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JS基础一文看懂模块化规范

jiezi

前言

前端的模块化之路经历了漫长的过程，想详细了解的小伙伴可以看浪里行舟大神写的前端模块化详解(完整版)，这里根据大佬们写的文章，做了汇总和整理，希望读完的小伙伴能有些收获。

什么是模块

  • 将一个复杂的程序依据一定的规则 (规范) 封装成几个块(文件), 并进行组合在一起
  • 块的内部数据与实现是私有的, 只是向外部暴露一些接口 (方法) 与外部其它模块通信

CommonJS

Node 应用由模块组成，采用 CommonJS 模块规范。每个文件就是一个模块，有自己的作用域。在一个文件里面定义的变量、函数、类，都是私有的，对其他文件不可见。在服务器端，模块的加载是运行时同步加载的；在浏览器端，模块需要提前编译打包处理。

CommonJS 规范加载模块是 同步 的，也就是说，只有加载完成，才能执行后面的操作。

基本语法：

  • 暴露模块：module.exports = value 或 exports.xxx = value
  • 引入模块：require(xxx), 如果是第三方模块，xxx 为模块名；如果是自定义模块，xxx 为模块文件路径

但是，CommonJs 有一个重大的局限使得它 不适用于浏览器环境 ，那就是require 操作是同步的。这对服务器端不是一个问题，因为所有的模块都存放在本地硬盘，可以同步加载完成，等待时间就是硬盘的读取时间。但是，对于浏览器，这却是一个大问题，因为模块都放在服务器端，等待时间取决于网速的快慢，可能要等很长时间，浏览器处于”假死”状态。

因此，浏览器端的模块，不能采用”同步加载”（synchronous），只能采用”异步加载”（asynchronous），这就是 AMD 规范诞生的背景。

AMD

特点：非同步加载模块，允许指定回调函数，浏览器端一般采用 AMD 规范

代表作：require.js

用法:

// 定义没有依赖的模块
define(function(){return 模块})

// 定义有依赖的模块
define(['module1', 'module2'], function(m1, m2){return 模块})

// 引入使用模块
require(['module1', 'module2'], function(m1, m2){// 使用 m1/m2})

CMD

特点：专门用于浏览器端，模块的 加载是异步的，模块使用时才会加载执行

代表作：Sea.js

用法:

// 定义没有依赖的模块
define(function(require, exports, module){
  exports.xxx = value
  module.exports = value
})

// 定义有依赖的模块
define(function(require, exports, module){// 引入依赖模块(同步)
  var module2 = require('./module2')
    // 引入依赖模块(异步)
    require.async('./module3', function (m3) {})
  // 暴露模块
  exports.xxx = value
})

// 引入使用模块
define(function (require) {var m1 = require('./module1')
  var m4 = require('./module4')
  m1.show()
  m4.show()})

CMD 与 AMD 区别

AMD 和 CMD 最大的区别是 对依赖模块的执行时机处理不同 ，而 不是加载的时机或者方式不同 ，二者皆为 异步加载 模块。

AMD 依赖前置，js 可以方便知道依赖模块是谁，立即加载；

而 CMD 就近依赖，需要使用把模块变为字符串解析一遍才知道依赖了那些模块，这也是很多人诟病 CMD 的一点，牺牲性能来带来开发的便利性，实际上解析模块用的时间短到可以忽略。

一句话总结：
两者都是异步加载，只是执行时机不一样。AMD 是依赖前置，提前执行，CMD 是依赖就近，延迟执行。

UMD

UMD 是 AMD 和 CommonJS 的糅合：

AMD 模块以浏览器第一的原则发展，异步加载模块。

CommonJS 模块以服务器第一原则发展，选择同步加载，它的模块无需包装(unwrapped modules)。

这迫使人们又想出另一个更通用的模式 UMD（Universal Module Definition）。希望解决跨平台的解决方案。

UMD 先判断是否支持 Node.js 的模块（exports）是否存在，存在则使用 Node.js 模块模式。

在判断是否支持 AMD（define 是否存在），存在则使用 AMD 方式加载模块。

(function (window, factory) {if (typeof exports === 'object') {module.exports = factory();
    } else if (typeof define === 'function' && define.amd) {define(factory);
    } else {window.eventUtil = factory();
    }
})(this, function () {//module ...});

ES6 模块化

ES6 模块的设计思想是尽量的静态化，使得编译时就能确定模块的依赖关系，以及输入和输出的变量。CommonJS 和 AMD 模块，都只能在运行时确定这些东西。比如，CommonJS 模块就是对象，输入时必须查找对象属性。

ES6 Module 默认目前还没有被浏览器支持，需要使用 babel，在日常写 demo 的时候经常会显示这个错误：

ES6 模块使用 import 关键字导入模块，export关键字导出模块：

/** 导出模块的方式 **/

var a = 0;
export {a}; // 第一种
   
export const b = 1; // 第二种 
  
let c = 2;
export default {c}// 第三种 

let d = 2;
export default {d as e}// 第四种，别名

/** 导入模块的方式 **/

import {a} from './a.js' // 针对 export 导出方式，.js 后缀可省略

import main from './c' // 针对 export default 导出方式, 使用时用 main.c

import 'lodash' // 仅仅执行 lodash 模块，但是不输入任何值

命名式导出与默认导出

export {< 变量 >}这种方式一般称为 命名式导出 或者 具名导出 ，导出的是一个 变量的引用 。
export default 这种方式称为 默认导出 或者 匿名导出 ，导出的是一个 值。

举例：

// a.js
let x = 10
let y = 20
setTimeout(()=>{
    x = 100
    y = 200
},100)
export {x}
export default y

// b.js
import {x} from './a.js'
import y from './a.js'
setTimeout(()=>{console.log(x,y) // 100,20
},100)

ES6 模块与 CommonJS 模块的差异

① CommonJS 模块输出的是一个值的拷贝，ES6 模块输出的是值的引用。

CommonJS 模块输出的是 值的拷贝 ，也就是说，一旦输出一个值，模块内部的变化就影响不到这个值。而且，CommonJS 模块无论加载多少次，都 只会在第一次加载时运行一次，以后再加载，返回的都是第一次运行结果的缓存，除非手动清除系统缓存。

ES6 模块的运行机制与 CommonJS 不一样，JS 引擎对脚本静态分析的时候，遇到模块加载命令 import，就会生成一个 只读引用 ，等到脚本真正执行时，再根据这个只读引用，到被加载的那个模块里面去取值。换句话说，ES6 的import 有点像 Unix 系统的“符号连接”，原始值变了，import加载的值也会跟着变。因此，ES6 模块是 动态引用 ，并且 不会缓存值，模块里面的变量绑定其所在的模块。

② CommonJS 模块是运行时加载，ES6 模块是编译时输出接口。
CommonJS 加载的是一个对象（即 module.exports 属性），该对象只有在脚本运行完才会生成。即在输入时是先加载整个模块，生成一个对象，然后再从这个对象上面读取方法，这种加载称为“运行时加载”。

例如：

// CommonJS 模块
let {stat, exists, readFile} = require('fs');

// 等同于
let _fs = require('fs');
let stat = _fs.stat;
let exists = _fs.exists;
let readfile = _fs.readfile;

上面代码的实质是整体加载 fs 模块（即加载 fs 的所有方法），生成一个对象（_fs），然后再从这个对象上面读取 3 个方法。因为只有运行时才能得到这个对象，导致完全没办法在编译时做“静态优化”。

ES6 模块不是对象，它的对外接口只是一种静态定义，在代码静态解析阶段就会生成。通过 export 命令显式指定输出的代码，import时采用静态命令的形式。即在 import 时可以指定加载某个输出值，而不是加载整个模块，这种加载称为“编译时加载 ”或者“ 静态加载”。

// ES6 模块
import {stat, exists, readFile} from 'fs';

上面代码的实质是从 fs 模块加载 3 个方法，其他方法不加载。即 ES6 可以在编译时就完成模块加载，效率要比 CommonJS 模块的加载方式高。当然，这也导致了没法引用 ES6 模块本身，因为它 不是对象。

由于 ES6 模块是编译时加载，使得静态分析成为可能。有了它，就能进一步拓宽 JavaScript 的语法，比如引入宏（macro）和类型检验（type system）这些只能靠静态分析实现的功能。

除了静态加载带来的各种好处，ES6 模块还有以下好处：

  • 不再需要 UMD 模块格式了，将来服务器和浏览器都会支持 ES6 模块格式。目前，通过各种工具库，其实已经做到了这一点。
  • 将来浏览器的新 API 就能用模块格式提供，不再必须做成全局变量或者 navigator 对象的属性。
  • 不再需要对象作为命名空间（比如 Math 对象），未来这些功能可以通过模块提供。

总结

  1. CommonJS 规范主要用于服务端编程，加载模块是同步的，这并不适合在浏览器环境，因为同步意味着阻塞加载，浏览器资源是异步加载的，因此有了 AMD、CMD 解决方案。
  2. AMD 规范在浏览器环境中异步加载模块，而且可以并行加载多个模块。不过，AMD 规范开发成本高，代码的阅读和书写比较困难，模块定义方式的语义不顺畅。
  3. CMD 规范与 AMD 规范很相似，都用于浏览器编程，依赖就近，延迟执行，可以很容易在 Node.js 中运行。不过，依赖 SPM 打包，模块的加载逻辑偏重。
  4. ES6 在语言标准的层面上，实现了模块功能，而且实现得相当简单，完全可以取代 CommonJS 和 AMD 规范，成为浏览器和服务器通用的模块解决方案。

参考资料

前端模块化详解 (完整版)
ECMAScript 6 入门
近一万字的 ES6 语法知识点补充
彻底搞清楚 javascript 中的 require、import 和 export
CommonJS,AMD,CMD,ES6,require 和 import 详解

以上是本篇文章的内容，欢迎大家提出自己的想法，我们一起学习进步，与君共勉。

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