一文彻底搞懂JS前端5大模块化规范及其区别

 [[390209]]

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在开发以及面试中，总是会遇到有关模块化相关的问题，始终不是很明白，不得要领，例如以下问题，回答起来也是模棱两可，希望通过这篇文章，能够让大家了解十之一二，首先抛出问题：

• 导出模块时使用 module.exports/exports 或者 export/export default ;
• 有时加载一个模块会使用 require 奇怪的是也可以使用 import ？？它们之间有何区别呢？

于是有了菜鸟解惑的搜喽过程。。。。。。

模块化规范：即为 JavaScript 提供一种模块编写、模块依赖和模块运行的方案。

Script 标签

其实最原始的 JavaScript 文件加载方式，就是Script 标签，如果把每一个文件看做是一个模块，那么他们的接口通常是暴露在全局作用域下，也就是定义在 window 对象中，不同模块的接口调用都是一个作用域中，一些复杂的框架，会使用命名空间的概念来组织这些模块的接口。

缺点：

1. 污染全局作用域
2. 开发人员必须主观解决模块和代码库的依赖关系
3. 文件只能按照script标签的书写顺序进行加载
4. 在大型项目中各种资源难以管理，长期积累的问题导致代码库混乱不堪

默认情况下，浏览器是同步加载 JavaScript 脚本，即渲染引擎遇到 <script> 标签就会停下来，等到执行完脚本，再继续向下渲染。如果是外部脚本，还必须加入脚本下载的时间。

如果脚本体积很大，下载和执行的时间就会很长，因此造成浏览器堵塞，用户会感觉到浏览器“卡死”了，没有任何响应。这显然是很不好的体验，所以浏览器 允许脚本异步加载 。

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

<script> 标签添加 defer 或 async 属性，脚本就会 异步加载 。渲染引擎遇到这一行命令，就会开始下载外部脚本，但不会等它下载和执行，而是直接执行后面的命令。

defer ：要等到整个页面在内存中正常渲染结束，才会执行；多个脚本时，按顺序执行

async ：一旦下载完，渲染引擎就会中断渲染，执行这个脚本再继续渲染。多个脚本时，不能保证按执行顺序

总结一句话： defer 是“ 渲染完再执行 ”， async 是“ 下载完就执行 ”。

CommonJS规范（同步加载模块）

• Node.js 是目前 CommonJS 规范最热门的一个实现
• 通过 require 方法 同步加载 所依赖的模块，通过 exports 或 module.exports 导出需要暴露的数据。
• CommonJS 规范包括了模块（modules）、包（packages）、系统（system）、二进制（binary）、控制台（console）、编码（encodings）、文件系统（filesystems）、套接字（sockets）、单元测试（unit testing）等部分。

创建模块

在 Node.js 中，创建一个模块非常简单， 一个文件就是一个模块

// module.js 模块 
var name = "Echoyya"; 
 
// todo something... 
exports.name = name 

加载模块

使用require函数 加载模块（即被依赖模块的 module.exports对象）。

1. 按路径加载模块
2. 通过查找 node_modules 目录加载模块
3. 加载缓存：Node.js 是根据实际文件名缓存，而不是 require() 提供的参数缓存的，如 require('express') 和 require('./node_modules/express') 加载两次，也不会重复加载，尽管两次参数不同，解析到的文件却是同一个。
4. 核心模块拥有最高的加载优先级，换言之如果有模块与其命名冲突，Node.js 总是会加载核心模块。

导出模块

exports.属性 = 值
exports.方法 = 函数

• Node.js 为每个模块提供一个 exports 变量，指向 module.exports。相对于在每个模块头部，有一行这样的命令： var exports = module.exports;
• exports 对象 和 module.exports 对象，指同一个内存空间， module.exports对象才是真正的 暴露对象
• 而 exports对象 是 module.exports对象的引用 ，不能改变指向，只能添加属性和方法，若直接改变exports 的指向，等于切断了 exports 与 module.exports 的联系，返回空对象
• console.log(module.exports === exports); // true

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; 

此时获取 Hello 对象 require('./singleobject').Hello ，略显冗余，可以用下面方法简化。

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

就可以直接获得这个对象：

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

CommonJS 特点

1. 同步加载 方式，适用于服务端，因为模块都放在服务器端，对于服务端来说模块加载较快，不适合在浏览器环境中使用，因为同步意味着阻塞加载。
2. 所有代码都运行在模块作用域，不会污染全局作用域。
3. 模块可以多次加载，但只会在第一次加载时运行一次，然后运行结果就被缓存了，以后再加载，就直接读取缓存结果。
4. 模块加载的顺序，按照其在代码中出现的顺序。

AMD（Asynchronous Module Definition）

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。 推崇依赖前置

require.js 是目前 AMD 规范最热门的一个实现

AMD 也采用 require 语句加载模块，但是不同于 CommonJS，它要求两个参数： require([module], callback);

• [module]：是一个数组，成员就是要加载的模块

• callback：加载成功之后的回调函数；

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

创建模块

模块必须采用 define() 函数来定义。

1. 若一个模块不依赖其他模块。可以直接定义在 define() 函数中。

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

2. 若这个模块还依赖其他模块，那么 define() 函数的第一个参数，必须是一个数组，指明该模块的依赖性。当 require() 函数加载test模块时，就会先加载 myLib.js 模块。

// test.js 
 
define(['myLib'], function(myLib){ 
　function foo(){ 
　　myLib.doSomething(); 
　} 
　return { 
　　foo : foo 
　}; 
}); 

加载规范模块

// main.js 
 
require(['math'], function (math){ 
　alert(math.add(1,1)); 
}); 

加载非规范的模块

理论上 require.js 加载的模块，必须是按照 AMD 规范 用 define() 函数定义的模块。但实际上，虽然已经有一部分流行的函数库（比如 jQuery ）符合 AMD 规范，更多的库并不符合。那么require.js 如何能够加载非规范的模块呢？

这样的模块在用 require() 加载之前，要先用 require.config() 方法，定义它们的一些特征。

例如，underscore 和 backbone 这两个库，都没有采用 AMD 规范编写。如果要加载的话，必须先定义它们的特征。

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

require.config()接受一个配置对象，这个对象有一个 shim 属性，专门用来配置不兼容的模块。每个模块要定义：

• exports ：输出的变量名，表示这个模块外部调用时的名称；

• deps： 数组，表示该模块的依赖性。

如jQuery 的插件还可以这样定义：

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

AMD特点

1. AMD允许输出的模块兼容CommonJS
2. 异步并行加载，不阻塞 DOM 渲染。
3. 推崇依赖前置 ，也就是提前执行（预执行），在模块使用之前就已经执行完毕。

CMD（Common Module Definition）

• CMD 是通用模块加载，要解决的问题与 AMD 一样，只不过是对依赖模块的执行时机不同 ， 推崇就近依赖 。
• sea.js 是 CMD 规范的一个实现代表库
• 定义模块使用全局函数 define ，接收一个 factory 参数，可以是一个函数，也可以是一个对象或字符串；

1. factory 是函数时有三个参数，function(require, exports, module)：

• require ：函数用来获取其他模块提供的接口 require(模块标识ID)
• exports ： 对象用来向外提供模块接口
• module ：对象，存储了与当前模块相关联的属性和方法

// 定义 a.js 模块 
define(function(require, exports, module) { 
 
  var $ = require('jquery.js') 
  
  exports.price= 200;   
}); 
 
// b.js 加载模块 
const a = require('./a.js') 

2. factory 为对象、字符串时，表示模块的接口就是该对象、字符串。比如可以定义一个 JSON 数据模块：

define({"foo": "bar"}); 

3. 通过字符串模板定义模块：

define('I am a template.My name is {{name}}.'); 

AMD 与 CMD 的区别

1. AMD 是 提前执行 ，CMD 是 延迟执行 。

2. AMD 是 依赖前置 ，CMD 是 依赖就近 。

// AMD  
define(['./a', './b'], function(a, b) {  // 在定义模块时 就要声明其依赖的模块 
    a.doSomething() 
    // .... 
    b.doSomething() 
    // .... 
}) 
 
// CMD 
define(function(require, exports, module) { 
   var a = require('./a') 
   a.doSomething() 
   // ...  
    
   var b = require('./b') // 可以在用到某个模块时 再去require 
   b.doSomething() 
   // ...  
}) 

UMD（Universal Module Definition）

• UMD是AMD和CommonJS的糅合
• UMD的实现很简单：
  1. 先判断是否支持Node.js模块（exports是否存在），存在则使用Node.js模块模式。
  2. 再判断是否支持AMD（define是否存在），存在则使用AMD方式加载模块。
  3. 前两个都不存在，则将模块公开到全局（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模块化

​ 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。

ES6 中， import 引用模块，使用 export 导出模块。通过 babel 项目将还未被宿主环境（各浏览器、Node.js）直接支持的 ES6 模块 编译为 ES5 的 CommonJS。因此 Babel 实际上是将不被支持的 import/export 翻译成目前已被支持的 require/exports 。

// 导入 
import Vue from 'vue' 
import App from './App' 
 
 
// 导出 
function v1() { ... } 
function v2() { ... } 
 
export { 
  v1 as streamV1, 
  v2 as streamV2, 
  v2 as streamLatestVersion 
}; 
export function multiply() {...}; 
export var year = 2018; 
export default ... 

模块化规范大总结

	CommonJS	AMD	CMD	ES6
引用模块	require	require	require	import
暴露接口	module.exports || exports	define函数返回值 return	exports	export
加载方式	运行时加载， 同步 加载	并行加载，提前执行， 异步 加载	并行加载，按需执行， 异步 加载	编译时加载， 异步 加载
实现模块规范	NodeJS	RequireJS	SeaJS	原生JS
适用	服务器	浏览器	浏览器	服务器/浏览器

问题回归："require"与"import"的区别

说了这么多，还是要回到文章一开始提到的问题，"require"与"import"两种引入模块方式，到底有神马区别，大致可以分为以下几个方面(可能总结的也不是很全面):

写法上的区别

require/exports 的用法只有以下三种简单的写法：

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

import/export 的写法就多种多样：

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' 

输入值的区别

require 输入的变量，基本类型数据是赋值，引用类型为浅拷贝，可修改

import 输入的变量都是只读的，如果输入 a 是一个对象，允许改写对象属性。

import {a} from './xxx.js' 
 
a = {}; // Syntax Error : 'a' is read-only; 
 
a.foo = 'hello'; // 合法操作 

执行顺序

require ：不具有提升效果，到底加载哪一个模块，只有运行时才知道。

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

import ：具有提升效果，会提升到整个模块的头部，首先执行。 import 的执行早于 foo 的调用。本质就是 import 命令是编译阶段执行的，在代码运行之前。

foo(); 
 
import { foo } from 'my_module'; 

import() 函数：ES2020提案引入，支持动态加载模块。 import() 函数接受一个参数，指定所要加载的模块的位置，参数格式同 import 命令，两者区别主要是 import() 为动态加载。可用于 按需加载 、 条件加载 、 动态的模块路径 等。

它是运行时执行，也就是说，什么时候运行到这一句，就会加载指定的模块，返回一个 Promise 对象。 import() 加载模块成功以后，该模块会作为一个对象，当作 then 方法的参数。可以使用对象解构赋值，获取输出接口。

// 按需加载 
button.addEventListener('click', event => { 
  import('./dialogBox.js') 
  .then({export1, export2} => {   // export1和export2都是dialogBox.js的输出接口，解构获得 
    // do something... 
  }) 
  .catch(error => {}) 
}); 
 
// 条件加载 
if (condition) { 
  import('moduleA').then(...); 
} else { 
  import('moduleB').then(...); 
} 
 
 
// 动态的模块路径 
import(f()).then(...);    // 根据函数f的返回结果，加载不同的模块。 

使用表达式和变量

require ：很显然是可以使用表达式和变量的

let a = require('./a.js') 
a.add() 
 
let b = require('./b.js') 
b.getSum() 

import 静态执行，不能使用表达式和变量，因为这些都是只有在运行时才能得到结果的语法结构。

// 报错 
import { 'f' + 'oo' } from 'my_module'; 
 
// 报错 
let module = 'my_module'; 
import { foo } from module; 
 
// 报错 
if (x === 1) { 
  import { foo } from 'module1'; 
} else { 
  import { foo } from 'module2'; 
} 

导致第二个差异是因为 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

CommonJS： 运行时加载

• 只能在运行时确定模块的依赖关系，以及输入和输出的变量，一个模块就是一个对象，输入时必须查找对象属性。

// CommonJS模块 
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： 编译时加载 或者静态加载

• ES6 模块不是对象 ，而是通过 export 命令显式指定输出的代码，再通过 import 命令输入。
• 可以在编译时就完成模块加载，引用时只加载需要的方法，其他方法不加载。效率要比 CommonJS 模块的加载方式高。

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