B@1.0.0
└── C@1.0.0
    └── node_modules
        └── B@2.0.0

node_modules
├── A@1.0.0
│   └── node_modules
│       └── B@1.0.0
├── B@2.0.0
└── C@1.0.0

取决于用户的安装顺序。、

5、依赖分身

假设继续再安装依赖 B@1.0 的 D 模块和依赖 @B2.0 的 E 模块，此时：

• A 和 D 依赖 B@1.0
• C 和 E 依赖 B@2.0

以下是提升 B@1.0 的 node_modules 结构：

node_modules
├── A@1.0.0
├── B@1.0.0
├── D@1.0.0
├── C@1.0.0
│   └── node_modules
│       └── B@2.0.0
└── E@1.0.0
    └── node_modules
        └── B@2.0.0

可以看到 B@2.0 会被安装两次，实际上无论提升 B@1.0 还是 B@2.0，都会存在重复版本的 B 被安装，这两个重复安装的 B 就叫 doppelgangers。

而且虽然看起来模块 C 和 E 都依赖 B@2.0，但其实引用的不是同一个 B，假设 B 在导出之前做了一些缓存或者副作用，那么使用者的项目就会因此而出错。

三、yarn

yarn 也采用扁平化 node_modules 结构。它的出现是为了解决 npm v3 几个最为迫在眉睫的问题：依赖安装速度慢，不确定性。

1、提升安装速度

在 npm 中安装依赖时，安装任务是串行的，会按包顺序逐个执行安装，这意味着它会等待一个包完全安装，然后再继续下一个。

为了加快包安装速度，yarn 采用了并行操作，在性能上有显著的提高。而且在缓存机制上，yarn 会将每个包缓存在磁盘上，在下一次安装这个包时，可以脱离网络实现从磁盘离线安装。

2、lockfile解决不确定性

yarn 更大的贡献是发明了 yarn.lock。

在依赖安装时，会根据 package.josn 生成一份 yarn.lock 文件。

lockfile 里记录了依赖，以及依赖的子依赖，依赖的版本，获取地址与验证模块完整性的 hash。

即使是不同的安装顺序，相同的依赖关系在任何的环境和容器中，都能得到稳定的 node_modules 目录结构，保证了依赖安装的确定性。

所以 yarn 在出现时被定义为快速、安全、可靠的依赖管理。而 npm 在一年后的 v5 才发布了 package-lock.json。

3、与npm一样的弊端

yarn 依然和 npm 一样是扁平化的 node_modules 结构，没有解决幽灵依赖和依赖分身问题。

四、pnpm

1、内容寻址存储

与依赖提升和扁平化的 node_modules 不同，pnpm 引入了另一套依赖管理策略：内容寻址存储。

该策略会将包安装在系统的全局 store 中，依赖的每个版本只会在系统中安装一次。

在引用项目 node_modules 的依赖时，会通过硬链接与符号链接在全局 store 中找到这个文件。为了实现此过程，node_modules 下会多出 .pnpm 目录，而且是非扁平化结构。

• 硬链接 Hard link：硬链接可以理解为源文件的副本，项目里安装的其实是副本，它使得用户可以通过路径引用查找到全局 store 中的源文件，而且这个副本根本不占任何空间。同时，pnpm 会在全局 store 里存储硬链接，不同的项目可以从全局 store 寻找到同一个依赖，大大地节省了磁盘空间。
• 符号链接 Symbolic link：也叫软连接，可以理解为快捷方式，pnpm 可以通过它找到对应磁盘目录下的依赖地址。

还是使用上面 A，B，C 模块的示例，使用 pnpm 安装依赖后 node_modules 结构如下：

node_modules
├── .pnpm
│   ├── A@1.0.0
│   │   └── node_modules
│   │       ├── A => <store>/A@1.0.0
│   │       └── B => ../../B@1.0.0
│   ├── B@1.0.0
│   │   └── node_modules
│   │       └── B => <store>/B@1.0.0
│   ├── B@2.0.0
│   │   └── node_modules
│   │       └── B => <store>/B@2.0.0
│   └── C@1.0.0
│       └── node_modules
│           ├── C => <store>/C@1.0.0
│           └── B => ../../B@2.0.0
│
├── A => .pnpm/A@1.0.0/node_modules/A
└── C => .pnpm/C@1.0.0/node_modules/C

<store>/xxx 开头的路径是硬链接，指向全局 store 中安装的依赖。

其余的是符号链接，指向依赖的快捷方式。

2、解决幽灵依赖问题

只有直接依赖会平平铺在node_modules下，子依赖不会被提升，不会产生幽灵依赖。

3、解决依赖分身问题

相同的依赖只会在全局store中安装一次，项目中的都是源文件的副本，几乎不占用任何空间，没有依赖分身。

4、优劣

同时，由于链接的优势，pnpm 的安装速度在大多数场景都比 npm 和 yarn 快 2 倍，节省的磁盘空间也更多。

但也存在一些弊端：

（1）由于 pnpm 创建的 node_modules 依赖软链接，因此在不支持软链接的环境中，无法使用 pnpm，比如 Electron 应用。

（2）因为依赖源文件是安装在 store 中，调试依赖或 patch-package 给依赖打补丁也不太方便，可能会影响其他项目。