前端模块化详解(完整版)

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！

建议下载本文源代码，自己动手敲一遍，请猛戳GitHub个人博客(全集)

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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(){
  //...
}
复制代码

• 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)

//module1.js
let myModule = {
  data: 'www.baidu.com',
  foo() {
    console.log(`foo() ${this.data}`)
  },
  bar() {
    console.log(`bar() ${this.data}`)
  }
}
//index.html
myModule.data = 'other data' //能直接修改模块内部的数据
myModule.foo() // foo() other data
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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


复制代码

// 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)
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最后得到的结果：

image.png

• 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)
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 // index.html文件
  
  
  
  
复制代码

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。

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

引入使用模块:

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

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

// main.js文件
(function (alerter) {
  alerter.showMsg()
})(alerter)
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// index.html文件
Modular Demo 1: 未使用AMD(require.js)



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最后得到如下结果：

image.png

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
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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
})
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//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 }
})
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// 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()
  })
})()
复制代码

// index.html文件


  
    
  
  
    
    
  

复制代码

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 }
})
复制代码

// 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()
  })
})()
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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。

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
})
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//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
})
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引入使用模块：

define(function (require) {
  var m1 = require('./module1')
  var m4 = require('./module4')
  m1.show()
  m4.show()
})
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(2)sea.js简单使用教程

①下载sea.js, 并引入

• 官网: seajs.org/
• github : 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
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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
})
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// module2.js文件
define(function (require, exports, module) {
  module.exports = {
    msg: 'I Will Back'
  }
})
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// module3.js文件
define(function(require, exports, module) {
  const API_KEY = 'abc123'
  exports.API_KEY = API_KEY
})
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// 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)
  })
})
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// main.js文件
define(function (require) {
  var m1 = require('./module1')
  var m4 = require('./module4')
  m1.show()
  m4.show()
})
复制代码

④在index.html中引入

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最后得到结果如下：

image.png

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);
}
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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');
}
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// import-default.js
import customName from './export-default';
customName(); // 'foo'
复制代码

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
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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。

(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"
 }
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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"]
  }
复制代码

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

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

然后在index.html文件中引入

 
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最后得到如下结果：

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')
复制代码

原文：https://juejin.im/post/5c17ad756fb9a049ff4e0a62