js模块化之CommonJS、AMD、CMD、ES6

模块化是一种将系统分离成独立功能部分的方法，严格定义模块接口、模块间具有透明性。

Web应用越来越复杂，简单的代码组织方式已经无法满足业务和架构需求，需要通过模块化来组织代码。

CommonJS

这里的CommonJS规范指的是CommonJS Modules/1.0规范。

CommonJS是一个更偏向于服务器端的规范。NodeJS采用了这个规范。CommonJS的一个模块就是一个脚本文件。require命令第一次加载该脚本时就会执行整个脚本，然后在内存中生成一个对象。

{
  id: '...',
  exports: { ... },
  loaded: true,
  ...
}

id是模块名，exports是该模块导出的接口，loaded表示模块是否加载完毕。此外还有很多属性，这里省略了。

以后需要用到这个模块时，就会到exports属性上取值。即使再次执行require命令，也不会再次执行该模块，而是到缓存中取值。

// math.js
exports.add = function(a, b) {
  return a + b;
}

var math = require('math');
math.add(2, 3); // 5

服务器端JS	浏览器端JS
相同的代码需要多次执行	代码需要从一个服务器端分发到多个客户端执行
CPU和内存资源是瓶颈	带宽是瓶颈
加载时从磁盘中加载	加载时需要通过网络加载

由于CommonJS是同步加载模块，这对于服务器端不是一个问题，因为所有的模块都放在本地硬盘。等待模块时间就是硬盘读取文件时间，很小。但是，对于浏览器而言，它需要从服务器加载模块，涉及到网速，代理等原因，一旦等待时间过长，浏览器处于”假死”状态。

所以在浏览器端，不适合于CommonJS规范。所以在浏览器端又出现了一个规范—-AMD。

AMD

CommonJS解决了模块化的问题，但这种同步加载方式并不适合于浏览器端。

AMD是”Asynchronous Module Definition”的缩写，即”异步模块定义”。它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。 

这里异步指的是不堵塞浏览器其他任务（dom构建，css渲染等），而加载内部是同步的（加载完模块后立即执行回调）。

AMD也采用require命令加载模块，但是不同于CommonJS，它要求两个参数：

require([module], callback);

第一个参数[module]，是一个数组，里面的成员是要加载的模块，callback是加载完成后的回调函数。如果将上述的代码改成AMD方式：

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

其中，回调函数中参数对应数组中的成员（模块）。

requireJS加载模块，采用的是AMD规范。也就是说，模块必须按照AMD规定的方式来写。

具体来说，就是模块书写必须使用特定的define()函数来定义。如果一个模块不依赖其他模块，那么可以直接写在define()函数之中。

define(id?, dependencies?, factory);

• id：模块的名字，如果没有提供该参数，模块的名字应该默认为模块加载器请求的指定脚本的名字；

• dependencies：模块的依赖，已被模块定义的模块标识的数组字面量。依赖参数是可选的，如果忽略此参数，它应该默认为 ["require", "exports", "module"]。然而，如果工厂方法的长度属性小于3，加载器会选择以函数的长度属性指定的参数个数调用工厂方法。

• factory：模块的工厂函数，模块初始化要执行的函数或对象。如果为函数，它应该只被执行一次。如果是对象，此对象应该为模块的输出值。

假定现在有一个math.js文件，定义了一个math模块。那么，math.js书写方式如下：

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

  return  {
    add: add
  }
})

加载方法如下：

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

如果math模块还依赖其他模块，写法如下：

// math.js
define(['dependenceModule'], function(dependenceModule) {
  // ...
})

当require()函数加载math模块的时候，就会先加载dependenceModule模块。当有多个依赖时，就将所有的依赖都写在define()函数第一个参数数组中，所以说AMD是依赖前置的。这不同于CMD规范，它是依赖就近的。

CMD

CMD推崇依赖就近，延迟执行。可以把你的依赖写进代码的任意一行，如下：

define(factory)

factory为函数时，表示是模块的构造方法。执行该构造方法，可以得到模块向外提供的接口。factory 方法在执行时，默认会传入三个参数：require、exports 和 module.

// CMD
define(function(require, exports, module) {
  var a = require('./a');
  a.doSomething();
  var b = require('./b');
  b.doSomething();
})

如果使用AMD写法，如下：

// AMD
define(['a', 'b'], function(a, b) {
  a.doSomething();
  b.doSomething();
})

这个规范实际上是为了Seajs的推广然后搞出来的。那么看看SeaJS是怎么回事儿吧，基本就是知道这个规范了。

同样Seajs也是预加载依赖js跟AMD的规范在预加载这一点上是相同的，明显不同的地方是调用，和声明依赖的地方。AMD和CMD都是用difine和require，但是CMD标准倾向于在使用过程中提出依赖，就是不管代码写到哪突然发现需要依赖另一个模块，那就在当前代码用require引入就可以了，规范会帮你搞定预加载，你随便写就可以了。但是AMD标准让你必须提前在头部依赖参数部分写好（没有写好？ 倒回去写好咯）。这就是最明显的区别。

sea.js通过sea.use()来加载模块。

seajs.use(id, callback?)

UMD

由于CommonJS是服务器端的规范，跟AMD、CMD两个标准实际不冲突。

当我们写一个文件需要兼容不同的加载规范的时候怎么办呢，看看下面的代码。

(function (root, factory) {

    if (typeof define === 'function' && define.amd) {

        // AMD

        define(['jquery', 'underscore'], factory);

    } else if (typeof exports === 'object') {

        // Node, CommonJS之类的

        module.exports = factory(require('jquery'), require('underscore'));

    } else {

        // 浏览器全局变量(root 即 window)

        root.returnExports = factory(root.jQuery, root._);

    }

}(this, function ($, _) {

    // 方法

    function a(){}; // 私有方法，因为它没被返回 (见下面)

    function b(){}; // 公共方法，因为被返回了

    function c(){}; // 公共方法，因为被返回了



    // 暴露公共方法

    return {

        b: b,

        c: c

    }

}));

这个代码可以兼容各种加载规范了。

ES6

es6通过import、export实现模块的输入输出。其中import命令用于输入其他模块提供的功能，export命令用于规定模块的对外接口。

export

一个模块就是一个独立的文件。该文件内部的所有变量，外部无法获取。如果希望外部文件能读取模块内部的某个变量，就必须使用export关键字输出该变量。如：

// profile.js
export var a = 1;
export var b = 2;
export var c = 3;

里面export命令对外部输出了三个变量。

下面的写法是等价的，这种方式更加清晰（在脚本底部一眼就能看清楚输出了哪些变量）：

var a = 1;
var b = 2;
var c = 3;
export {a, b, c}

export命令除了输出变量，还可以输出函数或类（class）。

• 输出函数

export function foo(){}

function foo(){}
function bar(){}

export {foo, bar as bar2}

其中上面的as表示给输出的变量重命名。

要注意的是，export输出的变量只能位于文件的顶层，如果处于块级作用域内，会报错。如：

function foo() {
  export 'bar'; // SyntaxError
}

• 输出类

export default class {} // 关于default下面会说

export语句输出的接口，与其对应对值是动态绑定关系，即通过该接口，可以取到模块内部实时的值。

// foo.js
export var foo = 'foo';

setTimeout(function() {
  foo = 'foo2';
}, 500);

// main.js
import * as m from './foo';

console.log(m.foo); // foo
setTimeout(() => console.log(m.foo), 500); // foo2

这一点与CommonJS规范完全不同。CommonJS模块输出的是值的缓存，不存在动态更新。

import

import命令可以导入其他模块通过export导出的部分。

// abc.js
var a = 1;
var b = 2;
var c = 3;
export {a, b, c}

//main.js
import {a, b, c} from './abc';
console.log(a, b, c);

import后面的from指定模块文件的位置，.js后缀可以省略。

如果想为输入的变量重新取一个名字，使用as关键字（也可以在输出中使用）。

import {a as aa, b, c};
console.log(aa, b, c)

模块的整体加载

用星号（*）指定一个对象，所有输出值都加载在这个对象上面。

// main.js

import { area, circumference } from './circle';

console.log('圆面积：' + area(4));
console.log('圆周长：' + circumference(14));

import * as circle from './circle';

console.log('圆面积：' + circle.area(4));
console.log('圆周长：' + circle.circumference(14));

export default

为了给用户提供方便，让他们不用阅读文档就能加载模块，就要用到export default命令，为模块指定默认输出。

// export-default.js
export default function () {
  console.log('foo');
}

上面代码是一个模块文件export-default.js，它的默认输出是一个函数。

其他模块加载该模块时，import命令可以为该匿名函数指定任意名字。

// import-default.js
import customName from './export-default';
customName(); // 'foo'

上面代码的import命令，可以用任意名称指向export-default.js输出的方法，这时就不需要知道原模块输出的函数名。需要注意的是，这时import命令后面，不使用大括号。

export default命令用于指定模块的默认输出。显然，一个模块只能有一个默认输出，因此export default命令只能使用一次。所以，import命令后面才不用加大括号，因为只可能唯一对应export default命令。

本质上，export default就是输出一个叫做default的变量或方法，然后系统允许你为它取任意名字。

它后面不能跟变量声明语句。

// 正确
export var a = 1;

// 正确
var a = 1;
export default a;

// 错误
export default var a = 1;

// modules.js
function add(x, y) {
  return x * y;
}
export {add as default};
// 等同于
// export default add;

// app.js
import { default as foo } from 'modules';
// 等同于
// import foo from 'modules';

参考：

javascript模块化之CommonJS、AMD、CMD、UMD、ES6

AMD和CMD的区别有哪些？