我要成为node_modules大师!(一):包管理器选择,依赖关系分析

好家伙

1.npm曾经的一些问题

1. 依赖地狱（Dependency Hell）

• 嵌套依赖结构：早期版本的 npm 采用嵌套的 node_modules 结构，依赖层级极深，容易导致路径过长问题（尤其在 Windows 上），甚至触发文件系统限制。

• 版本冲突：依赖的版本管理不够严格，容易出现"同一个包多个版本"共存的情况，导致项目体积膨胀或难以调试。

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2. 性能问题

• 安装速度慢：npm 的安装算法（尤其是 v3 之前）效率较低，依赖解析和下载时间较长。

• 全局锁问题：npm 的锁文件（package-lock.json）设计曾被诟病与其他工具（如 Yarn）不兼容，且早期版本存在锁文件冲突问题。

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3. 安全性历史问题

• 依赖链风险：npm 允许依赖包自动安装任意子依赖，曾引发多起安全事件（例如 event-stream 恶意包注入事件）。

• 权限问题：过去 npm 的包发布机制容易被滥用，出现过"包名抢注"（squatting）或低质量包泛滥的情况。

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4. 设计哲学争议

• 集中式 registry：npm 的官方 registry 是单点故障，一旦宕机（如 2020 年的服务中断），全球开发者受影响。

• 语义化版本（SemVer）的滥用：许多包过度依赖 ^ 或 ~ 版本范围，导致不同环境安装的依赖版本不一致，可能引发意外问题。

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5. 竞争对手的对比

• Yarn 的冲击：Yarn 在 2016 年推出后，凭借离线缓存、并行安装、更稳定的锁文件等特性，直接暴露了 npm 的短板。

• pnpm 的改进：pnpm 通过硬链接和符号链接优化存储空间和安装速度，进一步凸显了 npm 的冗余问题。

尽管如此

对于大多数普通项目，npm 已足够稳定，尤其是新版（v7+）吸收了 Yarn 和 pnpm 的优点。

2.包管理工具

|----------|---------------------|
| npm | 官方默认，兼容性无敌 |
| Yarn | 稳定可靠，锁文件严谨 |
| pnpm | 省空间、快、无依赖冲突 |
| Bun | 宇宙最快，All-in-One |

3.具体的依赖关系实例分析

现在 有两个项目,

项目1,依赖需求: a,b,c a依赖于b,c , c无依赖依赖

项目2.依赖需求: a,b,c,d a依赖于b,c , c依赖于d ,d依赖于b

这是两个典型项目,
第一个,代表直接依赖
第二个,代表嵌套依赖

现在我分别使用npm,yarn,pnpm,bun,

我们分别分析器其node_modules文件夹结构,以及package文件,和lock文件

3.1.第一个项目非常简单

安装结果对比

包管理器	node_modules 结构	锁文件格式
npm	扁平化（hoisting）: - a, b, c（顶层） - a/node_modules 无嵌套（依赖已提升）	package-lock.json（嵌套结构，标记依赖来源）
Yarn	类似 npm 的扁平化: - a, b, c（顶层） - 无重复依赖	yarn.lock（扁平列表，记录所有依赖的精确版本）
pnpm	隔离结构: - 顶层只有 a, b, c（符号链接） - 真实依赖存储在 ~/.pnpm-store，通过硬链接引用	pnpm-lock.yaml（内容寻址，记录依赖的存储路径）
Bun	类似 pnpm 的硬链接优化: - 扁平化但共享依赖存储 - 依赖通过硬链接复用	bun.lockb（二进制锁文件，记录依赖树和哈希）

3.2.我们重点关注第二个项目

看看各家工具如何处理嵌套依赖

包管理器	node_modules 结构	关键区别
npm	扁平化 + 部分嵌套: - a, b, c, d（顶层） - 如果 b 有多个版本，低版本会嵌套在 d/node_modules	package-lock.json 会标记 d 的 b 是否嵌套
Yarn	完全扁平化: - a, b, c, d（顶层） - 若版本冲突，Yarn 会选择一个版本，可能导致问题	yarn.lock 会记录所有依赖的解析版本
pnpm	严格隔离: - a, b, c, d（顶层符号链接） - c 和 d 的 b 不会冲突，各自引用正确版本	pnpm-lock.yaml 会记录每个包的独立存储路径
Bun	类似 pnpm: - 共享存储 + 硬链接 - 依赖版本冲突时，Bun 会优先兼容	bun.lockb 会优化存储，避免重复

来看示例图:

(1)NPM

node_modules

node_modules/
├── a/               # [email protected]
│   └── package.json # 依赖: b, c
├── b/               # [email protected] (被 a 和 d 依赖)
├── c/               # [email protected]
│   └── package.json # 依赖: d
├── d/               # [email protected]
│   └── package.json # 依赖: b
└── .bin/            # 可执行文件（如果有）

锁文件

package-lock.json

{
  "name": "project2",
  "version": "1.0.0",
  "lockfileVersion": 2,
  "requires": true,
  "packages": {
    "node_modules/a": {
      "version": "1.0.0",
      "dependencies": { "b": "^1.0.0", "c": "^1.0.0" }
    },
    "node_modules/b": { "version": "1.0.0" },
    "node_modules/c": {
      "version": "1.0.0",
      "dependencies": { "d": "^1.0.0" }
    },
    "node_modules/d": {
      "version": "1.0.0",
      "dependencies": { "b": "^1.0.0" }
    }
  }
}

(2)Yarn

node_modules

node_modules/
├── a/               # [email protected]
│   └── package.json # 依赖: b, c
├── b/               # [email protected] (提升到顶层)
├── c/               # [email protected]
│   └── package.json # 依赖: d
├── d/               # [email protected]
│   └── package.json # 依赖: b
└── .bin/

锁文件

yarn.lock

# THIS IS AN AUTOGENERATED FILE. DO NOT EDIT THIS FILE DIRECTLY.
[email protected]:
  version "1.0.0"
  dependencies:
    b "^1.0.0"
    c "^1.0.0"

[email protected]:
  version "1.0.0"

[email protected]:
  version "1.0.0"
  dependencies:
    d "^1.0.0"

[email protected]:
  version "1.0.0"
  dependencies:
    b "^1.0.0"

(3)pnpm

node_modules

node_modules/
├── a -> .pnpm/[email protected]/node_modules/a      # 符号链接
├── b -> .pnpm/[email protected]/node_modules/b
├── c -> .pnpm/[email protected]/node_modules/c
├── d -> .pnpm/[email protected]/node_modules/d
└── .pnpm/
    ├── [email protected]/
    │   └── node_modules/
    │       ├── a       # a 的真实文件
    │       ├── b -> ../../[email protected]/node_modules/b  # 硬链接
    │       └── c -> ../../[email protected]/node_modules/c
    ├── [email protected]/
    │   └── node_modules/
    │       ├── c       # c 的真实文件
    │       └── d -> ../../[email protected]/node_modules/d
    ├── [email protected]/
    │   └── node_modules/
    │       ├── d       # d 的真实文件
    │       └── b -> ../../[email protected]/node_modules/b  # 硬链接
    └── [email protected]/
        └── node_modules/
            └── b       # b 的真实文件

锁文件

pnpm-lock.yaml

lockfileVersion: 5.4
dependencies:
  a:
    specifier: 1.0.0
    version: 1.0.0
    dependencies:
      b: 1.0.0
      c: 1.0.0
  b:
    specifier: 1.0.0
    version: 1.0.0
  c:
    specifier: 1.0.0
    version: 1.0.0
    dependencies:
      d: 1.0.0
  d:
    specifier: 1.0.0
    version: 1.0.0
    dependencies:
      b: 1.0.0

(4)bun

node_modules/
├── a/               # [email protected] (硬链接到全局存储)
├── b/               # [email protected] (硬链接)
├── c/               # [email protected]
├── d/               # [email protected]
└── .bin/

锁文件

bun.lockb
为二进制

总结,

特性	npm	Yarn	pnpm	Bun
依赖结构	扁平化（可能嵌套冲突）	完全扁平化（可能版本冲突）	隔离 + 硬链接（无冲突）	扁平化 + 硬链接优化
安装速度	慢	较快	最快（复用存储）	极快（内置优化）
磁盘占用	高（每个项目独立存储）	较高	极低（全局共享存储）	低（共享存储）
锁文件格式	package-lock.json（嵌套）	yarn.lock（扁平列表）	pnpm-lock.yaml（内容寻址）	bun.lockb（二进制高效）
幻影依赖	严重（依赖提升）	存在	无（严格隔离）	较少（但比 pnpm 宽松）

4.一个问题

对于项目2提出一个新的情况

假设项目本身依赖的b包为1.0.0
d包依赖的b包版本为:2.0.0

node_modules和锁文件会发生什么?

node_modules/
├── a/               # [email protected]
│   └── package.json # 依赖: [email protected], [email protected]
├── b/               # [email protected] (被提升到顶层)
├── c/               # [email protected]
│   └── package.json # 依赖: [email protected]
├── d/               # [email protected]
│   ├── node_modules/
│   │   └── b/       # [email protected] (嵌套)
│   └── package.json # 依赖: [email protected]
└── .bin/

由于依赖提升,所以b包版本1.0.0(先遇到)于是,被提升到顶层

npm 会尽量将依赖提升到顶层，但同一包的不同版本只能提升一个，其余版本会嵌套。