前言

隨著 Web 技術的蓬勃發展和依賴的基礎設施日益完善，前端領域逐漸從瀏覽器擴展至服務端（Node.js），桌面端（PC、Android、iOS），乃至于物聯網設備（IoT），其中 JavaScript 承載著這些應用程序的核心部分，隨著其規模化和復雜度的成倍增長，其軟件工程體系也隨之建立起來（協同開發、單元測試、需求和缺陷管理等），模塊化編程的需求日益迫切。JavaScript 對模塊化編程的支持尚未形成規范，難以堪此重任；一時間，江湖俠士挺身而出，一路披荊斬棘，從刀耕火種過渡到面向未來的模塊化方案；

概念

模塊化編程就是通過組合一些__相對獨立可復用的模塊__來進行功能的實現，其最核心的兩部分是__定義模塊__和__引入模塊__；

• 定義模塊時，每個模塊內部的執行邏輯是不被外部感知的，只是導出（暴露）出部分方法和數據；
• 引入模塊時，同步 / 異步去加載待引入的代碼，執行并獲取到其暴露的方法和數據；

刀耕火種

盡管 JavaScript 語言層面并未提供模塊化的解決方案，但利用其可__面向對象__的語言特性，外加__設計模式__加持，能夠實現一些簡單的模塊化的架構；經典的一個案例是利用單例模式模式去實現模塊化，可以對模塊進行較好的封裝，只暴露部分信息給需要使用模塊的地方；

// Define a module var moduleA = (function ($, doc) {var methodA = function() {};var dataA = {};return {methodA: methodA,dataA: dataA}; })(jQuery, document);// Use a module var result = moduleA.mehodA();

直觀來看，通過立即執行函數（IIFE）來聲明依賴以及導出數據，這與當下的模塊化方案并無巨大的差異，可本質上卻有千差萬別，無法滿足的一些重要的特性；

• 定義模塊時，聲明的依賴不是強制自動引入的，即在定義該模塊之前，必須手動引入依賴的模塊代碼；
• 定義模塊時，其代碼就已經完成執行過程，無法實現按需加載；
• 跨文件使用模塊時，需要將模塊掛載到全局變量（window）上；

AMD & CMD 二分天下

題外話：由于年代久遠，這兩種模塊化方案逐漸淡出歷史舞臺，具體特性不再細聊；

為了解決”刀耕火種”時代存留的需求，AMD 和 CMD 模塊化規范問世，解決了在瀏覽器端的異步模塊化編程的需求，__其最核心的原理是通過動態加載 script 和事件監聽的方式來異步加載模塊；__

AMD 和 CMD 最具代表的兩個作品分別對應 require.js 和 sea.js；其主要區別在于依賴聲明和依賴加載的時機，其中 require.js 默認在聲明時執行， sea.js 推崇懶加載和按需使用；另外值得一提的是，CMD 規范的寫法和 CommonJS 極為相近，只需稍作修改，就能在 CommonJS 中使用。參考下面的 Case 更有助于理解；

// AMD define(['./a','./b'], function (moduleA, moduleB) {// 依賴前置moduleA.mehodA();console.log(moduleB.dataB);// 導出數據return {}; });// CMD define(function (requie, exports, module) {// 依賴就近var moduleA = require('./a');moduleA.mehodA(); // 按需加載if (needModuleB) {var moduleB = requie('./b');moduleB.methodB();}// 導出數據exports = {}; });

CommonJS

2009 年 ry 發布 Node.js 的第一個版本，CommonJS 作為其中最核心的特性之一，適用于服務端下的場景；歷年來的考察和時間的洗禮，以及前端工程化對其的充分支持，CommonJS 被廣泛運用于 Node.js 和瀏覽器；

// Core Module const cp = require('child_process'); // Npm Module const axios = require('axios'); // Custom Module const foo = require('./foo');module.exports = { axios }; exports.foo = foo;

規范

• module (Object): 模塊本身
• exports (*): 模塊的導出部分，即暴露出來的內容
• require (Function): 加載模塊的函數，獲得目標模塊的導出值（基礎類型為復制，引用類型為淺拷貝），可以加載內置模塊、npm 模塊和自定義模塊

實現

1、模塊定義

默認任意 .node .js .json 文件都是符合規范的模塊；

2、引入模塊

首先從緩存（require.cache）優先讀取模塊，如果未命中緩存，則進行路徑分析，然后按照不同類型的模塊處理：

• 內置模塊，直接從內存加載；
• 外部模塊，首先進行文件尋址定位，然后進行編譯和執行，最終得到對應的導出值；

其中在編譯的過程中，Node對獲取的JavaScript文件內容進行了頭尾包裝，結果如下：

(function (exports, require, module, __filename, __dirname) {var circle = require('./circle.js');console.log('The area of a circle of radius 4 is ' + circle.area(4)); });

特性總結

• 同步執行模塊聲明和引入邏輯，分析一些復雜的依賴引用（如循環依賴）時需注意；
• 緩存機制，性能更優，同時限制了內存占用；
• Module 模塊可供改造的靈活度高，可以實現一些定制需求（如熱更新、任意文件類型模塊支持）；

ES Module（推薦使用）

ES Module 是語言層面的模塊化方案，由 ES 2015 提出，其規范與 CommonJS 比之 ，導出的值都可以看成是一個具備多個屬性或者方法的對象，可以實現互相兼容；但寫法上 ES Module 更簡潔，與 Python 接近；

import fs from 'fs'; import color from 'color'; import service, { getArticles?} from '../service'; export default service; export const getArticles = getArticles;

主要差異在于：

• ES Module 會對靜態代碼分析，即在代碼編譯時進行模塊的加載，在運行時之前就已經確定了依賴關系（可解決循環引用的問題）；
• ES Module 關鍵字：import?export?以及獨有的?default?關鍵字，確定默認的導出值；
• ES Module 中導出的值是一個?只讀的值的引用?，無論基礎類型和復雜類型，而在 CommonJS 中 require 的是值的拷貝，其中復雜類型是值的淺拷貝；

// a.js export let a = 1; export function caculate() {a++; };// b.js import { a, caculate } from 'a.js';console.log(a); // 1 caculate(); console.log(a); // 2a = 2; // Syntax Error: "a" is read-only

UMD

通過一層自執行函數來兼容各種模塊化規范的寫法，兼容 AMD / CMD / CommonJS 等模塊化規范，貼上代碼勝過千言萬語，需要特別注意的是 ES Module 由于會對靜態代碼進行分析，故這種運行時的方案無法使用，此時通過 CommonJS 進行兼容；

(function (global, factory) {if (typeof exports === 'object') { module.exports = factory();} else if (typeof define === 'function' && define.amd) {define(factory);} else {this.eventUtil = factory();} })(this, function (exports) {? // Define ModuleObject.defineProperty(exports, "__esModule", {value: true});exports.default = 42; });

構建工具中的實現

為了在瀏覽器環境中運行模塊化的代碼，需要借助一些模塊化打包的工具進行打包（ 以 webpack 為例），定義了項目入口之后，會先快速地進行依賴的分析，然后將所有依賴的模塊轉換成瀏覽器兼容的對應模塊化規范的實現；

模塊化的基礎

從上面的介紹中，我們已經對其規范和實現有了一定的了解；在瀏覽器中，要實現 CommonJS 規范，只需要實現 module / exports / require / global 這幾個屬性，由于瀏覽器中是無法訪問文件系統的，因此 require 過程中的文件定位需要改造為加載對應的 JS 片段（webpack 采用的方式為通過函數傳參實現依賴的引入）。

webpack 打包出來的代碼快照如下，注意看注釋中的時序；

(function (modules) {// The module cachevar installedModules = {};// The require functionfunction __webpack_require__(moduleId) {}return __webpack_require__(0); // ---> 0 }) ({0: function (module, exports, __webpack_require__) {// Define module Avar moduleB = __webpack_require__(1); // ---> 1},1: function (module, exports, __webpack_require__) {// Define module Bexports = {}; // ---> 2} });

實際上，ES Module 的處理同 CommonJS 相差無幾，只是在定義模塊和引入模塊時會去處理 __esModule 標識，從而兼容其在語法上的差異。

異步和擴展

1、瀏覽器環境下，網絡資源受到較大的限制，因此打包出來的文件如果體積巨大，對頁面性能的損耗極大，因此需要對構建的目標文件進行拆分，同時模塊也需要支持動態加載；

webpack 提供了兩個方法 require.ensure() 和 import() （推薦使用）進行模塊的動態加載，至于其中的原理，跟上面提及的 AMD & CMD 所見略同，import() 執行后返回一個 Promise 對象，其中所做的工作無非也是動態新增 script 標簽，然后通過 onload / onerror 事件進一步處理。

2、由于 require 函數是完全自定義的，我們可以在模塊化中實現更多的特性，比如通過修改 require.resolve 或 Module._extensions 擴展支持的文件類型，使得 css / .jsx / .vue / 圖片等文件也能為模塊化所使用；

原文鏈接
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總結

以上是生活随笔為你收集整理的Javascript 模块化指北的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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