前端模块化：AMD、CMD、CommonJS、ES6

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(闭包/封装), 只是向外部暴露一些接口(方法)与外部其它模块通信

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

  • 代码: 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(有点像jquery源码)

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);变量和方法都仍在一个对象(类)里封装

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)

模块化的好处(解耦)

• 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

通常来说，一个文件就是一个模块，有自己的作用域，只向外暴露特定的变量和函数。目前流行的js模块化规范有CommonJS、AMD、CMD以及ES6的模块系统。

一、CommonJS

Node.js是commonJS规范的主要实践者，它有四个重要的环境变量为模块化的实现提供支持：module、exports、require、global。实际使用时，用module.exports定义当前模块对外输出的接口（不推荐直接用exports），用require加载模块。

//m.js中导出：
let name = 'lisi';
let sayHello = () => {
   console.log('hello');
}
module.exports.man = man;
module.exports.sayHello = sayHello;

//index.js导入中：
let person = require('./m.js');
console,log(person)

CommonJS用同步的方式加载模块。在服务端，模块文件都存放在本地磁盘，读取非常快，所以这样做不会有问题。但是在浏览器端，限于网络原因，更合理的方案是使用异步加载。

exports和module.export区别：
exports：对于本身来讲是一个变量（对象），它不是module的引用，它是{}的引用，它指向module.exports的{}模块。只能使用.语法 向外暴露变量。
module.exports：module是一个变量，指向一块内存，exports是module中的一个属性，存储在内存中，然后exports属性指向{}模块。既可以使用.语法，也可以使用=直接赋值。

AMD和require.js

AMD是Asynchronous Module Definition的缩写，意思就是"异步模块定义"。它采用异步方式加载模块，模块的加载不影响它后面语句的运行。所有依赖这个模块的语句，都定义在一个回调函数中，等到加载完成之后，这个回调函数才会运行。

AMD也采用require()语句加载模块，但是require方法是同步的。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，因此，浏览器端的模块，不能采用"同步加载"，只能采用"异步加载"。这就是AMD规范诞生的背景。
AMD不同于CommonJS，require()语句加载模块要求两个参数：

require([module], callback);
require(['clock'],function(clock){
  clock.start();
});

requireJs就是AMD规范的实现

三、CMD和sea.js

CMD(Common Module Definition), 是seajs推崇的规范，CMD则是依赖就近，用的时候再require。它写起来是这样的：

//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()
})

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

/** 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);
});

四、ES6 Module

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（按需加载）。
其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。

/** 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。其实ES6还提供了export default命令，为模块指定默认输出，对应的import语句不需要使用大括号。这也更趋近于ADM的引用写法。

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

ES6的模块不是对象，import命令会被 JavaScript引擎静态分析，在编译时就引入模块代码，而不是在代码运行时加载，所以无法实现条件加载。也正因为这个，使得静态分析成为可能。

ES6 模块的特征：

• 严格模式：ES6 的模块自动采用严格模式
• import read-only特性： import的属性是只读的，不能赋值，类似于const的特性
• export/import提升： import/export必须位于模块顶级，不能位于作用域内；其次对于模块内的import/export会提升到模块顶部，这是在编译阶段完成的

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。
• 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。

• 运行时加载: CommonJS 模块就是对象；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”。

• 编译时加载: ES6 模块不是对象，而是通过 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”。

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。

首先看个CommonJS输出拷贝的例子：

`// a.js
let a = 1;
let b = { num: 1 }
setTimeout(() => {
    a = 2;
    b = { num: 2 };
}, 200);
module.exports = {
    a,
    b,
};

// main.js
// node main.js
let {a, b} = require('./a');
console.log(a);  // 1
console.log(b);  // { num: 1 }
setTimeout(() => {
    console.log(a);  // 1
    console.log(b);  // { num: 1 }
}, 500);` 

所谓输出拷贝，NodeJS 或者 webpack 对 CommonJS 的实现（可以看这篇文章），就会知道：exports对象是模块内外的唯一关联， CommonJS 输出的内容，就是exports对象的属性，模块运行结束，属性就确定了。

再看ES6 Module输出的例子：

`// a.mjs
let a = 1;
let b = { num: 1 }
setTimeout(() => {
    a = 2;
    b = { num: 2 };
}, 200);
export {
    a,
    b,
};

// main.mjs
// node --experimental-modules main.mjs
import {a, b} from './a';
console.log(a);  // 1
console.log(b);  // { num: 1 }
setTimeout(() => {
    console.log(a);  // 2
    console.log(b);  // { num: 2 }
}, 500);` 

以上就是ES6 Module 输出引用和CommonJS输出值的区别，模块内部引用的变化，会反应在外部，这是ES6 Module的规范。

总结

• AMD/CMD/CommonJs 是js模块化开发的规范，对应的实现是require.js/sea.js/Node.js

• CommonJs 主要针对服务端，AMD/CMD/ES Module主要针对浏览器端，容易混淆的是AMD/CMD。

• AMD/CMD区别，虽然都是并行加载js文件，但还是有所区别，AMD是预加载，在并行加载js文件同时，还会解析执行该模块（因为还需要执行，所以在加载某个模块前，这个模块的依赖模块需要先加载完成）；而CMD是懒加载，虽然会一开始就并行加载js文件，但是不会执行，而是在需要的时候才执行。

• AMD/CMD的优缺点.一个的优点就是另一个的缺点， 可以对照浏览。

  • AMD优点：加载快速，尤其遇到多个大文件，因为并行解析，所以同一时间可以解析多个文件。
  • AMD缺点：并行加载，异步处理，加载顺序不一定，可能会造成一些困扰，甚至为程序埋下大坑。
  • CMD优点：因为只有在使用的时候才会解析执行js文件，因此，每个JS文件的执行顺序在代码中是有体现的，是可控的。
  • CMD缺点：JS是单线程，所有JS文件执行时间叠加在AMD和CMD中是一样的。但是CMD是使用时执行，没法利用空闲时间，而AMD是文件加载好就执行，往往可以利用一些空闲时间。

• CommonJS和ES Module区别：CommonJS模块输出的是一个值的拷贝，ES6 模块输出的是值的引用

• 如何使用？CommonJs的话，因为NodeJS就是它的实现，所以使用 node就行，也不用引入其他包。AMD则是通过