• 模块系统的演进


     

    模块系统主要解决模块的定义、依赖和导出,先来看看已经存在的模块系统。

    <script>标签

    <script src="module1.js"></script>
    <script src="module2.js"></script>
    <script src="libraryA.js"></script>
    <script src="module3.js"></script>
    

    这是最原始的 JavaScript 文件加载方式,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,典型的例子如 YUI 库。

    这种原始的加载方式暴露了一些显而易见的弊端:

    • 全局作用域下容易造成变量冲突
    • 文件只能按照 <script> 的书写顺序进行加载
    • 开发人员必须主观解决模块和代码库的依赖关系
    • 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

    CommonJS

    服务器端的 Node.js 遵循 CommonJS规范,该规范的核心思想是允许模块通过 require 方法来同步加载所要依赖的其他模块,然后通过 exports 或 module.exports 来导出需要暴露的接口。

    require("module");
    require("../file.js");
    exports.doStuff = function() {};
    module.exports = someValue;
    

    优点:

    • 服务器端模块便于重用
    • NPM 中已经有将近20万个可以使用模块包
    • 简单并容易使用

    缺点:

    • 同步的模块加载方式不适合在浏览器环境中,同步意味着阻塞加载,浏览器资源是异步加载的
    • 不能非阻塞的并行加载多个模块

    实现:

    • 服务器端的 Node.js
    • Browserify,浏览器端的 CommonJS 实现,可以使用 NPM 的模块,但是编译打包后的文件体积可能很大
    • modules-webmake,类似Browserify,还不如 Browserify 灵活
    • wreq,Browserify 的前身

    AMD

    Asynchronous Module Definition 规范其实只有一个主要接口 define(id?, dependencies?, factory),它要在声明模块的时候指定所有的依赖 dependencies,并且还要当做形参传到 factory 中,对于依赖的模块提前执行,依赖前置。

    define("module", ["dep1", "dep2"], function(d1, d2) {
      return someExportedValue;
    });
    require(["module", "../file"], function(module, file) { /* ... */ });
    

    优点:

    • 适合在浏览器环境中异步加载模块
    • 可以并行加载多个模块

    缺点:

    • 提高了开发成本,代码的阅读和书写比较困难,模块定义方式的语义不顺畅
    • 不符合通用的模块化思维方式,是一种妥协的实现

    实现:

    CMD

    Common Module Definition 规范和 AMD 很相似,尽量保持简单,并与 CommonJS 和 Node.js 的 Modules 规范保持了很大的兼容性。

    define(function(require, exports, module) {
      var $ = require('jquery');
      var Spinning = require('./spinning');
      exports.doSomething = ...
      module.exports = ...
    })
    

    优点:

    • 依赖就近,延迟执行
    • 可以很容易在 Node.js 中运行

    缺点:

    • 依赖 SPM 打包,模块的加载逻辑偏重

    实现:

    UMD

    Universal Module Definition 规范类似于兼容 CommonJS 和 AMD 的语法糖,是模块定义的跨平台解决方案。

    ES6 模块

    EcmaScript6 标准增加了 JavaScript 语言层面的模块体系定义。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 模块,都只能在运行时确定这些东西。

    import "jquery";
    export function doStuff() {}
    module "localModule" {}
    

    优点:

    • 容易进行静态分析
    • 面向未来的 EcmaScript 标准

    缺点:

    • 原生浏览器端还没有实现该标准
    • 全新的命令字,新版的 Node.js才支持

    实现:

    期望的模块系统

    可以兼容多种模块风格,尽量可以利用已有的代码,不仅仅只是 JavaScript 模块化,还有 CSS、图片、字体等资源也需要模块化。

    前端模块加载

    前端模块要在客户端中执行,所以他们需要增量加载到浏览器中。

    模块的加载和传输,我们首先能想到两种极端的方式,一种是每个模块文件都单独请求,另一种是把所有模块打包成一个文件然后只请求一次。显而易见,每个模块都发起单独的请求造成了请求次数过多,导致应用启动速度慢;一次请求加载所有模块导致流量浪费、初始化过程慢。这两种方式都不是好的解决方案,它们过于简单粗暴。

    分块传输,按需进行懒加载,在实际用到某些模块的时候再增量更新,才是较为合理的模块加载方案。

    要实现模块的按需加载,就需要一个对整个代码库中的模块进行静态分析、编译打包的过程。

    所有资源都是模块

    在上面的分析过程中,我们提到的模块仅仅是指JavaScript模块文件。然而,在前端开发过程中还涉及到样式、图片、字体、HTML 模板等等众多的资源。这些资源还会以各种方言的形式存在,比如 coffeescript、 less、 sass、众多的模板库、多语言系统(i18n)等等。

    如果他们都可以视作模块,并且都可以通过require的方式来加载,将带来优雅的开发体验,比如:

    require("./style.css");
    require("./style.less");
    require("./template.jade");
    require("./image.png");
    

    那么如何做到让 require 能加载各种资源呢?

    静态分析

    在编译的时候,要对整个代码进行静态分析,分析出各个模块的类型和它们依赖关系,然后将不同类型的模块提交给适配的加载器来处理。比如一个用 LESS 写的样式模块,可以先用 LESS 加载器将它转成一个CSS 模块,在通过 CSS 模块把他插入到页面的 <style> 标签中执行。Webpack 就是在这样的需求中应运而生。

    同时,为了能利用已经存在的各种框架、库和已经写好的文件,我们还需要一个模块加载的兼容策略,来避免重写所有的模块。

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