npm、 yarn 和 pnpm 的区别

npm、 yarn 和 pnpm 的区别

一、npm

npm 是 Node Package Manager 的缩写，顾名思义是一个 NodeJS 包管理和分发工具，我们可以使用它发布、安装和卸载 NodeJS 包。

npm 也是 的默认的包管理器。一旦 node 安装，npm 也会被默认安装。

二、yarn

yarn 是 facebook 等公司在 npm v3 时推出的一个新的开源的包管理器，它的出现是为了弥补 npm 当时安装速度慢、依赖包版本不一致等问题。

yarn 有以下优点：

• 安装速度快
  • 并行安装：npm 是按照队列依次安装每个 package，当前一个 package 安装完成之后，才能继续后面的安装。而 Yarn
    是同步执行所有任务。
  • 缓存：如果一个 package 之前已经安装过，yarn 会直接从缓存中获取，而不是重新下载。
• 版本统一
  yarn 创新性的新增了 文件，它是 yarn 在安装依赖包时，自动生成的一个文件，作用是记录 yarn 安装的每个 package 的版本，保证之后 install 时的版本一致。不过随着后来 npm 也新增了作用相同的 ，这个优势已经不太明显。

三、pnpm

2017 年 pnpm 问世。它的全称是 Performance NPM，即高性能的 npm。相比较于 yarn，pnpm 在性能上又有了极大的提升。

pnpm 解决了 npm、yarn 重复文件过多、复用率低等问题。

我们知道，不管是 npm 还是 yarn，它们的安装方法都是将项目依赖包的原封不动的从服务器上下载到本地，写入到 node_modules 文件夹，而每个 package 又都有自己的 node_modules，所以当一个 package 在不同的依赖项中需要时，它会被多次复制粘贴并生成多份文件，形成一个很深的依赖树。

另外，如果同一个 package 在我们本地的多个项目中使用，每次安装的时候它都会被重新下载一次。比如我们本地有 100 个项目，都依赖 lodash，那么使用 npm 或 yarn 进行安装， lodash 很可能就被下载、安装了 100 次，也就是说我们的磁盘中有 100 个地方写入了 lodash 的代码，这种方式是极其低效的。

pnpm 内部使用基于内容寻址的文件系统来存储磁盘上所有的文件，这个文件系统出色的地方在于:

同一个包 pnpm 只会安装一次，磁盘中只有一个地方写入，后面再次使用都会直接使 hardlink。即使一个包的不同版本，pnpm 也会极大程度地复用之前版本的代码。举个例子，比如 lodash 有 100 个文件，更新版本之后多了一个文件，那么磁盘当中并不会重新写入 101 个文件，而是保留原来的 100 个文件的 hardlink，仅仅写入那一个新增的文件。

npm yarn 和 pnpm 之间命令的区别

-	npm	yarn	pnpm
Install all	npm install	yarn	pnpm install
Install	npm install [package]	yarn add [package]	pnpm add [package]
-D	npm install [package] -D	yarn add [package] -D	pnpm add -D [package]
-g	npm install [package] -g	yarn global add [package]	pnpm add -g [package]
Uninstall	npm uninstall [package]	yarn remove [package]	pnpm remove [package]
Update	npm update [package]	yarn upgrade [package]	pnpm update [package]

这篇文章给大家分享一个业内一款出色的包管理器——pnpm。目前 GitHub 已经有 star 9.8k，现在已经相对成熟且稳定了。它由 npm/yarn 衍生而来，但却解决了 npm/yarn 内部潜在的 bug，并且极大了地优化了性能，扩展了使用场景。下面是本文的思维导图:

一、什么是 pnpm ?

pnpm 的官方文档是这样说的:

Fast, disk space efficient package manager

因此，pnpm 本质上就是一个包管理器，这一点跟 npm/yarn 没有区别，但它作为杀手锏的两个优势在于:

包安装速度极快；
磁盘空间利用非常高效。
它的安装也非常简单。可以有多简单?

npm i -g pnpm

二、特性概览

1. 速度快
pnpm 安装包的速度究竟有多快？先以 React 包为例来对比一下:

可以看到，作为黄色部分的 pnpm，在绝多大数场景下，包安装的速度都是明显优于 npm/yarn，速度会比 npm/yarn 快 2-3 倍。

对 yarn 比较熟悉的同学可能会说，yarn 不是有 PnP 安装模式吗？直接去掉 node_modules，将依赖包内容写在磁盘，节省了 node 文件 I/O 的开销，这样也能提升安装速度。（具体原理见这篇文章）

接下来，我们以这样一个仓库为例，我们来看一看 benchmark 数据，主要对比一下 pnpm 和 yarn PnP:

从中可以看到，总体而言，pnpm 的包安装速度还是明显优于 yarn PnP的。

2. 高效利用磁盘空间
pnpm 内部使用基于内容寻址的文件系统来存储磁盘上所有的文件，这个文件系统出色的地方在于:

不会重复安装同一个包。用 npm/yarn 的时候，如果 100 个项目都依赖 lodash，那么 lodash 很可能就被安装了 100 次，磁盘中就有 100 个地方写入了这部分代码。但在使用 pnpm 只会安装一次，磁盘中只有一个地方写入，后面再次使用都会直接使用 hardlink(硬链接，不清楚的同学详见这篇文章)。

即使一个包的不同版本，pnpm 也会极大程度地复用之前版本的代码。举个例子，比如 lodash 有 100 个文件，更新版本之后多了一个文件，那么磁盘当中并不会重新写入 101 个文件，而是保留原来的 100 个文件的 hardlink，仅仅写入那一个新增的文件。

3. 支持 monorepo
随着前端工程的日益复杂，越来越多的项目开始使用 monorepo。之前对于多个项目的管理，我们一般都是使用多个 git 仓库，但 monorepo 的宗旨就是用一个 git 仓库来管理多个子项目，所有的子项目都存放在根目录的packages目录下，那么一个子项目就代表一个package。如果你之前没接触过 monorepo 的概念，建议仔细看看monorepo以及开源的 monorepo 管理工具lerna，项目目录结构可以参考一下 babel 仓库。

pnpm 与 npm/yarn 另外一个很大的不同就是支持了 monorepo，体现在各个子命令的功能上，比如在根目录下 pnpm add A -r, 那么所有的 package 中都会被添加 A 这个依赖，当然也支持 –filter字段来对 package 进行过滤。

4. 安全性高
之前在使用 npm/yarn 的时候，由于 node_module 的扁平结构，如果 A 依赖 B， B 依赖 C，那么 A 当中是可以直接使用 C 的，但问题是 A 当中并没有声明 C 这个依赖。因此会出现这种非法访问的情况。但 pnpm 脑洞特别大，自创了一套依赖管理方式，很好地解决了这个问题，保证了安全性，具体怎么体现安全、规避非法访问依赖的风险的，后面再来详细说说。

三、依赖管理

npm/yarn install 原理
主要分为两个部分, 首先，执行 npm/yarn install之后，包如何到达项目 node_modules 当中。其次，node_modules 内部如何管理依赖。

执行命令后，首先会构建依赖树，然后针对每个节点下的包，会经历下面四个步骤:

1. 将依赖包的版本区间解析为某个具体的版本号
2. 下载对应版本依赖的 tar 包到本地离线镜像
3. 将依赖从离线镜像解压到本地缓存
4. 将依赖从缓存拷贝到当前目录的 node_modules 目录

然后，对应的包就会到达项目的node_modules当中。

那么，这些依赖在node_modules内部是什么样的目录结构呢，换句话说，项目的依赖树是什么样的呢？

在 npm1、npm2 中呈现出的是嵌套结构，比如下面这样:

node_modules
└─ foo
   ├─ 
   ├─ 
   └─ node_modules
      └─ bar
         ├─ 
         └─ 

如果 bar 当中又有依赖，那么又会继续嵌套下去。试想一下这样的设计存在什么问题:

依赖层级太深，会导致文件路径过长的问题，尤其在 window 系统下。
大量重复的包被安装，文件体积超级大。比如跟 foo 同级目录下有一个baz，两者都依赖于同一个版本的lodash，那么 lodash 会分别在两者的 node_modules 中被安装，也就是重复安装。
模块实例不能共享。比如 React 有一些内部变量，在两个不同包引入的 React 不是同一个模块实例，因此无法共享内部变量，导致一些不可预知的 bug。
接着，从 npm3 开始，包括 yarn，都着手来通过扁平化依赖的方式来解决这个问题。相信大家都有这样的体验，我明明就装个 express，为什么 node_modules里面多了这么多东西？

没错，这就是扁平化依赖管理的结果。相比之前的嵌套结构，现在的目录结构类似下面这样:

node_modules
├─ foo
|  ├─ 
|  └─ 
└─ bar
   ├─ 
   └─ 

所有的依赖都被拍平到node_modules目录下，不再有很深层次的嵌套关系。这样在安装新的包时，根据 node require 机制，会不停往上级的node_modules当中去找，如果找到相同版本的包就不会重新安装，解决了大量包重复安装的问题，而且依赖层级也不会太深。

之前的问题是解决了，但仔细想想这种扁平化的处理方式，它真的就是无懈可击吗？并不是。它照样存在诸多问题，梳理一下:

1. 依赖结构的不确定性。
2. 扁平化算法本身的复杂性很高，耗时较长。
3. 项目中仍然可以非法访问没有声明过依赖的包

后面两个都好理解，那第一点中的不确定性是什么意思？这里来详细解释一下。

假如现在项目依赖两个包 foo 和 bar，这两个包的依赖又是这样的:

那么 npm/yarn install 的时候，通过扁平化处理之后，究竟是这样

还是这样？

答案是: 都有可能。取决于 foo 和 bar 在 中的位置，如果 foo 声明在前面，那么就是前面的结构，否则是后面的结构。

这就是为什么会产生依赖结构的不确定问题，也是 lock 文件诞生的原因，无论是(npm 才出现)还是，都是为了保证 install 之后都产生确定的node_modules结构。

尽管如此，npm/yarn 本身还是存在扁平化算法复杂和package 非法访问的问题，影响性能和安全。

pnpm 依赖管理

pnpm 的作者Zoltan Kochan发现 yarn 并没有打算去解决上述的这些问题，于是另起炉灶，写了全新的包管理器，开创了一套新的依赖管理机制，现在就让我们去一探究竟。

还是以安装 express 为例，我们新建一个目录，执行:

pnpm init -y

然后执行:

pnpm install express

我们再去看看node_modules:

.pnpm
.
express

我们直接就看到了express，但值得注意的是，这里仅仅只是一个软链接，不信你打开看看，里面并没有 node_modules 目录，如果是真正的文件位置，那么根据 node 的包加载机制，它是找不到依赖的。那么它真正的位置在哪呢？

我们继续在 .pnpm 当中寻找:

▾ node_modules
  ▾ .pnpm
    ▸ accepts@1.3.7
    ▸ array-flatten@1.1.1
    ...
    ▾ express@4.17.1
      ▾ node_modules
        ▸ accepts
        ▸ array-flatten
        ▸ body-parser
        ▸ content-disposition
        ...
        ▸ etag
        ▾ express
          ▸ lib
            
            
            LICENSE
            
            

好家伙！竟然在 .pnpm/express@4.17.1/node_modules/express下面找到了!

随便打开一个别的包:

好像也都是一样的规律，都是<package-name>@version/node_modules/<package-name>这种目录结构。并且 express 的依赖都在.pnpm/express@4.17.1/node_modules下面，这些依赖也全都是软链接。

再看看.pnpm，.pnpm目录下虽然呈现的是扁平的目录结构，但仔细想想，顺着软链接慢慢展开，其实就是嵌套的结构！

▾ node_modules
  ▾ .pnpm
    ▸ accepts@1.3.7
    ▸ array-flatten@1.1.1
    ...
    ▾ express@4.17.1
      ▾ node_modules
        ▸ accepts  -> ../accepts@1.3.7/node_modules/accepts
        ▸ array-flatten -> ../array-flatten@1.1.1/node_modules/array-flatten
        ...
        ▾ express
          ▸ lib
            
            
            LICENSE
            
            

将包本身和依赖放在同一个node_module下面，与原生 Node 完全兼容，又能将 package 与相关的依赖很好地组织到一起，设计十分精妙。

现在我们回过头来看，根目录下的 node_modules 下面不再是眼花缭乱的依赖，而是跟 声明的依赖基本保持一致。即使 pnpm 内部会有一些包会设置依赖提升，会被提升到根目录 node_modules 当中，但整体上，根目录的node_modules比以前还是清晰和规范了许多。

四、再谈安全

不知道你发现没有，pnpm 这种依赖管理的方式也很巧妙地规避了非法访问依赖的问题，也就是只要一个包未在 中声明依赖，那么在项目中是无法访问的。

但在 npm/yarn 当中是做不到的，那你可能会问了，如果 A 依赖 B， B 依赖 C，那么 A 就算没有声明 C 的依赖，由于有依赖提升的存在，C 被装到了 A 的node_modules里面，那我在 A 里面用 C，跑起来没有问题呀，我上线了之后，也能正常运行啊。不是挺安全的吗？

还真不是。

第一，你要知道 B 的版本是可能随时变化的，假如之前依赖的是C@1.0.1，现在发了新版，新版本的 B 依赖 C@2.0.1，那么在项目 A 当中 npm/yarn install 之后，装上的是 2.0.1 版本的 C，而 A 当中用的还是 C 当中旧版的 API，可能就直接报错了。

第二，如果 B 更新之后，可能不需要 C 了，那么安装依赖的时候，C 都不会装到node_modules里面，A 当中引用 C 的代码直接报错。

还有一种情况，在 monorepo 项目中，如果 A 依赖 X，B 依赖 X，还有一个 C，它不依赖 X，但它代码里面用到了 X。由于依赖提升的存在，npm/yarn 会把 X 放到根目录的 node_modules 中，这样 C 在本地是能够跑起来的，因为根据 node 的包加载机制，它能够加载到 monorepo 项目根目录下的 node_modules 中的 X。但试想一下，一旦 C 单独发包出去，用户单独安装 C，那么就找不到 X 了，执行到引用 X 的代码时就直接报错了。

这些，都是依赖提升潜在的 bug。如果是自己的业务代码还好，试想一下如果是给很多开发者用的工具包，那危害就非常严重了。
npm 也有想过去解决这个问题，指定--global-style参数即可禁止变量提升，但这样做相当于回到了当年嵌套依赖的时代，一夜回到*，前面提到的嵌套依赖的缺点仍然暴露无遗。

npm/yarn 本身去解决依赖提升的问题貌似很难完成，不过社区针对这个问题也已经有特定的解决方案: dependency-check，地址: /dependency-…

但不可否认的是，pnpm 做的更加彻底，独创的一套依赖管理方式不仅解决了依赖提升的安全问题，还大大优化了时间和空间上的性能。

五、日常使用

说了这么多，估计你会觉得 pnpm 挺复杂的，是不是用起来成本很高呢？
恰好相反，pnpm 使用起来十分简单，如果你之前有 npm/yarn 的使用经验，甚至可以无缝迁移到 pnpm 上来。不信我们来举几个日常使用的例子。

pnpm install

跟 npm install 类似，安装项目下所有的依赖。但对于 monorepo 项目，会安装 workspace 下面所有 packages 的所有依赖。不过可以通过 --filter 参数来指定 package，只对满足条件的 package 进行依赖安装。
当然，也可以这样使用，来进行单个包的安装:

// 安装 axios
pnpm install axios
// 安装 axios 并将 axios 添加至 devDependencies
pnpm install axios -D
// 安装 axios 并将 axios 添加至 dependencies
pnpm install axios -S

当然，也可以通过 --filter 来指定 package。

pnpm update

根据指定的范围将包更新到最新版本，monorepo 项目中可以通过 --filter 来指定 package。

pnpm uninstall

在 node_modules 和 中移除指定的依赖。monorepo 项目同上。举例如下:

// 移除 axios
pnpm uninstall axios --filter package-a

pnpm link

将本地项目连接到另一个项目。注意，使用的是硬链接，而不是软链接。如:

pnpm link ../../axios

另外，对于我们经常用到npm run/start/test/publish，这些直接换成 pnpm 也是一样的，不再赘述。更多的使用姿势可参考官方文档: /en/
可以看到，虽然 pnpm 内部做了非常多复杂的设计，但实际上对于用户来说是无感知的，使用起来非常友好。并且，现在作者现在还一直在维护，目前 npm 上周下载量已经有 10w +，经历了大规模用户的考验，稳定性也能有所保障。

因此，综合来看，pnpm 是一个相比 npm/yarn 更优的方案，期待未来 pnpm 能有更多的落地。

参考资料：
[1] pnpm 官方文档: /en/
[2]关于现代包管理器的深度思考——为什么现在我更推荐 pnpm 而不是 npm/yarn?
[3]npm、 yarn 和 pnpm 的区别