前端模块化规范详细总结

这是我参与8月更文挑战的第15天，活动详情查看：8月更文挑战

模块化就是将一个复杂的应用程序，按照规范拆分成几个相互独立的文件，这些文件里面完成共同的或者类似的逻辑，通过对外暴露一些数据或者调用方法，与外部整合

这样每个文件彼此独立，我们开发者更容易开发和维护代码，特别是当开发的项目越来越大，代码复杂性也不断增加，这对于模块化的需求也会越来越大

模块化主要特点是：可复用性、可组合性、独立性、中心化

所以使用模块化可以帮我们解决什么问题呢？

• 解决了命名冲突：因为每个模块是独立的，所以变量或函数名重名不会发生冲突
• 提高可维护性：因为每个文件的职责单一，有利于代码维护
• 性能优化：异步加载模块对页面性能会非常好
• 模块的版本管理：通过别名等配置，配合构建工具，可以实现模块的版本管理
• 跨环境共享模块：通过 Sea.js 的 NodeJS 版本，可以实现模块的跨服务器和浏览器共享

目前前端主流的模块化标准有：

• CommonJS
• AMD
• CMD
• UMD
• ES6

下面一一展开详细总结

CommonJS

Node 用的就是 CommonJS 模块化规范

规范是这样的，每一个文件都是一个模块，有单独的作用域、变量和方法等，并且对其他文件是不可见的，这也是独立性的体现

在每个模块内部有一个 module 对象，代表当前模块，通过它来导出当前模块里的 API，module 有几个属性：

• exports : 是对外的接口，加载某个模块，就是加载该模块的 module.exports 属性
• loaded: 返回一个布尔值，表示该模块是否已完成加载
• parent: 返回一个对象，表示调用该模块的模块
• children：返回一个数组，表示该模块被用到了其他模块的集合
• filename：模块的文件名，带有绝对路径
• id：模块的标识符，一般是带有绝对路径的模块文件名

CommonJS 规范的特点：

• 每个文件都是独立的模块，有独立的作用域，不会污染全局空间
• 文件可以被重复引用、加载。第一次加载时会被缓存，之后再引用就直接读取缓存
• 加载某个模块时，module.exports 输出的是值的拷贝，一旦这个值被输出，模块内再发生变化不会影响已经输出的值

用法是这样的：

导出

module.exports.foo = function(){ ... } // 只能输出一个
或 可以输出多个
exports.a = 1
exports.foo = function(){ ... }

exports 可以理解为是 module.exports 的引用，所以上面两种方式结果是一样的。阮一峰老师说过，如果两个不好区分，那就放弃exports，只用 module.exports 就好

导入

const foo = require("./xxx") // 如果没有写文件名后缀，会自动按照 .js、.json、.node的顺序补齐查找

加载过程如下：

• 先从缓存里找，有就加载
• 缓存没有就检查是不是全局模块，是就直接加载
• 不是就检查模块路径有没有该文件，有就解析路径并定位文件，然后执行加载
• 如果以上都不是，就沿当前路径向上层逐级递归查找，直到根目录 node_modules

AMD

和 CommonJS 一样都是模块化，只不过 CommonJS 规范加载模块是同步加载，只有加载完成，才能执行后面的操作，而 AMD 是异步加载模块，可以指定回调函数

因为 Node.js 运行在服务器上，所有的文件一般都存在本地硬盘里，不需要再去请求异步加载。可如果放在浏览器环境下，就需要去请求从服务器获取模块文件，这时如果再使用同步加载显然就不合适了，所以才有了完全贴合浏览器的 ADM 规范，该规范的实现就是 require.js

它的使用方法就是通过一个全局函数 define，把代码定义为模块，再用 require 方法加载模块

define 接收三个参数

• 第一个是模块名称，也可以不填，默认就是文件名
• 第二个参数必须是一个数组，定义了该模块依赖的模块列表
• 第三个参数是模块初始化要执行的函数或对象。如果是函数，只会被执行一次，如果是对象，那这个对象应该作为模块的输出值

看个栗子

define("myModule"， ["require", "exports", "beta"],  function(require, exports, beta){
    exports.foo = function(){
        return beat.foo()
    }
})

就是创建了一个名为 myModule 的模块，该模块依赖 require、exports 和 beta 三个模块，并导出 foo 函数

导出

module.exports = { ... }

导入

const foo = require("./xxx")

CMD

CMD 规范整合了上面说的 CommonJS 规范和 AMD 规范的特点，CMD 规范的实现就是 sea.js

CMD 规范最大的特点就是懒加载，不需要在定义模块的时候声明依赖，可以在模块执行时动态加载依赖，并且同时支持同步和异步加载模块

CMD 和 AMD 的主要区别是：

• AMD 需要异步加载模块，而 CMD 可以同步加载(require)，也可以异步加载(require.sync)
• CMD 遵循依赖就近原则，AMD 遵循依赖前置原则。就是说在 AMD 中我们需要把模块需要的依赖都提前在依赖数组里声明，而在 CMD 里我们只需要在具体代码逻辑内，把需要使用的模块 require 进来就可以了

用法和 require.js 差不多，通过定义一个全局函数 define 来实现，不过只能接受一个参数，可以是函数或者对象。如果是对象，模块导出的就是对象，如果是函数，那这个函数会被传入三个参数

define( function(require, exports, module){
    ...
})

三个参数分别是：

• require：可以引用其他模块，也可以用 require.async 异步调用其他模块
• expxort：是一个对象，定义模块的时候，需要通过参数 export 添加属性来导出 API
• module：是一个对象，它有三个上属性
  • uri： 模块完整的 URI 路径
  • dependencies：模块的依赖
  • exports：模块需要被导出的 API

看个栗子

define( function(require, export, module){
    const add = require("math").add
    exports.increment = function(val){
        return add(val, 1)
    }
    module.id = "increment"
})

就是定义一个名为 increment 的模块，引用 math 模块里的 add 方法，经过处理后，再导出 increment 函数

UMD

UMD 没有专门的规范，而是集合了上面说的三个规范于一身，它可以让我们在合适的环境选择合适的模块规范

比如在 Node.js 环境中用 CommonJS 模块规范管理，在浏览器端支持 AMD 的话就采用 AMD 模块规范，不支持就导出为全局函数

看实现代码

(function(root, factory){
    if(typeof define === "function" && define.amd){
        define(["xxx"], factory)
    }else if(typeof exports === "object"){
        module.exports = factory( require("xxx") )
    }else{
        root.returnExports = factory( root.xxx )
    }
}(this, ($) => {
    return { ... }
}))

判断过程是这样的

• 先判断支不支持 AMD (define 是否存在)，存在就使用 AMD 方式加载模块
• 再判断支不支持 Node.js 模块格式(export 是否存在)，存在就用 Node.js 模块格式
• 如果前两个都不存在，就将模块公开到全局，window 或 global

ES6 模块化

CommonJS 和 AMD 都是在运行时确定依赖关系，也就是运行时加载，CommonJS 加载的是拷贝，而 ES6 module 是在编译时就确定依赖关系，所有的加载都是引用，这样做的好处是可以执行静态分析和类型检查

ES6 Module 和 CommonJS 的区别：

• ES6 Module 是对模块的引用，即ES6 Module 是动态引用，输出的是值的引用，改变原来模块中的值引用的值也会改变；CommonJS 是对模块的拷贝，修改原来模块的值不会影响引用的值
• ES6 Module 里的 this 指向 undefined；CommonJS 里的 this 指向模块本身
• ES6 Module 是在编译时确定依赖关系，生成接口并对外输出；CommonJS 是在运行时加载模块
• ES6 Module 可以单独加载某个方法；CommonJS 是加载整个模块
• ES6 Module 不能被重新赋值，会报错；CommonJS 可以重新赋值(改变 this 指向)

ES6 Module 的用法，看下代码

导出

// 方式一 可以输出多个
export const a = 1
export function foo(){}

//方式二 只能输出一个
const a = 1
function foo(){}
export default {
    a, 
    foo 
}

// 注意
export { a as b }  // as 的意思就是重命名，经过重命名后的变量可以多次暴露出去

还有 export default 会导出默认输出，用 vue 的应该特别熟悉，就是不需要知道模块中输出的名字，在导入的时候再自定义名字

// 导出
export default function(){ ... }

// 引入
import "./xxx"  这样只是加载，没有输出，也就不能调用
// 下面这样就可以使用
import funName1 from "./xxx"
import { funName1 as foo } from "./xxx"
import { funName1, funName2 } from "./xxx"

// 加载整个模块  会忽略 default 输出
import * as myModule from "./xxx"
// 使用
myModule.a
myModule.foo()

// 模块的继承
import * from "./xxx" // 在当前模块里这样引入别的模块，就把 xxx 模块里导出的全部继承过来了

在浏览器中使用 ES 模块化

只需要在 script 标签中添加 type="module" 属性就行，目前各大浏览器较新版本都已支持，如果是不支持的浏览器通过添加 nomodule 属性来执行其他方案

<script type="module">
    import module1 from "./xxx"
</script>
<script nomodule>
    alert("您的浏览器暂不支持 ES 模块，请先升级浏览器版本")
</script>

在 Node.js 中使用 ES 模块化

Node.js 从 9.0 版本开始支持 ES 模块

可以在执行脚本需要启动时加上 --experimental-modules，需要文件后缀名必须为 .mjs

node --experimental-modules module1.mjs

//使用
import module1 from "./xxx"

或者也可以安装 babel-cli 和 babel-preset-env，配置 .babelrc 文件后，执行

./node_modules/.bin/babel-node

或

npx babel-node

其他

Webpack 本身维护了一套模块系统，兼容了几乎所有前端历史下的模块规范，上面说的模块化全都有

结语

点赞支持、手留余香、与有荣焉

感谢你能看到这里！