前端模块化的理解（AMD,CMD,CommonJs,ES6）

前言

初期的web端交互还是很简单，不需要太多的js就能实现。随着时代的的发展，用户对Web浏览器的性能也提出了越来越高的要求，浏览器也越来越多的承担了更多的交互，不再是寥寥数语的js就能解决的，那么就造成了前端代码的日益膨胀，js之间的相互依赖也会越来越多，此时就需要使用一定的规范来管理js之间的依赖。
本文主要是什么是模块化,为什么需要模块化以及现下流行的模块化规范：AMD，CMD，CommonJs，ES6。

什么是模块化

要想理解模块化是什么可以先理解模块是什么？
模块：能够独立命名并且能够独立完成一定功能的集合。
因此在js中就可以理解为模块就是能够实现特定功能独立的一个个js文件。
模块化：就可以简单的理解为将原来繁重复杂的整个js文件按功能或者按模块拆成一个个单独的js文件，然后将每一个js文件中的某些方法抛出去，给别的js文件去引用和依赖。

为什么需要模块化

一、模块化的进程

1、全局function模式：将不同的功能封装为不同的函数
缺点：污染全局命名空间，容易引起命名冲突，看不出模块间的依赖
2、namespace模式：封装为对象模式
作用：减少全局变量，解决命名冲突
缺点：数据不安全（外部函数可以修改模块内的数据），看不出模块之间的依赖

const module = {
    data:1,
  getData(){console.log(this.data)}
}
module.data = 2; //这样会直接修改模块内部的数据

3、IIFE模式：匿名函数自调用（闭包）
作用：解决了数据安全，数据是私有的，外部只能调用暴露的信息
缺点：需要绑定到一个全局变量上例如window向外暴露，这样也会有命名冲突的问题
4、IIFE增强模式：引入依赖
作用：解决了模块直接的依赖问题
缺点：引入js的时候需要注意引入的顺序，并且当依赖很多的时候也会有弊端

// IIFE模式:匿名函数自调用（闭包）
(function(window){
    let data = '这是IIFE模式';
  getData(){
    console.log(data);
  }
  window.module = { getData }
})(window)
// IIFE增强模式
(function(window,$){
    let data = '这是IIFE模式';
  getData(){
    console.log(data);
    $('body').css('background', 'red')
  }
  window.module = { getData }
})(window,jQuery);
//index.html
//需要注意引入的顺序
<script type="text/javascript" src="jquery-1.10.1.js"></script>
<script type="text/javascript" src="module.js"></script>
<script type="text/javascript">
  myModule.foo()
</script>
//当<script>过多的时候的缺点：
// 1. 请求过多
// 2. 依赖模糊：不清楚依赖直接是什么关系，很容易因为引入的顺序导致出错
// 3. 难以维护

从以上的发展历程来看虽然模块化还不是那么的完善，但是也不难能发现模块化的优点：

二、模块化的优点：

避免命名冲突
更好的分离模块，按需加载
高复用性
高维护性

模块的规范

AMD

AMD(Asynchronous Module Definition):异步模块定义。采用异步方式加载模块，模块的加载不影响后续语句的执行。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。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。
RequireJs是AMD规范的最佳实践，所以我们用AMD规范的时候要引入requirejs。

AMD的语法：

define用来定义模块；
require用来加载模块，通常AMD框架会以require方法作为入口，进行依赖关系分析并依次有序地进行加载。
AMD是依赖前置，就是说，在define或require中方法里传入的模块数组会在一开始就下载并执行

//define定义模块
//第一个参数：依赖的模块，没有可以不写
define(['module1','module2'],function(m1,m2){
  //如果引入了module，但是没有使用，模块的内容也会执行
    return 模块;
})
//引入模块，相当于主函数的引用
require(['module1','module2'],function(m1,m2){
  //使用m1,m2
  //如果引入了module，但是没有使用，模块的内容也会执行
})

AMD具体使用流程

引入requirejs
a. requirejs官网下载：requirejs
b. github：requirejs
c. 或者直接用require的js链接放在index.html中引用（只建议在学习时候用）： https://requirejs.org/docs/release/2.3.6/minified/require.js
定义模块

//module1.js
define(function(){
    const msg='module1';
  return {
    msg
  }
})
//module2.js
define(function(){
    const msg="module2";
  return {
    msg
  }
})
//module3.js
define(['module2'],function(m2) {
    const msg="module3";
    const msg2 = m2.msg
    return {
        msg,
        msg2
    };
});
//main.js，入口文件不需要module2,因此就不需要引入
require.config({
    paths:{
        jquery:'jquery' //用于引入第三方库，此处填写的是路径，文件的路径;当然也可以在index.html用script标签引入
    }
})
require(['module1','module3','jquery'],function(m1,m3,$){
    console.log(m1,'module1');
    console.log(m3,'module3');
    console.log($,'第三方库');
});
console.log('模块加载'); //会优先打印

index.html的引入

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <title>Document</title>
</head>
<body>
  <!--data-main:文件入口-->
    <script data-main="main" src="https://requirejs.org/docs/release/2.3.6/minified/require.js"></script>
</body>
</html>

输出结果

image

CMD

CMD(Common Module Definition)：通用模块定义。用于浏览器端，是除AMD以外的另一种模块组织规范。结合了AMD与CommonJs(后面会讲到)的特点。也是异步加载模块。
与AMD不同的是：AMD推崇的是依赖前置，而CMD是依赖就近，延迟执行。
依赖前置&&依赖就近，延迟执行

//依赖前置：AMD
require(['module1','module2'],function(m1,m2){
    //依赖的模块首先加载，无论后续是否会用到
})
//依赖就近，延迟执行
define(funciton(require){
    const module1 = require('./module1'); //用到的时候再申明，不需要就不用申明，也就不会加载进来       
})

CMD具体使用步骤

引入sea.js
a. 官网：https://seajs.github.io/seajs/docs/#downloads
b. github：https://github.com/seajs/seajs
模块定义

//module1.js
define(function(require,exports) {
    const msg='这是模块1';
    // const module2 = require('./module2');
    exports.msg = msg; // 注意这里是用的exports
    // exports.module2 = module2; // 如果是多个就得这么写，所以如果暴露多个接口不建议用exports
});
//module2.js
define(function(require,exports,module) {
    const msg="这是模块2";
    module.exports = { //这里用的是module.exports，跟exports作用一样
        msg
    }
});
//module3.js
define(function(require,exports,module) {
    const msg="这是模块3";
    const module2 = require('./module2');
    module.exports = { //这里用的是module.exports，跟exports作用一样
        msg,
        module2
    }
});
//main.js
define(function(require, exports,module) {
    const module1 = require('./module1');
    const module3 = require('./module3');
    console.log(module1);
    console.log(module3);
});
console.log('模块加载');

index.html引入

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <title>Document</title>
</head>
<body>
    <script src="sea.js"></script>
    <script>
        seajs.use('main');
    </script>
</body>
</html>

输出结果

image

CommonJS

Node 应用由模块组成，采用 CommonJS 模块规范。每个文件就是一个模块，有自己的作用域。在一个文件里面定义的变量、函数、类，都是私有的，对其他文件不可见。在服务器端，模块的加载是运行时同步加载的；在浏览器端，模块需要提前编译打包处理。
CommonJs有4个毕竟重要的变量：module、require、exports、global

CommonJs的特点：

所有代码都运行在模块作用域，不会污染全局作用域;如果想要多个模块共享一个变量，需要给global添加属性（不建议这么用）

//module.js
global.data = '共享变量'; //添加到global的属性是多个文件可以共享的
let x = {
    a:5
}
let b=0;
const add = function(val){
    x.a+=x.a;
  b=++b;
}
module.exports.x=x; //只有对外暴露了变量，在外部引用的时候才能获取到，否则x，b就是模块内部的私有变量
module.exports.add = add;

模块可以多次加载，但是只有再第一次加载的时候才会执行，后续的加载都是使用的缓存结果；如果想要再次加载需要清除缓存，或者对外暴露一个函数，加载之后执行暴露的函数

// test1.js
let msg="测试缓存";
console.log(msg);
exports.msg=msg;
// test2.js
const msg = require('./test1');
const msg2 = require('./test1');
// 上面的输出结果是：测试缓存
// 会发现只打印了一次结果，以此可以证明只有第一次加载的时候才会执行，第二次加载的时候使用的是缓存的结果
// 删除指定模块的缓存
delete require.cache[moduleName] // moduleName必须是绝对路径
// 删除所有模块缓存
Object.keys(require.cache).forEach(function(key){
    delete require.cache[key]
})

模块加载的顺序是按照再代码中书写的顺序加载的，同步加载模块。
引入的值其实是输出值的拷贝(浅拷贝)。也就是说一旦值输出之后，模块内的改变就不会影响这个值的改变(引用类型除外)

// example.js
let x= {
    a:5
};
let b=0;
const add = function(val){
    x.a+=x.a;
    b=++b;
    // return x.a++;
}
module.exports.x = x;
module.exports.b=b;
module.exports.add = add;
// main.js
const example = require('./example');
const add = require('./example').add;
example.add();
console.log(example.x) // {a:10}
console.log(example.b) // b:0 
CommonJs的语法
//对外暴露接口
module.exports
exports
//引入模块
require(模块的路径) //模块的路径有多种写法，后续补充

module.exports&&exports
module.exports: 每个模块内部，module代表了当前这个模块，module是一个对象，对外暴露的就是exports这个属性，加载某个模块其实就相当于加载的module.exports这个属性
exports: 其实就是module.exports的引用。为了使用方便，node为每个模块创建了一个exports变量，这个变量就指向了module.exports。因此以下两种做法是错误的。

//错误一
exports='msg'; // 此时相当于改变了exports的指向，失去了与module.exports的联系，也就失去了对外暴露接口的能力
//错误二
exports.msg='msg';
module.exports = 'Hello world'; // 上面的msg是无法对外暴露的，因为module.exports被重新赋值了；此时对外暴露的就是『Hello world』

ES6

ES modules（ESM）是 JavaScript 官方的标准化模块系统。ES6模块设计的思想是尽量的静态化，使得编译时就能知道模块的依赖关系，以及输入和输出的变量。有两个主要的命令：export和import。export用于对外暴露接口，import用于引入其他模块。

ES6模块的特点：

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
兼容在node环境下运行
ES modules 输出的是值的引用，输出接口动态绑定，而 CommonJS 输出的是值的拷贝

//ES6模块值的引用 .mjs 主要是为了能用node环境运行：node --experimental-modules
// example.mjs
let x= {
    a:5
};
let b=0;
const add = function(val){
    x.a+=x.a;
    b=++b;
}
export {x,b,add}
// main.mjs
import { x,b, add} from './example.mjs';
add();
console.log(x,b); // {a:10} 1

export&&import用法
export：用于向外暴露接口
import：用于引入外部接口

// 方法一：
//export单个向外暴露接口
export const x = 1;
export const y = {a:1}
export const add = function(){console.log(123)}
//export一起向外暴露接口
const x=1;
const y={a:1};
const add = function(){console.log(123)};
export {x,y,add}
//import引入外部接口
//针对以上两种方式import可以写成如下两种情况
import {x,y,add} from './exmaple'; //使用哪个就引入哪个
import * as moduleName from './exmaple'; // 全部引入，使用的时候使用moduleName.x

// 方法二：
//除了使用export 向外暴露接口外还可以使用export default向外暴露接口:同一个模块中export可以有多个，但是export default只能有一个
const x=1;
const y={a:1};
export default { x,y}
// 对应的import
import moduleName from './exmaple'; //全部引入，使用方式moduleName.x

总结

AMD：异步加载模块，允许指定回调函数。AMD规范是依赖前置的。一般浏览器端会采用AMD规范。但是开发成本高，代码阅读和书写比较困难。
CMD：异步加载模块。CMD规范是依赖就近，延迟加载。一般也是用于浏览器端。
CommonJs：同步加载模块，一般用于服务器端。对外暴露的接口是值的拷贝
ES6：实现简单。对外暴露的接口是值的引用。可以用于浏览器端和服务端。

后记

模块化的一次有一次的变更，让系统模块化变得也越来越好，但是响应的也引起了一些问题。例如使用模块的时候，发现有些模块引入了但是并没有真正的使用到，这样就造成了代码的冗余，多了一些不必要的代码。这些模块有时通过检查是很难发现的，因此就要想如何能够快速的去除这些无用的模块呢，此时Tree Shaking就出现了；又比如如何能够在开发代码的时候比较便捷，然后在生产中又有高强度的兼容性呢，此时就出现了babel；又比如如何预处理模块，此时出现了webpack……
出现了解决问题的办法，就得继续学习啦……

参考文章

前端模块化的十年征程
 彻底理清 AMD,CommonJS,CMD,UMD,ES6 modules
前端模块化—CommonJS、CMD、AMD、UMD和ESM
前端模块化详解(完整版)

最后编辑于：2021.02.08 16:51:39

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