你真的了解前端模块化吗？

前言

在 JavaScript 发展初期就是为了实现简单的页面交互逻辑，寥寥数语即可；如今 CPU、浏览器性能得到了极大的提升，很多页面逻辑迁移到了客户端（表单验证等），随着 web2.0 时代的到来，Ajax 技术得到广泛应用，jQuery 等前端库层出不穷，前端代码日益膨胀，此时在 JS 方面就会考虑使用模块化规范去管理。

本文内容主要有理解模块化，为什么要模块化，模块化的优缺点以及模块化规范, 并且介绍下开发中最流行的 CommonJS、AMD、 ES6、CMD 规范。本文试图站在小白的角度，用通俗易懂的笔调介绍这些枯燥无味的概念，希望诸君阅读后，对模块化编程有个全新的认识和理解！

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一、模块化的理解

1. 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。

2. 模块化的进化过程

全局 function 模式：将不同的功能封装成不同的全局函数；

编码: 将不同的功能封装成不同的全局函数；

问题: 污染全局命名空间，容易引起命名冲突或数据不安全，而且模块成员之间看不出直接关系。

function m1(){
 //...
}
function m2(){
 //...
}

namespace 模式：简单对象封装

• 作用: 减少了全局变量，解决命名冲突；
• 问题: 数据不安全 (外部可以直接修改模块内部的数据)。

let myModule = {
 data: 'www.baidu.com',
 foo() {
 console.log(`foo() ${this.data}`)
 },
 bar() {
 console.log(`bar() ${this.data}`)
 }
}
myModule.data = 'other data' // 能直接修改模块内部的数据
myModule.foo() // foo() other data

这样的写法会暴露所有模块成员，内部状态可以被外部改写。

IIFE 模式：匿名函数自调用 (闭包)

• 作用： 数据是私有的， 外部只能通过暴露的方法操作；
• 编码： 将数据和行为封装到一个函数内部, 通过给 window 添加属性来向外暴露接口；
• 问题： 如果当前这个模块依赖另一个模块怎么办?

// index.html 文件

// module.js 文件
(function(window) {
 let data = 'www.baidu.com'
 // 操作数据的函数
 function foo() {
 // 用于暴露有函数
 console.log(`foo() ${data}`)
 }
 function bar() {
 // 用于暴露有函数
 console.log(`bar() ${data}`)
 otherFun() // 内部调用
 }
 function otherFun() {
 // 内部私有的函数
 console.log('otherFun()')
 }
 // 暴露行为
 window.myModule = { foo, bar } //ES6 写法
})(window)

最后得到的结果：

image

IIFE 模式增强：引入依赖。

这就是现代模块实现的基石。



// module.js 文件
(function(window, $) {
 let data = 'www.baidu.com'
 // 操作数据的函数
 function foo() {
 // 用于暴露有函数
 console.log(`foo() ${data}`)
 $('body').css('background', 'red')
 }
 function bar() {
 // 用于暴露有函数
 console.log(`bar() ${data}`)
 otherFun() // 内部调用
 }
 function otherFun() {
 // 内部私有的函数
 console.log('otherFun()')
 }
 // 暴露行为
 window.myModule = { foo, bar }
})(window, jQuery)

// index.html 文件
 
 
 
 

上例子通过 jquery 方法将页面的背景颜色改成红色，所以必须先引入 jQuery 库，就把这个库当作参数传入。这样做除了保证模块的独立性，还使得模块之间的依赖关系变得明显。

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3. 模块化的好处

• 避免命名冲突 (减少命名空间污染)
• 更好的分离, 按需加载
• 更高复用性
• 高可维护性

4. 引入多个

2. AMD

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。AMD 规范则是非同步加载模块，允许指定回调函数。

由于 Node.js 主要用于服务器编程，模块文件一般都已经存在于本地硬盘，所以加载起来比较快，不用考虑非同步加载的方式，所以 CommonJS 规范比较适用。但是，如果是浏览器环境，要从服务器端加载模块，这时就必须采用非同步模式，因此浏览器端一般采用 AMD 规范。此外 AMD 规范比 CommonJS 规范在浏览器端实现要来着早。

(1) AMD 规范基本语法

定义暴露模块:

// 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：

引入使用模块:

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

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(2) 未使用 AMD 规范与使用 require.js

通过比较两者的实现方法，来说明使用 AMD 规范的好处。

未使用 AMD 规范

// dataService.js 文件
(function (window) {
 let msg = 'www.baidu.com'
 function getMsg() {
 return msg.toUpperCase()
 }
 window.dataService = {getMsg}
})(window)

// alerter.js 文件
(function (window, dataService) {
 let name = 'Tom'
 function showMsg() {
 alert(dataService.getMsg() + ', ' + name)
 }
 window.alerter = {showMsg}
})(window, dataService)

// main.js 文件
(function (alerter) {
 alerter.showMsg()
})(alerter)

// index.html 文件
Modular Demo 1: 未使用 AMD(require.js)

最后得到如下结果：

image

这种方式缺点很明显：首先会发送多个请求，其次引入的 js 文件顺序不能搞错，否则会报错！

使用 require.js

RequireJS 是一个工具库，主要用于客户端的模块管理。它的模块管理遵守 AMD 规范，RequireJS 的基本思想是，通过 define 方法，将代码定义为模块；通过 require 方法，实现代码的模块加载。

接下来介绍 AMD 规范在浏览器实现的步骤：

①下载 require.js，并引入

官网: http://www.requirejs.cn/

github : https://github.com/requirejs/requirejs

然后将 require.js 导入项目: js/libs/require.js

②创建项目结构

|-js
 |-libs
 |-require.js
 |-modules
 |-alerter.js
 |-dataService.js
 |-main.js
|-index.html

③定义 require.js 的模块代码

// dataService.js 文件 
// 定义没有依赖的模块
define(function() {
 let msg = 'www.baidu.com'
 function getMsg() {
 return msg.toUpperCase()
 }
 return { getMsg } // 暴露模块
})

//alerter.js 文件
// 定义有依赖的模块
define(['dataService'], function(dataService) {
 let name = 'Tom'
 function showMsg() {
 alert(dataService.getMsg() + ', ' + name)
 }
 // 暴露模块
 return { showMsg }
})

// main.js 文件
(function() {
 require.config({
 baseUrl: 'js/', // 基本路径 出发点在根目录下
 paths: {
 // 映射: 模块标识名: 路径
 alerter: './modules/alerter', // 此处不能写成 alerter.js, 会报错
 dataService: './modules/dataService'
 }
 })
 require(['alerter'], function(alerter) {
 alerter.showMsg()
 })
})()

// index.html 文件


 
 
 
 
 
 
 

④页面引入 require.js 模块：

在 index.html 引入

此外在项目中如何引入第三方库？只需在上面代码的基础稍作修改：

// alerter.js 文件
define(['dataService', 'jquery'], function(dataService, $) {
 let name = 'Tom'
 function showMsg() {
 alert(dataService.getMsg() + ', ' + name)
 }
 $('body').css('background', 'green')
 // 暴露模块
 return { showMsg }
})

// main.js 文件
(function() {
 require.config({
 baseUrl: 'js/', // 基本路径 出发点在根目录下
 paths: {
 // 自定义模块
 alerter: './modules/alerter', // 此处不能写成 alerter.js, 会报错
 dataService: './modules/dataService',
 // 第三方库模块
 jquery: './libs/jquery-1.10.1' // 注意：写成 jQuery 会报错
 }
 })
 require(['alerter'], function(alerter) {
 alerter.showMsg()
 })
})()

上例是在 alerter.js 文件中引入 jQuery 第三方库，main.js 文件也要有相应的路径配置。

小结：通过两者的比较，可以得出 AMD 模块定义的方法非常清晰，不会污染全局环境，能够清楚地显示依赖关系。AMD 模式可以用于浏览器环境，并且允许非同步加载模块，也可以根据需要动态加载模块。

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3.CMD

CMD 规范专门用于浏览器端，模块的加载是异步的，模块使用时才会加载执行。CMD 规范整合了 CommonJS 和 AMD 规范的特点。在 Sea.js 中，所有 JavaScript 模块都遵循 CMD 模块定义规范。

(1) CMD 规范基本语法

定义暴露模块：



// 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()
})

(2) sea.js 简单使用教程

①下载 sea.js, 并引入

官网: http://seajs.org/

github : https://github.com/seajs/seajs

然后将 sea.js 导入项目: js/libs/sea.js

②创建项目结构



|-js
 |-libs
 |-sea.js
 |-modules
 |-module1.js
 |-module2.js
 |-module3.js
 |-module4.js
 |-main.js
|-index.html

image

③定义 sea.js 的模块代码



// module1.js 文件
define(function (require, exports, module) {
 // 内部变量数据
 var data = 'atguigu.com'
 // 内部函数
 function show() {
 console.log('module1 show() ' + data)
 }
 // 向外暴露
 exports.show = show
})

// module2.js 文件
define(function (require, exports, module) {
 module.exports = {
 msg: 'I Will Back'
 }
})

// module3.js 文件
define(function(require, exports, module) {
 const API_KEY = 'abc123'
 exports.API_KEY = API_KEY
})

// module4.js 文件
define(function (require, exports, module) {
 // 引入依赖模块 (同步)
 var module2 = require('./module2')
 function show() {
 console.log('module4 show() ' + module2.msg)
 }
 exports.show = show
 // 引入依赖模块 (异步)
 require.async('./module3', function (m3) {
 console.log('异步引入依赖模块 3 ' + m3.API_KEY)
 })
})

// main.js 文件
define(function (require) {
 var m1 = require('./module1')
 var m4 = require('./module4')
 m1.show()
 m4.show()
})

④在 index.html 中引入

最后得到结果如下：

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4. 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。

(1) ES6 模块化语法

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。

/** 定义模块 math.js **/
var basicNum = 0;
var add = function (a, b) {
 return a + b;
};
export { basicNum, add };
/** 引用模块 **/
import { basicNum, add } from './math';
function test(ele) {
 ele.textContent = add(99 + basicNum);
}

如上例所示，使用 import 命令的时候，用户需要知道所要加载的变量名或函数名，否则无法加载。为了给用户提供方便，让他们不用阅读文档就能加载模块，就要用到 export default 命令，为模块指定默认输出。

// export-default.js
export default function () {
 console.log('foo');
}

// import-default.js
import customName from './export-default';
customName(); // 'foo'

模块默认输出, 其他模块加载该模块时，import 命令可以为该匿名函数指定任意名字。

(2) ES6 模块与 CommonJS 模块的差异

它们有两个重大差异：

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。

② CommonJS 模块是运行时加载，ES6 模块是编译时输出接口。

第二个差异是因为 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。而 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。

下面重点解释第一个差异，我们还是举上面那个 CommonJS 模块的加载机制例子：

// lib.js
export let counter = 3;
export function incCounter() {
 counter++;
}
// main.js
import { counter, incCounter } from './lib';
console.log(counter); // 3
incCounter();
console.log(counter); // 4

ES6 模块的运行机制与 CommonJS 不一样。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。

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(3) ES6-Babel-Browserify 使用教程

简单来说就一句话：使用 Babel 将 ES6 编译为 ES5 代码，使用 Browserify 编译打包 js。

①定义 package.json 文件



 {
 "name" : "es6-babel-browserify",
 "version" : "1.0.0"
 }

②安装 babel-cli, babel-preset-es2015 和 browserify

• npm install babel-cli browserify -g
• npm install babel-preset-es2015 --save-dev
• preset 预设 (将 es6 转换成 es5 的所有插件打包)

③定义.babelrc 文件



{
 "presets": ["es2015"]
 }

④定义模块代码

//module1.js 文件
// 分别暴露
export function foo() {
 console.log('foo() module1')
}
export function bar() {
 console.log('bar() module1')
}

//module2.js 文件
// 统一暴露
function fun1() {
 console.log('fun1() module2')
}
function fun2() {
 console.log('fun2() module2')
}
export { fun1, fun2 }

//module3.js 文件
// 默认暴露 可以暴露任意数据类项，暴露什么数据，接收到就是什么数据
export default () => {
 console.log('默认暴露')
}

// app.js 文件
import { foo, bar } from './module1'
import { fun1, fun2 } from './module2'
import module3 from './module3'
foo()
bar()
fun1()
fun2()
module3()

⑤ 编译并在 index.html 中引入

• 使用 Babel 将 ES6 编译为 ES5 代码 (但包含 CommonJS 语法) : babel js/src -d js/lib
• 使用 Browserify 编译 js : browserify js/lib/app.js -o js/lib/bundle.js

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然后在 index.html 文件中引入：

最后得到如下结果：

image

此外第三方库 (以 jQuery 为例) 如何引入呢？

首先安装依赖 npm install jquery@1；

然后在 app.js 文件中引入：



//app.js 文件
import { foo, bar } from './module1'
import { fun1, fun2 } from './module2'
import module3 from './module3'
import $ from 'jquery'

foo()
bar()
fun1()
fun2()
module3()
$('body').css('background', 'green')

三、总结

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。

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。

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 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。

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