Javascript模組化的詳細介紹

這篇文章給大家帶來的內容是關於Javascript模組化的詳細介紹 ，有一定的參考價值，有需要的朋友可以參考一下，希望對你有所協助。

前言

隨著 Web 技術的蓬勃發展和依賴的基礎設施日益完善，前端領域逐漸從瀏覽器延伸至服務端（Node.js），案頭端（PC、Android、iOS），乃至於物聯網裝置（IoT），其中 JavaScript 承載著這些應用程式的核心部分，隨著其規模化和複雜度的成倍增長，其軟體工程體系也隨之建立起來（協同開發、單元測試、需求和缺陷管理等），模組化編程的需求日益迫切。

JavaScript 對模組化編程的支援尚未形成規範，難以堪此重任；一時間，江湖俠士挺身而出，一路披荊斬棘，從刀耕火種過渡到面向未來的模組化方案；

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概念

模組化編程就是通過組合一些__相對獨立可複用的模組__來進行功能的實現，其最核心的兩部分是__定義模組__和__引入模組__；

• 定義模組時，每個模組內部的執行邏輯是不被外部感知的，只是匯出（暴露）出部分方法和資料；

• 引入模組時，同步 / 非同步去載入待引入的代碼，執行並擷取到其暴露的方法和資料；

刀耕火種

儘管 JavaScript 語言層面並未提供模組化的解決方案，但利用其可__物件導向__的語言特性，外加__設計模式__加持，能夠實現一些簡單的模組化的架構；經典的一個案例是利用單例模式模式去實現模組化，可以對模組進行較好的封裝，只暴露部分資訊給需要使用模組的地方；

// Define a modulevar moduleA = (function ($, doc) {  var methodA = function() {};  var dataA = {};  return {    methodA: methodA,    dataA: dataA  };})(jQuery, document);// Use a modulevar result = moduleA.mehodA();

直觀來看，通過立即執行函數（IIFE）來聲明依賴以及匯出資料，這與當下的模組化方案並無巨大的差異，可本質上卻有千差萬別，無法滿足的一些重要的特性；

• 定義模組時，聲明的依賴不是強制自動引入的，即在定義該模組之前，必須手動引入依賴的模組代碼；

• 定義模組時，其代碼就已經完成執行過程，無法實現按需載入；

• 跨檔案使用模組時，需要將模組掛載到全域變數（window）上；

AMD & CMD 二分天下

題外話：由於年代久遠，這兩種模組化方案逐漸淡出曆史舞台，具體特性不再細聊；

為瞭解決”刀耕火種”時代存留的需求，AMD 和 CMD 模組化規範問世，解決了在瀏覽器端的非同步模組化編程的需求，__其最核心的原理是通過動態載入 script 和事件監聽的方式來非同步載入模組；__

AMD 和 CMD 最具代表的兩個作品分別對應 require.js 和 sea.js；其主要區別在於依賴聲明和依賴載入的時機，其中 require.js 預設在聲明時執行， sea.js 推崇懶載入和按需使用；另外值得一提的是，CMD 規範的寫法和 CommonJS 極為相近，只需稍作修改，就能在 CommonJS 中使用。參考下面的 Case 更有助於理解；

// AMDdefine(['./a','./b'], function (moduleA, moduleB) {  // 依賴前置  moduleA.mehodA();  console.log(moduleB.dataB);  // 匯出資料  return {};}); // CMDdefine(function (requie, exports, module) {  // 依賴就近  var moduleA = require('./a');  moduleA.mehodA();       // 按需載入  if (needModuleB) {    var moduleB = requie('./b');    moduleB.methodB();  }  // 匯出資料  exports = {};});

CommonJS

2009 年 ty 發布 Node.js 的第一個版本，CommonJS 作為其中最核心的特性之一，適用於服務端下的情境；曆年來的考察和時間的洗禮，以及前端工程化對其的充分支援，CommonJS 被廣泛運用於 Node.js 和瀏覽器；

// Core Moduleconst cp = require('child_process');// Npm Moduleconst axios = require('axios');// Custom Moduleconst foo = require('./foo');module.exports = { axios };exports.foo = foo;

規範

• module (Object): 模組本身

• exports (*): 模組的匯出部分，即暴露出來的內容

• require (Function): 載入模組的函數，獲得目標模組的匯出值（基礎類型為複製，參考型別為淺拷貝），可以載入內建模組、npm 模組和自訂模組

實現

1、模組定義

預設任意 .node .js .json 檔案都是符合規範的模組；

2、引入模組

首先從緩衝（require.cache）優先讀模數塊，如果未命中緩衝，則進行路徑分析，然後按照不同類型的模組處理：

• 內建模組，直接從記憶體載入；

• 外部模組，首先進行檔案定址定位，然後進行編譯和執行，最終得到對應的匯出值；

其中在編譯的過程中，Node對擷取的JavaScript檔案內容進行了頭尾封裝，結果如下：

(function (exports, require, module, __filename, __dirname) {    var circle = require('./circle.js');    console.log('The area of a circle of radius 4 is ' + circle.area(4));});

特性總結

• 同步執行模組聲明和引入邏輯，分析一些複雜的依賴引用（如循環相依性）時需注意；

• 緩衝機制，效能更優，同時限制了記憶體佔用；

• Module 模組可供改造的靈活度高，可以實現一些定製需求（如熱更新、任意檔案類型模組支援）；

ES Module（推薦使用）

ES Module 是語言層面的模組化方案，由 ES 2015 提出，其規範與 CommonJS 比之 ，匯出的值<span data-type="color" style="color:rgb(26, 26, 26)"><span data-type="background" style="background-color:rgb(255, 255, 255)">都可以看成是一個具備多個屬性或者方法的對象</span></span>，可以實現互相相容；但寫法上 ES Module 更簡潔，與 Python 接近；

import fs from 'fs';import color from 'color';import service, { getArticles } from '../service'; export default service;export const getArticles = getArticles;

主要差異在於：

• ES Module 會對<span data-type="color" style="color:rgb(26, 26, 26)"><span data-type="background" style="background-color:rgb(255, 255, 255)">靜態程式碼分析，即在代碼編譯時間進行模組的載入，在運行時之前就已經確定了依賴關係（可解決循環參考的問題）；</span></span>

• ES Module 關鍵字：import export 以及專屬的 default 關鍵字，確定預設的匯出值；

• <span data-type="color" style="color:rgb(26, 26, 26)"><span data-type="background" style="background-color:rgb(255, 255, 255)">ES Module 中匯入模組的屬性或者方法是強綁定的，包括基礎類型；</span></span>

UMD

通過一層自執行函數來相容各種模組化規範的寫法，相容 AMD / CMD / CommonJS 等模組化規範，貼上代碼勝過千言萬語，需要特別注意的是 ES Module 由於會對靜態代碼進行分析，故這種運行時的方案無法使用，此時通過 CommonJS 進行相容；

(function (global, factory) {  if (typeof exports === 'object') {       module.exports = factory();  } else if (typeof define === 'function' && define.amd) {    define(factory);  } else {    this.eventUtil = factory();  }})(this, function (exports) {  // Define Module  Object.defineProperty(exports, "__esModule", {    value: true  });  exports.default = 42;});

構建工具中的實現

為了在瀏覽器環境中運行模組化的代碼，需要藉助一些模組化打包的工具進行打包（ 以 webpack 為例），定義了項目入口之後，會先快速地進行依賴的分析，然後將所有依賴的模組轉換成瀏覽器安全色的對應模組化規範的實現；

模組化的基礎

從上面的介紹中，我們已經對其規範和實現有了一定的瞭解；在瀏覽器中，要實現 CommonJS 規範，只需要實現 module / exports / require / global 這幾個屬性，由於瀏覽器中是無法訪問檔案系統的，因此 require 過程中的檔案定位需要改造為載入對應的 JS 片段（webpack 採用的方式為通過函數傳參實現依賴的引入）。具體實現可以參考：tiny-browser-require。

webpack 打包出來的代碼快照如下，注意看注釋中的時序；

(function (modules) {  // The module cache  var installedModules = {};  // The require function  function __webpack_require__(moduleId) {}  return __webpack_require__(0); // ---> 0})({  0: function (module, exports, __webpack_require__) {    // Define module A    var moduleB = __webpack_require__(1); // ---> 1  },  1: function (module, exports, __webpack_require__) {    // Define module B    exports = {}; // ---> 2  }});

實際上，ES Module 的處理同 CommonJS 相差無幾，只是在定義模組和引入模組時會去處理 __esModule 標識，從而相容其在文法上的差異。

非同步和擴充

1、瀏覽器環境下，網路資源受到較大的限制，因此打包出來的檔案如果體積巨大，對頁面效能的損耗極大，因此需要對構建的目標檔案進行拆分，同時模組也需要支援動態載入；

webpack 提供了兩個方法 require.ensure() 和 import() （推薦使用）進行模組的動態載入，至於其中的原理，跟上面提及的 AMD & CMD 所見略同，import() 執行後返回一個 Promise 對象，其中所做的工作無非也是動態新增 script 標籤，然後通過 onload / onerror 事件進一步處理。

2、由於 require 函數是完全自訂的，我們可以在模組化中實現更多的特性，比如通過修改 require.resolve 或 Module._extensions 擴充支援的檔案類型，使得 css / .jsx / .vue / 圖片等檔案也能為模組化所使用；

附錄：特性一覽表

模組化規範	載入方式	載入時機	運行環境	備忘
AMD	非同步	運行時	瀏覽器
CMD	非同步	運行時	瀏覽器
CommonJS	同步/非同步	運行時	瀏覽器 / Node
ES Module	同步/非同步	編譯階段	瀏覽器 / Node	通過 import() 實現非同步載入