• es6 模块与commonJS的区别



    在刚接触模块化开发的阶段,我总是容易将export、import、require等语法给弄混,今天索性记个笔记,将ES6 模块
    知识点理清楚

    未接触ES6 模块时,模块开发方案常见的有CommonJS、AMD、CMD三种。CommonJS用于服务器,而另外两种是用于浏览器。
    接触ES6 模块后,模块体系变得更加完善,功能实现更简单,服务器和浏览器都通用,完全可以取代常见的三种规范。今天就记一下es6模块和CommonJS的区别。

    一、加载方式


    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。CommonJS 和 AMD、CMD 模块,都只能在运行时确定这些东西。
    比如,CommonJS 模块就是对象,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, exists = _fs.exists, readfile = _fs.readfile;
    

      

    上面的代码实质是整体加载了模块fs的所有方法,生成了一个_fs对象,然后从这个对象读取三个方法。如果模块里没有很多方法的话,这样开发貌似是不错的,
    可是一旦方法多了起来,那性能将大大降低,加载了多余的方法,浪费我的宽带。这加载简称点就是“运行后加载”。

    而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。

    // ES6模块
    import { stat, exists, readFile } from 'fs';
    


    上面代码的实质是从fs模块加载3个方法,其他方法不加载。这种加载称为“编译时加载”或者静态加载,即 ES6 可以在编译时就完成模块加载,效率要比 CommonJS 模块的加载方式高。当然,这也导致了没法引用 ES6 模块本身,因为它不是对象。

    由于 ES6 模块是编译时加载,使得静态分析成为可能。有了它,就能进一步拓宽 JavaScript 的语法,比如引入宏(macro)和类型检验(type system)这些只能靠静态分析实现的功能。

    除了静态加载带来的各种好处,ES6 模块还有以下好处。

    • 不再需要UMD模块格式了,将来服务器和浏览器都会支持 ES6 模块格式。目前,通过各种工具库,其实已经做到了这一点。
    • 将来浏览器的新 API 就能用模块格式提供,不再必要做成全局变量或者navigator对象的属性。
    • 不再需要对象作为命名空间(比如Math对象),未来这些功能可以通过模块提供。

    二、值的引用


    除了加载方式的不一样,在模块值的运用也有不一样的特点。CommonJS模块输出的是一个值的拷贝,而ES6模块输出的是值的引用。


    CommonJS模块输出的是被输出值的拷贝,也就是说,一旦输出一个值,模块内部的变化就影响不到这个值。请看下面这个模块文件lib.js的例子。

    // lib.js
    var counter = 3;
    function incCounter() {
      counter++;
    }
    module.exports = {
      counter: counter,
      incCounter: incCounter,
    };
    

    上面代码输出内部变量counter和改写这个变量的内部方法incCounter。然后,在main.js里面加载这个模块。  

    // main.js
    var mod = require('./lib');
    
    console.log(mod.counter);  // 3
    mod.incCounter();
    console.log(mod.counter); // 3
    

    上面代码说明,lib.js模块加载以后,它的内部变化就影响不到输出的mod.counter了。这是因为mod.counter是一个原始类型的值,会被缓存。除非写成一个函数,才能得到内部变动后的值。

    // lib.js
    var counter = 3;
    function incCounter() {
      counter++;
    }
    module.exports = {
      get counter() {
        return counter
      },
      incCounter: incCounter,
    };
    

    上面代码中,输出的counter属性实际上是一个取值器函数。现在再执行main.js,就可以正确读取内部变量counter的变动了。  

    ES6模块的运行机制与CommonJS不一样,它遇到模块加载命令import时,不会去执行模块,而是只生成一个动态的只读引用。等到真的需要用到时,再到模块里面去取值,换句话说,ES6的输入有点像Unix系统的“符号连接”,原始值变了,import输入的值也会跟着变。因此,ES6模块是动态引用,并且不会缓存值,模块里面的变量绑定其所在的模块。

    还是举上面的例子。  

    // lib.js
    export let counter = 3;
    export function incCounter() {
      counter++;
    }
    
    
    // main.js
    import { counter, incCounter } from './lib';
    console.log(counter); // 3
    incCounter();
    console.log(counter); // 4
    


    上面代码说明,ES6模块输入的变量counter是活的,完全反应其所在模块lib.js内部的变化。

    再举一个出现在export一节中的例子。

    // m1.js
    export var foo = 'bar';
    setTimeout(() => foo = 'baz', 500);
    
    // m2.js
    import {foo} from './m1.js';
    console.log(foo);
    setTimeout(() => console.log(foo), 500);
    

    上面代码中,m1.js的变量foo,在刚加载时等于bar,过了500毫秒,又变为等于baz。

    让我们看看,m2.js能否正确读取这个变化。

    $ babel-node m2.js
    bar
    baz
    

    上面代码表明,ES6模块不会缓存运行结果,而是动态地去被加载的模块取值,并且变量总是绑定其所在的模块。

    由于ES6输入的模块变量,只是一个“符号连接”,所以这个变量是只读的,对它进行重新赋值会报错。

    // lib.js
    export let obj = {};
    
    // main.js
    import { obj } from './lib';
    
    obj.prop = 123; // OK
    obj = {}; // TypeError
    

    上面代码中,main.js从lib.js输入变量obj,可以对obj添加属性,但是重新赋值就会报错。因为变量obj指向的地址是只读的,不能重新赋值,这就好比main.js创造了一个名为obj的const变量。

    最后,export通过接口,输出的是同一个值。不同的脚本加载这个接口,得到的都是同样的实例。

    // mod.js
    function C() {
      this.sum = 0;
      this.add = function () {
        this.sum += 1;
      };
      this.show = function () {
        console.log(this.sum);
      };
    }
    
    export let c = new C();
    

    上面的脚本mod.js,输出的是一个C的实例。不同的脚本加载这个模块,得到的都是同一个实例。  

    // x.js
    import {c} from './mod';
    c.add();
    
    // y.js
    import {c} from './mod';
    c.show();
    
    // main.js
    import './x';
    import './y';
    

    现在执行main.js,输出的是1。

    $ babel-node main.js
    1

    这就证明了x.js和y.js加载的都是C的同一个实例。  

    三、循环加载

    “循环加载”(circular dependency)指的是,a脚本的执行依赖b脚本,而b脚本的执行又依赖a脚本。  

    // a.js
    var b = require('b');
    
    // b.js
    var a = require('a');
    

    通常,“循环加载”表示存在强耦合,如果处理不好,还可能导致递归加载,使得程序无法执行,因此应该避免出现。

    但是实际上,这是很难避免的,尤其是依赖关系复杂的大项目,很容易出现a依赖bb依赖cc又依赖a这样的情况。这意味着,模块加载机制必须考虑“循环加载”的情况。

    对于JavaScript语言来说,目前最常见的两种模块格式CommonJS和ES6,处理“循环加载”的方法是不一样的,返回的结果也不一样。

    CommonJS模块的循环加载

    CommonJS模块的重要特性是加载时执行,即脚本代码在require的时候,就会全部执行。一旦出现某个模块被"循环加载",就只输出已经执行的部分,还未执行的部分不会输出。

    让我们来看,Node官方文档里面的例子。脚本文件a.js代码如下。

    exports.done = false;
    var b = require('./b.js');
    console.log('在 a.js 之中,b.done = %j', b.done);
    exports.done = true;
    console.log('a.js 执行完毕');
    

    上面代码之中,a.js脚本先输出一个done变量,然后加载另一个脚本文件b.js。注意,此时a.js代码就停在这里,等待b.js执行完毕,再往下执行。

    再看b.js的代码。

    exports.done = false;
    var a = require('./a.js');
    console.log('在 b.js 之中,a.done = %j', a.done);
    exports.done = true;
    console.log('b.js 执行完毕');
    

    上面代码之中,b.js执行到第二行,就会去加载a.js,这时,就发生了“循环加载”。系统会去a.js模块对应对象的exports属性取值,可是因为a.js还没有执行完,从exports属性只能取回已经执行的部分,而不是最后的值。

    a.js已经执行的部分,只有一行。

    exports.done = false;
    

      

    因此,对于b.js来说,它从a.js只输入一个变量done,值为false

    然后,b.js接着往下执行,等到全部执行完毕,再把执行权交还给a.js。于是,a.js接着往下执行,直到执行完毕。我们写一个脚本main.js,验证这个过程。

    var a = require('./a.js');
    var b = require('./b.js');
    console.log('在 main.js 之中, a.done=%j, b.done=%j', a.done, b.done);
    

      

    执行main.js,运行结果如下。

    $ node main.js
    
    在 b.js 之中,a.done = false
    b.js 执行完毕
    在 a.js 之中,b.done = true
    a.js 执行完毕
    在 main.js 之中, a.done=true, b.done=true
    

      

    上面的代码证明了两件事。一是,在b.js之中,a.js没有执行完毕,只执行了第一行。二是,main.js执行到第二行时,不会再次执行b.js,而是输出缓存的b.js的执行结果,即它的第四行。

    exports.done = true;
    

      

    总之,CommonJS输入的是被输出值的拷贝,不是引用。

    另外,由于CommonJS模块遇到循环加载时,返回的是当前已经执行的部分的值,而不是代码全部执行后的值,两者可能会有差异。所以,输入变量的时候,必须非常小心。

    var a = require('a'); // 安全的写法
    var foo = require('a').foo; // 危险的写法
    
    exports.good = function (arg) {
      return a.foo('good', arg); // 使用的是 a.foo 的最新值
    };
    
    exports.bad = function (arg) {
      return foo('bad', arg); // 使用的是一个部分加载时的值
    };
    

      

    上面代码中,如果发生循环加载,require('a').foo的值很可能后面会被改写,改用require('a')会更保险一点。

    ES6模块的循环加载

    ES6处理“循环加载”与CommonJS有本质的不同。ES6模块是动态引用,如果使用import从一个模块加载变量(即import foo from 'foo'),那些变量不会被缓存,而是成为一个指向被加载模块的引用,需要开发者自己保证,真正取值的时候能够取到值。

    请看下面这个例子。

    // a.js如下
    import {bar} from './b.js';
    console.log('a.js');
    console.log(bar);
    export let foo = 'foo';
    
    // b.js
    import {foo} from './a.js';
    console.log('b.js');
    console.log(foo);
    export let bar = 'bar';
    

      

    上面代码中,a.js加载b.jsb.js又加载a.js,构成循环加载。执行a.js,结果如下。

    $ babel-node a.js
    b.js
    undefined
    a.js
    bar
    

      

    上面代码中,由于a.js的第一行是加载b.js,所以先执行的是b.js。而b.js的第一行又是加载a.js,这时由于a.js已经开始执行了,所以不会重复执行,而是继续往下执行b.js,所以第一行输出的是b.js

    接着,b.js要打印变量foo,这时a.js还没执行完,取不到foo的值,导致打印出来是undefinedb.js执行完,开始执行a.js,这时就一切正常了。

    再看一个稍微复杂的例子(摘自 Dr. Axel Rauschmayer 的《Exploring ES6》)。

    // a.js
    import {bar} from './b.js';
    export function foo() {
      console.log('foo');
      bar();
      console.log('执行完毕');
    }
    foo();
    
    // b.js
    import {foo} from './a.js';
    export function bar() {
      console.log('bar');
      if (Math.random() > 0.5) {
        foo();
      }
    }
    

      

    按照CommonJS规范,上面的代码是没法执行的。a先加载b,然后b又加载a,这时a还没有任何执行结果,所以输出结果为null,即对于b.js来说,变量foo的值等于null,后面的foo()就会报错。

    但是,ES6可以执行上面的代码。

    $ babel-node a.js
    foo
    bar
    执行完毕
    
    // 执行结果也有可能是
    foo
    bar
    foo
    bar
    执行完毕
    执行完毕
    

      

    上面代码中,a.js之所以能够执行,原因就在于ES6加载的变量,都是动态引用其所在的模块。只要引用存在,代码就能执行。

    下面,我们详细分析这段代码的运行过程。

    // a.js
    
    // 这一行建立一个引用,
    // 从`b.js`引用`bar`
    import {bar} from './b.js';
    
    export function foo() {
      // 执行时第一行输出 foo
      console.log('foo');
      // 到 b.js 执行 bar
      bar();
      console.log('执行完毕');
    }
    foo();
    
    // b.js
    
    // 建立`a.js`的`foo`引用
    import {foo} from './a.js';
    
    export function bar() {
      // 执行时,第二行输出 bar
      console.log('bar');
      // 递归执行 foo,一旦随机数
      // 小于等于0.5,就停止执行
      if (Math.random() > 0.5) {
        foo();
      }
    }
    

      

    我们再来看ES6模块加载器SystemJS给出的一个例子。

    // even.js
    import { odd } from './odd'
    export var counter = 0;
    export function even(n) {
      counter++;
      return n == 0 || odd(n - 1);
    }
    
    // odd.js
    import { even } from './even';
    export function odd(n) {
      return n != 0 && even(n - 1);
    }
    

      

    上面代码中,even.js里面的函数even有一个参数n,只要不等于0,就会减去1,传入加载的odd()odd.js也会做类似操作。

    运行上面这段代码,结果如下。

    $ babel-node
    > import * as m from './even.js';
    > m.even(10);
    true
    > m.counter
    6
    > m.even(20)
    true
    > m.counter
    17
    

      

    上面代码中,参数n从10变为0的过程中,even()一共会执行6次,所以变量counter等于6。第二次调用even()时,参数n从20变为0,even()一共会执行11次,加上前面的6次,所以变量counter等于17。

    这个例子要是改写成CommonJS,就根本无法执行,会报错。

    // even.js
    var odd = require('./odd');
    var counter = 0;
    exports.counter = counter;
    exports.even = function(n) {
      counter++;
      return n == 0 || odd(n - 1);
    }
    
    // odd.js
    var even = require('./even').even;
    module.exports = function(n) {
      return n != 0 && even(n - 1);
    }
    

      

    上面代码中,even.js加载odd.js,而odd.js又去加载even.js,形成“循环加载”。这时,执行引擎就会输出even.js已经执行的部分(不存在任何结果),所以在odd.js之中,变量even等于null,等到后面调用even(n-1)就会报错。

    $ node
    > var m = require('./even');
    > m.even(10)
    TypeError: even is not a function
    

      

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