一文徹底搞懂JS前端5大模塊化規(guī)范及其區(qū)別

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  作者 |  Echoyya、

來源 |  urlify.cn/yEJjEf

在開發(fā)以及面試中，總是會遇到有關(guān)模塊化相關(guān)的問題，始終不是很明白，不得要領，例如以下問題，回答起來也是模棱兩可，希望通過這篇文章，能夠讓大家了解十之一二，首先拋出問題：

• 導出模塊時使用module.exports/exports或者export/export default;

• 有時加載一個模塊會使用require奇怪的是也可以使用import？？它們之間有何區(qū)別呢？

于是有了菜鳥解惑的搜嘍過程。。。。。。

模塊化規(guī)范：即為 JavaScript 提供一種模塊編寫、模塊依賴和模塊運行的方案。降低代碼復雜度，提高解耦性

Script 標簽

其實最原始的 JavaScript 文件加載方式，就是Script 標簽，如果把每一個文件看做是一個模塊，那么他們的接口通常是暴露在全局作用域下，也就是定義在 window 對象中，不同模塊的接口調(diào)用都是一個作用域中，一些復雜的框架，會使用命名空間的概念來組織這些模塊的接口。

缺點：

1. 污染全局作用域

2. 開發(fā)人員必須主觀解決模塊和代碼庫的依賴關(guān)系

3. 文件只能按照script標簽的書寫順序進行加載

4. 在大型項目中各種資源難以管理，長期積累的問題導致代碼庫混亂不堪

默認情況下，瀏覽器是同步加載 JavaScript 腳本，即渲染引擎遇到<script>標簽就會停下來，等到執(zhí)行完腳本，再繼續(xù)向下渲染。如果是外部腳本，還必須加入腳本下載的時間。

如果腳本體積很大，下載和執(zhí)行的時間就會很長，因此造成瀏覽器堵塞，用戶會感覺到瀏覽器“卡死”了，沒有任何響應。這顯然是很不好的體驗，所以瀏覽器允許腳本異步加載。

<script src="path/to/myModule.js" defer></script>
<script src="path/to/myModule.js" async></script>

<script>標簽添加defer或async屬性，腳本就會異步加載。渲染引擎遇到這一行命令，就會開始下載外部腳本，但不會等它下載和執(zhí)行，而是直接執(zhí)行后面的命令。

defer：要等到整個頁面在內(nèi)存中正常渲染結(jié)束，才會執(zhí)行；多個腳本時，按順序執(zhí)行

async：一旦下載完，渲染引擎就會中斷渲染，執(zhí)行這個腳本再繼續(xù)渲染。多個腳本時，不能保證按執(zhí)行順序

總結(jié)一句話：defer是“渲染完再執(zhí)行”，async是“下載完就執(zhí)行”。

CommonJS規(guī)范（同步加載模塊）

• 服務器端實現(xiàn)：**Node.js **

• 瀏覽器端實現(xiàn)：**Browserify **，也稱為Commonjs的瀏覽器的打包工具

• 通過require方法同步加載所依賴的模塊，通過exports或module.exports導出需要暴露的數(shù)據(jù)。一個文件就是一個模塊

• CommonJS 規(guī)范包括了模塊（modules）、包（packages）、系統(tǒng)（system）、二進制（binary）、控制臺（console）、編碼（encodings）、文件系統(tǒng)（filesystems）、套接字（sockets）、單元測試（unit testing）等部分。

加載模塊

使用require函數(shù) 加載模塊（即被依賴模塊的 module.exports對象）。

1. 按路徑加載模塊

2. 通過查找 node_modules 目錄加載模塊

3. 加載緩存：Node.js 是根據(jù)實際文件名緩存，而不是 require() 提供的參數(shù)緩存的，如 require('express') 和 require('./node_modules/express')加載兩次，也不會重復加載，盡管兩次參數(shù)不同，解析到的文件卻是同一個。

4. 核心模塊擁有最高的加載優(yōu)先級，換言之如果有模塊與其命名沖突，Node.js 總是會加載核心模塊。

5. 更多關(guān)于require函數(shù)的用法和特點，博主此前另外總結(jié)過一篇博文，NodeJs 入門到放棄 — 入門基本介紹(一)

導出模塊

exports.屬性 = 值
exports.方法 = 函數(shù)

• Node.js 為每個模塊提供一個 exports 變量，指向 module.exports。相對于在每個模塊頭部，有一行這樣的命令：var exports = module.exports;

• exports對象 和 module.exports對象，指同一個內(nèi)存空間， module.exports對象才是真正的暴露對象

• 而exports對象 是 module.exports對象的引用，不能改變指向，只能添加屬性和方法，若直接改變exports 的指向，等于切斷了 exports 與 module.exports 的聯(lián)系，返回空對象

• console.log(module.exports === exports); // true

• 更多關(guān)于exports函數(shù)的用法和特點，博主此前另外總結(jié)過一篇博文，NodeJs 入門到放棄 — 入門基本介紹(一)

另外的用法：

// singleobjct.js

function Hello() {
    var name;
    this.setName = function (thyName) {
        name = thyName;
    };
    this.sayHello = function () {
        console.log('Hello ' + name);
    };
}

exports.Hello = Hello;

此時獲取 Hello 對象require('./singleobject').Hello，略顯冗余，可以用下面方法簡化。

// hello.js
function Hello() {
  var name;
  this.setName = function(thyName) {
    name = thyName;
  };
  this.sayHello = function() {
    console.log('Hello ' + name);
  };
}
module.exports = Hello;

就可以直接獲得這個對象：

// gethello.js
var Hello = require('./hello');
hello = new Hello();
hello.setName('Yu');
hello.sayHello();

以下同樣一段代碼，分別運行在服務器端和瀏覽器端，看看有神馬區(qū)別？

// module1.js
module.exports = {
  foo(){
    console.log('module1的foo()函數(shù)運行了');
  }
}

// module2.js
module.exports = function() {
    console.log('module2的foo()函數(shù)運行了');
}

// module3.js
exports.foo = function () {
  console.log('module3的foo()函數(shù)運行了');
}

exports.bar = function () {
  console.log('module3的bar()函數(shù)運行了');
}

// main.js
let module1 = require('./module1')
let module2 = require('./module2')
let module3 = require('./module3') 

module1.foo()

module2()

module3.foo()
module3.bar()

服務器端實現(xiàn) NodeJs

cd響應的目錄，直接命令行執(zhí)行：node main.js

瀏覽器端實現(xiàn) Browserify

Browserify 本身也是一個 NodeJS 模塊，npm安裝后可以使用 browserify 命令。分析文件中require 方法調(diào)用來遞歸查找所依賴的其他模塊。把輸入文件所依賴的所有模塊文件打包成單個文件并輸出。

npm安裝命令 ：npm install -g browserify

打包命令：browserify 入口文件 -o 打包文件 如：browserify ./src/main.js -o ./dist/build.js

想要運行在瀏覽器端，要有一個入口的hmtl文件。創(chuàng)建index.html，并引入上述打包生成的build.js文件 <script src="./dist/build.js"></script>

CommonJS 特點

1. 同步加載方式，適用于服務端，因為模塊都放在服務器端，對于服務端來說模塊加載較快，不適合在瀏覽器環(huán)境中使用，因為同步意味著阻塞加載。

2. 所有代碼都運行在模塊作用域，不會污染全局作用域。

3. 模塊可以多次加載，但只會在第一次加載時運行一次，然后運行結(jié)果就被緩存了，以后再加載，就直接讀取緩存結(jié)果。

4. 模塊加載的順序，按照其在代碼中出現(xiàn)的順序。

AMD（Asynchronous Module Definition）

采用異步方式加載模塊，模塊的加載不影響它后面語句的運行。所有依賴這個模塊的語句，都定義在一個回調(diào)函數(shù)中，等到加載完成之后，這個回調(diào)函數(shù)才會運行。推崇依賴前置

require.js 是目前 AMD 規(guī)范最熱門的一個實現(xiàn)

AMD 也采用 require語句加載模塊，但是不同于 CommonJS，它要求兩個參數(shù)：require([module], callback);

• [module]：是一個數(shù)組，成員就是要加載的模塊

• callback：加載成功之后的回調(diào)函數(shù)；

require(['math'], function (math) {
  math.add(2, 3);
})

創(chuàng)建模塊 及 規(guī)范模塊加載

模塊必須采用define() 函數(shù)來定義。

1. 若一個模塊不依賴其他模塊。可以直接定義在 define() 函數(shù)中。

// math.js

define(function (){
 var add = function (x,y){
  return x+y;
 };
 return {
  add: add
 };
});

2. 若這個模塊還依賴其他模塊，那么 define() 函數(shù)的第一個參數(shù)，必須是一個數(shù)組，指明該模塊的依賴性。當 require() 函數(shù)加載test模塊時，就會先加載 math.js 模塊。

// dataService.js

define(['math'], function (math) {
  function doSomething() {
    let result = math.add(2, 9);
    console.log(result);
  }
  return {
    doSomething
  };
});

3. 設置一個主模塊，統(tǒng)一調(diào)度當前項目中所有依賴模塊

// main.js

(function () {

  require.config ({
    // baseUrl:'',    
    paths:{   
      dataService:'./dataService',
      math:'./math'
    }
  })
  require(['dataService'], function (dataService) {
    dataService.doSomething()
  });

})();

4. 在index.html中引入require.js,并設置data-main入口主模塊

<!-- index/html -->

<script data-main="./js/main.js" src="./js/require.js"></script>

5. 來來來，瀏覽器看看效果了：打印出了兩數(shù)字相加的結(jié)果

6. 本案例中所有源碼，目錄結(jié)構(gòu)及每個模塊的作用，如下圖所示（源碼同上1234步驟）：

加載非規(guī)范的模塊

理論上require.js加載的模塊，必須是按照 AMD 規(guī)范用 define() 函數(shù)定義的模塊。但實際上，雖然已經(jīng)有一部分流行的函數(shù)庫（比如 jQuery ）符合 AMD 規(guī)范，更多的庫并不符合。那么require.js 如何能夠加載非規(guī)范的模塊呢？

這樣的模塊在用 require() 加載之前，要先用 require.config()方法，定義它們的一些特征。
例如，underscore 和 backbone 這兩個庫，都沒有采用 AMD 規(guī)范編寫。如果要加載的話，必須先定義它們的特征。

require.config({
 shim: {
  'underscore': {
   exports: '_'
  },
  'backbone': {
   deps: ['underscore', 'jquery'],
   exports: 'Backbone'
   }
 }
});

require.config() 接受一個配置對象，這個對象有一個 shim 屬性，專門用來配置不兼容的模塊。每個模塊要定義：

• exports ：輸出的變量名，表示這個模塊外部調(diào)用時的名稱；

• deps：數(shù)組，表示該模塊的依賴性。

如jQuery 的插件還可以這樣定義：

shim: {
 'jquery.scroll': {
  deps: ['jquery'],
  exports: 'jQuery.fn.scroll'
 }
}

AMD特點

1. AMD允許輸出的模塊兼容CommonJS

2. 異步并行加載，不阻塞 DOM 渲染。

3. 推崇依賴前置，也就是提前執(zhí)行（預執(zhí)行），在模塊使用之前就已經(jīng)執(zhí)行完畢。

CMD（Common Module Definition）

• CMD 是通用模塊加載，要解決的問題與 AMD 一樣，只不過是對依賴模塊的執(zhí)行時機不同 ，推崇就近依賴。

• sea.js 是 CMD 規(guī)范的一個實現(xiàn)代表庫

• 定義模塊使用全局函數(shù)define，接收一個 factory 參數(shù)，可以是一個函數(shù)，也可以是一個對象或字符串；

1. factory 是函數(shù)時有三個參數(shù)，function(require, exports, module)：

• require：函數(shù)用來獲取其他模塊提供的接口require(模塊標識ID)

• exports：對象用來向外提供模塊接口

• module ：對象，存儲了與當前模塊相關(guān)聯(lián)的屬性和方法

// 定義 a.js 模塊，同時可引入其他依賴模塊，及導出本模塊
define(function(require, exports, module) {

  var $ = require('jquery.js')
 
  exports.price= 200;  
});




2. factory 為對象、字符串時，表示模塊的接口就是該對象、字符串。比如可以定義一個 JSON 數(shù)據(jù)模塊：

    // 定義 foo.js
   define({"foo": "bar"});
   
    // 導入使用
   define(function(require, exports, module) {
   
     var obj = require('foo.js')
    
     console.log(obj)   // {foo: "bar"}
   });
   

3. 下面通過一個案例分析，深入了解一下CMD模塊化規(guī)范，具體的用法：

• 定義1,2,3,4，四個簡單模塊，定義主模塊main.js, 以及一個index.html

• cmd從語法上分析，結(jié)合了AMD模塊定義的特點，同時又沿用了CommonJs 模塊導入和導出的特點

• 由于代碼比較雜，所以還是看圖理解一下吧，圖上均有標注每個文件的用途，圖二為瀏覽器執(zhí)行效果：

AMD 與 CMD 的區(qū)別

1. AMD 是提前執(zhí)行，CMD 是延遲執(zhí)行。

2. AMD 是依賴前置，CMD 是依賴就近。

   // AMD 
   define(['./a', './b'], function(a, b) {  // 在定義模塊時 就要聲明其依賴的模塊
       a.doSomething()
       // ....
       b.doSomething()
       // ....
   })
   
   // CMD
   define(function(require, exports, module) {
      var a = require('./a')
      a.doSomething()
      // ... 
      
      var b = require('./b') // 可以在用到某個模塊時 再去require
      b.doSomething()
      // ... 
   })
   

UMD（Universal Module Definition）

• UMD是AMD和CommonJS的糅合

• UMD的實現(xiàn)很簡單：

1. 先判斷是否支持Node.js模塊（exports是否存在），存在則使用Node.js模塊模式。

2. 再判斷是否支持AMD（define是否存在），存在則使用AMD方式加載模塊。

3. 前兩個都不存在，則將模塊公開到全局（window或global）。

(function (window, factory) {
    if (typeof exports === 'object') {
    
        module.exports = factory();
    } else if (typeof define === 'function' && define.amd) {
    
        define([],factory);
    } else {
    
        window.eventUtil = factory();
    }
})(this, function () {
 return {};
});

ES6模塊化

ES6 模塊的設計思想，是盡量的靜態(tài)化，使得編譯時就能確定模塊的依賴關(guān)系，以及輸入和輸出的變量。
ES6 中，import引用模塊，使用export導出模塊。默認情況下，Node.js默認是不支持import語法的，通過babel項目將 ES6 模塊 編譯為 ES5 的 CommonJS。因此Babel實際上是將import/export翻譯成Node.js支持的require/exports。

// 導入
import Vue from 'vue'
import App from './App'


// 導出
function v1() { ... }
function v2() { ... }

export {
  v1 as streamV1,
  v2 as streamV2,
  v2 as streamLatestVersion
};
export function multiply() {...};
export var year = 2018;
export default ...

模塊化規(guī)范大總結(jié)

問題回歸："require"與"import"的區(qū)別

說了這么多，還是要回到文章一開始提到的問題，"require"與"import"兩種引入模塊方式，到底有神馬區(qū)別，大致可以分為以下幾個方面(可能總結(jié)的也不是很全面):

寫法上的區(qū)別

require/exports 的用法只有以下三種簡單的寫法：

const fs = require('fs')
exports.fs = fs
module.exports = fs

import/export 的寫法就多種多樣：

import fs from 'fs'
import {default as fs} from 'fs'
import * as fs from 'fs'
import {readFile} from 'fs'
import {readFile as read} from 'fs'
import fs, {readFile} from 'fs'

export default fs
export const fs
export function readFile
export {readFile, read}
export * from 'fs'

輸入值的區(qū)別

require輸入的變量，基本類型數(shù)據(jù)是賦值，引用類型為淺拷貝，可修改

import輸入的變量都是只讀的，如果輸入 a 是一個對象，允許改寫對象屬性。

import {a} from './xxx.js'

a = {}; // Syntax Error : 'a' is read-only;

a.foo = 'hello'; // 合法操作

執(zhí)行順序

require：不具有提升效果，到底加載哪一個模塊，只有運行時才知道。

const path = './' + fileName;
const myModual = require(path);

import：具有提升效果，會提升到整個模塊的頭部，首先執(zhí)行。import的執(zhí)行早于foo的調(diào)用。本質(zhì)就是import命令是編譯階段執(zhí)行的，在代碼運行之前。

foo();

import { foo } from 'my_module';

import()函數(shù)：ES2020提案引入，支持動態(tài)加載模塊。import()函數(shù)接受一個參數(shù)，指定所要加載的模塊的位置，參數(shù)格式同import命令，兩者區(qū)別主要是import()為動態(tài)加載。可用于按需加載、條件加載、動態(tài)的模塊路徑等。

它是運行時執(zhí)行，也就是說，什么時候運行到這一句，就會加載指定的模塊，返回一個 Promise 對象。import()加載模塊成功以后，該模塊會作為一個對象，當作then方法的參數(shù)。可以使用對象解構(gòu)賦值，獲取輸出接口。

// 按需加載
button.addEventListener('click', event => {
  import('./dialogBox.js')
  .then({export1, export2} => {   // export1和export2都是dialogBox.js的輸出接口，解構(gòu)獲得
    // do something...
  })
  .catch(error => {})
});

// 條件加載
if (condition) {
  import('moduleA').then(...);
} else {
  import('moduleB').then(...);
}


// 動態(tài)的模塊路徑
import(f()).then(...);    // 根據(jù)函數(shù)f的返回結(jié)果，加載不同的模塊。

使用表達式和變量

require：很顯然是可以使用表達式和變量的

let a = require('./a.js')
a.add()

let b = require('./b.js')
b.getSum()

import靜態(tài)執(zhí)行，不能使用表達式和變量，因為這些都是只有在運行時才能得到結(jié)果的語法結(jié)構(gòu)。

// 報錯
import { 'f' + 'oo' } from 'my_module';

// 報錯
let module = 'my_module';
import { foo } from module;

// 報錯
if (x === 1) {
  import { foo } from 'module1';
} else {
  import { foo } from 'module2';
}

而require/exports 和 import/export 本質(zhì)上的區(qū)別，實際上也就是CommonJS規(guī)范與ES6模塊化的區(qū)別

1、瀏覽器在不做任何處理時，默認是不支持import和require
2、babel會將ES6模塊規(guī)范轉(zhuǎn)化成Commonjs規(guī)范
3、webpack、gulp以及其他構(gòu)建工具會對Commonjs進行處理，使之支持瀏覽器環(huán)境
它們有三個重大差異。

1. CommonJS 模塊輸出的是一個值的拷貝，ES6 模塊輸出的是值的引用。

2. CommonJS 模塊是運行時加載，ES6 模塊是編譯時輸出接口。

3. CommonJS 模塊的require()是同步加載模塊，ES6 模塊的import命令是異步加載，有一個獨立的模塊依賴的解析階段。

導致第二個差異是因為 CommonJS 加載的是一個對象（即module.exports屬性），該對象只有在腳本運行完才會生成。而 ES6 模塊不是對象，它的對外接口只是一種靜態(tài)定義，在代碼靜態(tài)解析階段就會生成

CommonJS：運行時加載

• 只能在運行時確定模塊的依賴關(guān)系，以及輸入和輸出的變量，一個模塊就是一個對象，輸入時必須查找對象屬性。

// CommonJS模塊
let { stat, exists, readfile } = require('fs');

// 等同于
let _fs = require('fs');
let stat = _fs.stat;
let exists = _fs.exists;
let readfile = _fs.readfile;

ES6 ：編譯時加載或者靜態(tài)加載

• ES6 模塊不是對象，而是通過export命令顯式指定輸出的代碼，再通過import命令輸入。

• 可以在編譯時就完成模塊加載，引用時只加載需要的方法，其他方法不加載。效率要比 CommonJS 模塊的加載方式高。

import { stat, exists, readFile } from 'fs';

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