浅谈前端模块化规范

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模块化七日谈
部分内容摘自《移动 Web 前端高效开发实践》- iKcamp 著

为什么需要模块化？

JavaScript 发展初期，代码简单地堆积在一起，只要能顺利地从上往下一次执行即可。但随着网站越来越复杂，实现网站功能的 JavaScript 代码也越来越庞大，网页越来越像桌面程序，很多问题开始暴露出来，比如全局变量冲突、函数命名冲突、依赖关系处理等。

1.原始的模块化写法

既然模块是要实现某个功能，那么可以把实现功能的一组函数放在同一文件中，像下面这样

function a1() {
  // ...
}
function b2() {
  // ...
}

函数 a1 和 b2 组成一个模块，其他文件先加载该模块，再对函数进行调用。
缺点：容易发生变量命名冲突，“污染”全局变量，模块成员之间没有太多必然的联系。

2.添加命名空间

使用命名空间来管理模块，即使用单全局变量的模式。

var module_special = {
  _index: 0,
  a1: function () {
    // ......
  },
  b2: function () {
    // ......
  }
}
 
// 调用
module_special.a1()
module_special.b2()

通常在属性名前加下划线表示该属性为私有属性，不过这只是一种开发规范上的约定，这里实际上该属性仍然向外暴露。那么怎样让私有属性不被暴露呢？那就需要下面的模块化方式。

3.立即执行函数表达式

立即执行函数表达式简称 “IIFE”（Immediately-Invoked Function Expression）

其能够形成一个独立的作用域，用 IIFE 作为一个 “容器”，“容器” 内部可以访问外部的变量，而外部环境不能访问 “容器” 内部的变量，所以 IIFE 内部定义的变量不会与外部的变量发生冲突。

var module_special = (function () {
  var _index = 0
  var a1 = function () {
    // ......
  }
  var b2 = function () {
    // ......
  }
  return {
    a1: a1,
    b2: b2
  }
})()
 
// 调用
module_special.a1()
module_special.b2()

这种方式既避免了命名冲突，又使得私有变量 _index 不能被外部访问和修改。jQuery 源码大量采用了这种方式。

CommonJS、AMD 和 CMD 规范

CommonJS 规范

node.js 应用由模块组成，采用 CommonJS 规范，通过全局方法 require 来加载模块

var http = require('http')                            // 引入http模块
var server = http.createServer(function (req, res) {  // 用http模块提供的方法创建一个服务
  res.statusCode = 200                                // 返回状态码为200
  res.setHeader('Content-Type', 'text/plain')         // 指定请求和响应的HTTP内容类型
  res.end('Hello World\n')                            // 返回的数据
})
server.listen(3000, '127.0.0.1', function () {        // 监听的端口和主机名
  console.log('Server running at http://127.0.0.1:3000') // 服务启动成功后控制台打印信息
})

如何编写一个 CommonJS 规范的模块？这就需要 Module 对象。
node.js 内部提供一个 Module 构建函数，所有模块都是 Module 的实例。每个模块内部，都有一个 Module 对象，代表当前模块，包含如下属性：

• id：模块的识别符，通常是带有绝对路径的模块文件名
• filename：模块的文件名，带有绝对路径
• loaded：返回一个布尔值，表示模块是否已经完成加载
• parent：返回一个对象，表示调用该模块
• children：返回一个数组，表示该模块要用到的其他模块
• exports：表示模块对外输出的值

其中 exports 是编写模块的关键，其表示当前模块对外输出的接口。其他文件加载该模块，实际读取的是 module.exports。

// moduleA.js
module.exports = function (params) {
  console.log(params)
}
 
// 假设两个文件在同一目录下
var moduleA = require('./moduleA')
moduleA()
 
// 为了方便，node.js为每个模块提供一个exports变量指向module.exports
// 那么moduleA也可以这样编写
exports.moduleA = function (params) {
  console.log(params)
}

注意：不能把值直接赋给 exports，因为这样等于切断了 exports 与 module.exports 的联系

总结 CommonJS 模块的特点如下：

1. 所有模块都有单独作用域，不会污染全局作用域
2. 重复加载模块只会加载一次，后面都从缓存读取
3. 模块加载的顺序按照代码中出现的顺序
4. 模块加载是同步的

AMD 规范与 RequireJS

AMD 和 CMD 规范因为现在用的比较少了（反正我是没看见过），就简单介绍下
CommonJS 模块采用同步加载，适合服务端却不适合浏览器。AMD 规范支持异步加载模块，规范中定义了一个全局变量 define 函数，描述如下：
define(id?, dependencies?, factory)
第一个参数 id，为字符串类型，表示模块标识，为可选参数。若不存在则模块标识默认定义为在加载器中被请求脚本的标识。如果存在，那么模块标识必须为顶层的或者一个绝对的标识。

第二个参数 dependencies，定义当前所依赖模块的数组。依赖模块必须根据模块的工厂方法优先级执行，并且执行的结果按照依赖数组中的位置顺序以参数的形式传入（定义中模块的）工厂方法中。

第三个参数 factory，为模块初始化时要执行的函数或对象。如果为函数，只被执行一次。如果是对象，此对象应该为模块的输出值。如果工厂方法返回一个值（对象、函数或任意强制类型转换为 true 的值），应该设置为该模块的输出值。
创建一个标准 AMD 模块

define('alpha', ['require', 'exports', 'beta'], function (require, exports, beta) {
  exports.berb = function () {
    return beta.verb()
    // 或者 return require('beta').verb()
  }
})

创建模块标识为 “alpha” 的模块，依赖于内置的 “require” 和 “exports” 模块和外部标识为 “beta” 的模块。require 函数取得模块的引用，从而即使模块没有作为参数定义，也能够被使用。exports 是定义的 alpha 模块的实体，在其上定义的任何属性和方法也就是 alpha 模块的属性和方法。

RequireJS 库能够把 AMD 规范应用到实际浏览器 Web 端的开发中，其主要解决了两个问题：实现 JavaScript 文件的异步加载，避免网页失去响应；管理模块之间的依赖性，便于代码的编写和维护。

// AMD Wrapper
define(
  ['types/Employee'],     // 依赖
  function(Employee) {    // 这个回调会在所有依赖都被加载后才执行
    function Programmer() {
      // do something
    }
    Programmer.prototype = new Employee()
    return Programmer // return Constructor
  }
)

我们来比较下 CommonJS 和 AMD 的书写风格：

// CommonJS
var a = require('./a') // 依赖就近
a.doSomething()

var b = require('./b')
b.doSomething()

// AMD
define(['a', 'b'], function (a, b) { // 依赖前置
  a.doSomething()
  b.doSomething()
})

CMD 规范与 Sea.js

CMD 规范全称为 Common Module Definition
CMD 是另一种 js 模块化方案，它与 AMD 很类似，不同点在于：AMD 推崇依赖前置、提前执行，CMD 推崇依赖就近、延迟执行。此规范其实是在 sea.js 推广过程中产生的。

/** AMD写法 **/
define(["a", "b", "c", "d", "e", "f"], function(a, b, c, d, e, f) { 
     // 等于在最前面声明并初始化了要用到的所有模块
    a.doSomething();
    if (false) {
        // 即便没用到某个模块 b，但 b 还是提前执行了
        b.doSomething()
    } 
});
 
/** CMD写法 **/
define(function(require, exports, module) {
    var a = require('./a'); //在需要时申明
    a.doSomething();
    if (false) {
        var b = require('./b');
        b.doSomething();
    }
});
 
/** sea.js **/
// 定义模块 math.js
define(function(require, exports, module) {
    var $ = require('jquery.js');
    var add = function(a,b){
        return a+b;
    }
    exports.add = add;
});
// 加载模块
seajs.use(['math.js'], function(math){
    var sum = math.add(1+2);
});

ECMAScript6 标准的模块支持

ECMAScript5 及之前的版本不支持原生模块化，需要引入 AMD 规范的 RequireJS 或者 AMD 规范的 Seajs 等第三方库来实现。

直到 ECMAScript6 才支持原生模块化，其不但具有 CommonJS 规范和 AMD 规范的优点，而且实现得更加友好，语法较之 CommonJS 更简洁、支持编译时加载（静态加载），循环依赖处理得更好。

ES6 模块功能主要由两个命令构成：export 和 import，export 命令用于规定模块的对外接口，import 命令用于输入其他模块提供的功能。

export

在 ES6 中，一个模块也是一个独立的文件，具有独立的作用域，通过 export 命令输出内部变量

let name = 'bus'
let color = 'green'
let weight = '20吨吨吨'
export {name, color, weight}
 
// export命令除了输出变量，还可以输出函数或类
export function run() {
  console.log('Bus is running')
}

// 可以使用 as 关键字对输出的变量、函数、类重命名
let name = 'bus'
let color = 'green'
let weight = '20吨吨吨'
function run() { console.log('Bus is running') }
export {
  name as busName,
  color as busColor,
  weight as busWeight,
  run as busRun
}

import

import 命令用于导入模块

import { name, color, weight, run } from './car'
 
// 导入一个模块的时候也可以用 as 关键字对模块进行重命名
import {name as busName } from './car'
 
// 通过星号 '*' 整体加载某个文件
import * as car from './car'
console.log(car.name)   // bus
console.log(car.color)  // green

export default 命令

从前面的例子可以看出，使用 import 命令加载模块时需要知道变量名或者函数名，或者整个文件，否则无法加载。为了方便，可以使用 export default 命令为模块指定默认输出，加载该模块时，可以使用 import 命令为其指定任意名字。

// 定义模块 math.js
let basicNum = 0
let add = function(a, b) {
  return a+b
}
export default { basicNum, add }
 
// 引入
import math from './math'
function test() {
  console.log(math.add(99 + math.basicNum))
}

附：阮一峰《ES6标准入门》
import 命令是静态加载而不是动态加载的，如果 import 命令要取代 require 方法，就要能实现动态加载。
有一个提案：建议引入 import() 函数，完成动态加载，import 命令能够接收什么参数，import() 函数命令就能接受什么参数。

关于上面所说的提案，现在配置 webpack 使用 babel 转译应该能实现了（Vue 的路由懒加载，Webpack 的 splitChunk 都有用到）。
现在前端框架基本上使用 ES6 的模块化语法，node.js 仍然保持 require 导入，两者最主要的区别是：

• require 是运行时加载，import 是编译时加载

即下面的条件加载时不可能实现的

if (x === 2) {
    import MyModual from './myModual'
}