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详解Js中的模块化是如何实现的

程序员文章站 2022-07-06 20:15:23
由于 js 起初定位的原因(刚开始没想到会应用在过于复杂的场景),所以它本身并没有提供模块系统,随着应用的复杂化,模块化成为了一个必须解决的问题。本着菲麦深入原理的原则,很...

由于 js 起初定位的原因(刚开始没想到会应用在过于复杂的场景),所以它本身并没有提供模块系统,随着应用的复杂化,模块化成为了一个必须解决的问题。本着菲麦深入原理的原则,很有必要来揭开模块化的面纱

一、模块化需要解决的问题

要对一个东西进行深入的剖析,有必要带着目的去看。模块化所要解决的问题可以用一句话概括

在没有全局污染的情况下,更好的组织项目代码

举一个简单的栗子,我们现在有如下的代码:

function dosomething () {
 const a = 10;
 const b = 11;
 const add = function (a + b) {
  return a + b
 }
 add (a + b)
}

在现实的应用场景中,dosomething 可能需要做很多很多的事情,add 函数可能也更为复杂,并且可以复用,那么我们希望可以将 add 函数独立到一个单独的文件中,于是:

// dosomething.js 文件
const add = require('add.js');
const a = 10;
const b = 11;
add(a+ b);
// add.js 文件
function add (a, b) {
 return a + b;
}
module.exports = add;

这样做的目的显而易见,更好的组织项目代码,注意到两个文件中的 require 和 module.exports,从现在的上帝视角来看,这出自 commonjs 规范(后文会有一个章节来专门讲规范)中的关键字,分别代表导入和导出,抛开规范而言,这其实是我们模块化之路上需要解决的问题。另外,虽然 add 模块需要得到复用,但是我们并不希望在引入 add 的时候造成全局污染

二、引入的模块如何运行

在上述的例子中,我们已经将代码拆分到了两个模块文件当中,在不造成全局污染的情况下,如何实现 require,才能使得例子中的代码做到正常运行呢?

先不考虑模块文件代码的载入过程,假设 require 已经可以从模块文件中读取到代码字符串,那么 require 可以这样实现

function require (path) {
  // lode 方法读取 path 对应的文件模块的代码字符串
  // let code = load(path);
  // 不考虑 load 的过程,直接获得模块 add 代码字符串
  let code = 'function add(a, b) {return a+b}; module.exports = add';
  // 封装成闭包
  code = `(function(module) {$[code]})(context)`
  // 相当于 exports,用于导出对象
  let context = {};
  // 运行代码,使得结果影响到 context
  const run = new function('context', code);
  run(context, code);
  //返回导出的结果
  return context.exports;
}

这有几个要点:

1) 为了不造成全局污染,需要将代码字符串封装成闭包的形式,并且导出关键字 module.exports ,module 是与外界联系的唯一载体,需要作为闭包匿名函数的入参,与引用方传入的上下文 context 进行关联

2) 使用 new function 来执行代码字符串,估计大部分同学对 new function 是不熟悉的,因为一般情况下定义一个函数无需如此,要知道,用 function 类可以直接创建函数,语法如下:

var function_name = new function(arg1, arg2, ..., argn, function_body)

在上面的形式中,每个 arg 都是一个参数,最后一个参数是函数主体(要执行的代码)。这些参数必须是字符串。也就是说,可以使用它来执行字符串代码,类似于 eval,并且相比 eval, 还可以通过参数的形式传入字符串代码中的某些变量的值

3)如果曾经你有疑惑过为什么规范的导出关键字只有 exports 而我们实际使用过程中却要使用module.exports(写过 node 代码的应该不会陌生),那在这段代码中就可以找到答案了,如果只用 exports 来接收 context,那么对 exports 的重新赋值对 context 不会有任何影响(参数的地址传递),不信将代码改成如下形式再跑一跑:

详解Js中的模块化是如何实现的

演示结果

三、代码载入方式

解决了代码的运行问题,还需要解决模块文件代码的载入问题,根据上述实例,我们的目标是将模块文件代码以字符串的形式载入

在 node 容器,所有的模块文件都在本地,只需要从本地磁盘读取模块文件载入字符串代码,再走上述的流程就可以了。事实证明,node 非内建、核心、c++ 模块的载入执行方式大体如此(虽然使用的不是 new function,但也是一个类似的方法)

在 rn/weex 容器,要载入一个远程 bundle.js,可以通过 native 的能力请求一个远程的 js 文件,再读取成字符串代码载入即可(按照这个逻辑,node 读取一个远程的 js 模块好像也无不可,虽然大多数情况下我们不需要这么做)

在浏览器环境,所有的 js 模块都需要远程读取,尴尬的是,受限于浏览器提供的能力,并不能通过 ajax 以文件流的形式将远程的 js 文件直接读取为字符串代码。前提条件无法达成,上述运行策略便行不通,只能另辟蹊径

这就是为什么有了 commonjs 规范了,为什么还会出现 amd/cmd 规范的原因

那么浏览器上是怎么做的呢?在浏览器中通过 js 控制动态的载入一个远程的 js 模块文件,需要动态的插入一个 <script> 节点:

// 摘抄自 require.js 的一段代码
var node = config.xhtml ?
        document.createelementns('http://www.w3.org/1999/xhtml', 'html:script') :
        document.createelement('script');
node.type = config.scripttype || 'text/javascript';
node.charset = 'utf-8';
node.async = true;
node.setattribute('data-requirecontext', context.contextname);
node.setattribute('data-requiremodule', modulename);
node.addeventlistener('load', context.onscriptload, false);
node.addeventlistener('error', context.onscripterror, false);

要知道,设置了 <script> 标签的 src 之后,代码一旦下载完成,就会立即执行,根本由不得你再封装成闭包,所以文件模块需要在定义之初就要做文章,这就是我们说熟知的 amd/cmd 规范中的 define,开篇的 add.js 需要重新改写一下

// add.js 文件
define ('add',function () {
  function add (a, b) {
   return a + b;
  }
  return add;
})

而对于 define 的实现,最重要的就是将 callback 的执行结果注册到 context 的一个模块数组中:

  context.modules = {}
  function define(name, callback) {
    context.modules[name] = callback && callback()
  }

于是 require 就可以从 context.modules 中根据模块名载入模块了,是不是有了一种自己去写一个 “requirejs” 的冲动感

具体的 amd 实现当然还会复杂很多,还需要控制模块载入时序、模块依赖等等,但是了解了这其中的灵魂,想必去精读 require.js 的源码也不是一件困难的事情

四、webpack 中的模块化

webpack 也可以配置异步模块,当配置为异步模块的时候,在浏览器环境同样的是基于动态插入 <script> 的方式载入远程模块。在大多数情况下,模块的载入方式都是类似于 node 的本地磁盘同步载入的方式

嫑忘记,webpack 除了有模块化的能力,还是一个在辅助完善开发工作流的工具,也就是说,webpack 的模块化是在开发阶段的完成的,使用 webpack 构筑的工作环境,在开发阶段虽然是独立的模块文件,但是在运行时,却是一个合并好的文件

所以 webpack 是一种在非运行时的模块化方案(基于 commonjs),只有在配置了异步模块的时候对异步模块的加载才是运行时的(基于 amd)

五、模块化规范

通用的问题在解决的过程中总会形成规范,上文已经多次提到 commonjs、amd、cmd,有必要花点篇幅来讲一讲规范

js 的模块化规范的萌发于将 js 扩展到后端的想法,要使得 js 具备类似于 python、ruby 和 java 那样具备开发大型应用的基础能力,模块化规范是必不可少的。commonjs 规范的提出,为js 制定了一个美好愿景,希望 js 能在任何地方运行,包括但不限于:

  • 服务器端 js 应用
  • 命令行工具
  • 桌面应用
  • 混合应用

commonjs 对模块的定义并不复杂,主要分为模块引用、模块定义和模块标识

  1. 模块引用:使用 require 方法来引入一个模块
  2. 模块定义:使用 exports 导出模块对象
  3. 模块标识:给 require 方法传入的参数,小驼峰命名的字符串、相对路径或者绝对路径

详解Js中的模块化是如何实现的

模块示意

commonjs 规范在 node 中大放异彩并且相互促进,但是在浏览器端,鉴于网络的原因,同步的方式加载模块显然不太实用,在经过一段争执之后,amd 规范最终在前端场景中胜出(全称 asynchronous module definition,即“异步模块定义”)

什么是 amd,为什么需要 amd ?在前述模块化实现的推演过程中,你应该能够找到答案

除此之外还有国内玉伯提出的 cmd 规范,amd 和 cmd 的差异主要是,前者需要在定义之初声明所有的依赖,后者可以在任意时机动态引入模块。cmd 更接近于 commonjs

两种规范都需要从远程网络中载入模块,不同之处在于,前者是预加载,后者是延迟加载

五、总结

如果有心,可以参照本文的推演,来实现一个 “yourrequirejs”,没有什么比重复造*更能让知识沉淀~~

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持。