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前端模块化详解(完整版)

Pines_Cheng / 1579人阅读

摘要:二模块化规范概述应用由模块组成,采用模块规范。模块化语法命令用于规定模块的对外接口,命令用于输入其他模块提供的功能。

前言

在JavaScript发展初期就是为了实现简单的页面交互逻辑,寥寥数语即可;如今CPU、浏览器性能得到了极大的提升,很多页面逻辑迁移到了客户端(表单验证等),随着web2.0时代的到来,Ajax技术得到广泛应用,jQuery等前端库层出不穷,前端代码日益膨胀,此时在JS方面就会考虑使用模块化规范去管理。
本文内容主要有理解模块化,为什么要模块化,模块化的优缺点以及模块化规范,并且介绍下开发中最流行的CommonJS, AMD, ES6、CMD规范。本文试图站在小白的角度,用通俗易懂的笔调介绍这些枯燥无味的概念,希望诸君阅读后,对模块化编程有个全新的认识和理解!

建议下载本文源代码,自己动手敲一遍,请猛戳GitHub个人博客

一、模块化的理解 1.什么是模块?

将一个复杂的程序依据一定的规则(规范)封装成几个块(文件), 并进行组合在一起

块的内部数据与实现是私有的, 只是向外部暴露一些接口(方法)与外部其它模块通信

2.模块化的进化过程

全局function模式 : 将不同的功能封装成不同的全局函数

编码: 将不同的功能封装成不同的全局函数

问题: 污染全局命名空间, 容易引起命名冲突或数据不安全,而且模块成员之间看不出直接关系

function m1(){
  //...
}
function m2(){
  //...
}

namespace模式 : 简单对象封装

作用: 减少了全局变量,解决命名冲突

问题: 数据不安全(外部可以直接修改模块内部的数据)

let myModule = {
  data: "www.baidu.com",
  foo() {
    console.log(`foo() ${this.data}`)
  },
  bar() {
    console.log(`bar() ${this.data}`)
  }
}
myModule.data = "other data" //能直接修改模块内部的数据
myModule.foo() // foo() other data

这样的写法会暴露所有模块成员,内部状态可以被外部改写。

IIFE模式:匿名函数自调用(闭包)

作用: 数据是私有的, 外部只能通过暴露的方法操作

编码: 将数据和行为封装到一个函数内部, 通过给window添加属性来向外暴露接口

问题: 如果当前这个模块依赖另一个模块怎么办?

// index.html文件

// module.js文件
(function(window) {
  let data = "www.baidu.com"
  //操作数据的函数
  function foo() {
    //用于暴露有函数
    console.log(`foo() ${data}`)
  }
  function bar() {
    //用于暴露有函数
    console.log(`bar() ${data}`)
    otherFun() //内部调用
  }
  function otherFun() {
    //内部私有的函数
    console.log("otherFun()")
  }
  //暴露行为
  window.myModule = { foo, bar } //ES6写法
})(window)

最后得到的结果:

IIFE模式增强 : 引入依赖

这就是现代模块实现的基石

// module.js文件
(function(window, $) {
  let data = "www.baidu.com"
  //操作数据的函数
  function foo() {
    //用于暴露有函数
    console.log(`foo() ${data}`)
    $("body").css("background", "red")
  }
  function bar() {
    //用于暴露有函数
    console.log(`bar() ${data}`)
    otherFun() //内部调用
  }
  function otherFun() {
    //内部私有的函数
    console.log("otherFun()")
  }
  //暴露行为
  window.myModule = { foo, bar }
})(window, jQuery)
 // index.html文件
  
  
  
  

上例子通过jquery方法将页面的背景颜色改成红色,所以必须先引入jQuery库,就把这个库当作参数传入。这样做除了保证模块的独立性,还使得模块之间的依赖关系变得明显

3. 模块化的好处

避免命名冲突(减少命名空间污染)

更好的分离, 按需加载

更高复用性

高可维护性

4. 引入多个

2.AMD

CommonJS规范加载模块是同步的,也就是说,只有加载完成,才能执行后面的操作。AMD规范则是非同步加载模块,允许指定回调函数。由于Node.js主要用于服务器编程,模块文件一般都已经存在于本地硬盘,所以加载起来比较快,不用考虑非同步加载的方式,所以CommonJS规范比较适用。但是,如果是浏览器环境,要从服务器端加载模块,这时就必须采用非同步模式,因此浏览器端一般采用AMD规范。此外AMD规范比CommonJS规范在浏览器端实现要来着早。

(1)AMD规范基本语法

定义暴露模块:

//定义没有依赖的模块
define(function(){
   return 模块
})
//定义有依赖的模块
define(["module1", "module2"], function(m1, m2){
   return 模块
})

引入使用模块:

require(["module1", "module2"], function(m1, m2){
   使用m1/m2
})
(2)未使用AMD规范与使用require.js

通过比较两者的实现方法,来说明使用AMD规范的好处。

未使用AMD规范

// dataService.js文件
(function (window) {
  let msg = "www.baidu.com"
  function getMsg() {
    return msg.toUpperCase()
  }
  window.dataService = {getMsg}
})(window)
 // alerter.js文件
(function (window, dataService) {
  let name = "Tom"
  function showMsg() {
    alert(dataService.getMsg() + ", " + name)
  }
  window.alerter = {showMsg}
})(window, dataService)
// main.js文件
(function (alerter) {
  alerter.showMsg()
})(alerter)
// index.html文件

Modular Demo 1: 未使用AMD(require.js)

最后得到如下结果:

这种方式缺点很明显:首先会发送多个请求,其次引入的js文件顺序不能搞错,否则会报错!

使用require.js

RequireJS是一个工具库,主要用于客户端的模块管理。它的模块管理遵守AMD规范,RequireJS的基本思想是,通过define方法,将代码定义为模块;通过require方法,实现代码的模块加载
接下来介绍AMD规范在浏览器实现的步骤:

①下载require.js, 并引入

官网: http://www.requirejs.cn/

github : https://github.com/requirejs/requirejs

然后将require.js导入项目: js/libs/require.js

②创建项目结构
|-js
  |-libs
    |-require.js
  |-modules
    |-alerter.js
    |-dataService.js
  |-main.js
|-index.html
③定义require.js的模块代码
// dataService.js文件 
// 定义没有依赖的模块
define(function() {
  let msg = "www.baidu.com"
  function getMsg() {
    return msg.toUpperCase()
  }
  return { getMsg } // 暴露模块
})
//alerter.js文件
// 定义有依赖的模块
define(["dataService"], function(dataService) {
  let name = "Tom"
  function showMsg() {
    alert(dataService.getMsg() + ", " + name)
  }
  // 暴露模块
  return { showMsg }
})
// main.js文件
(function() {
  require.config({
    baseUrl: "js/", //基本路径 出发点在根目录下
    paths: {
      //映射: 模块标识名: 路径
      alerter: "./modules/alerter", //此处不能写成alerter.js,会报错
      dataService: "./modules/dataService"
    }
  })
  require(["alerter"], function(alerter) {
    alerter.showMsg()
  })
})()
// index.html文件


  
    Modular Demo
  
  
    
    
  
④页面引入require.js模块:

在index.html引入

此外在项目中如何引入第三方库?只需在上面代码的基础稍作修改:

// alerter.js文件
define(["dataService", "jquery"], function(dataService, $) {
  let name = "Tom"
  function showMsg() {
    alert(dataService.getMsg() + ", " + name)
  }
  $("body").css("background", "green")
  // 暴露模块
  return { showMsg }
})
// main.js文件
(function() {
  require.config({
    baseUrl: "js/", //基本路径 出发点在根目录下
    paths: {
      //自定义模块
      alerter: "./modules/alerter", //此处不能写成alerter.js,会报错
      dataService: "./modules/dataService",
      // 第三方库模块
      jquery: "./libs/jquery-1.10.1" //注意:写成jQuery会报错
    }
  })
  require(["alerter"], function(alerter) {
    alerter.showMsg()
  })
})()

上例是在alerter.js文件中引入jQuery第三方库,main.js文件也要有相应的路径配置。
小结:通过两者的比较,可以得出AMD模块定义的方法非常清晰,不会污染全局环境,能够清楚地显示依赖关系。AMD模式可以用于浏览器环境,并且允许非同步加载模块,也可以根据需要动态加载模块。

3.CMD

CMD规范专门用于浏览器端,模块的加载是异步的,模块使用时才会加载执行。CMD规范整合了CommonJS和AMD规范的特点。在 Sea.js 中,所有 JavaScript 模块都遵循 CMD模块定义规范。

(1)CMD规范基本语法

定义暴露模块:

//定义没有依赖的模块
define(function(require, exports, module){
  exports.xxx = value
  module.exports = value
})
//定义有依赖的模块
define(function(require, exports, module){
  //引入依赖模块(同步)
  var module2 = require("./module2")
  //引入依赖模块(异步)
    require.async("./module3", function (m3) {
    })
  //暴露模块
  exports.xxx = value
})

引入使用模块:

define(function (require) {
  var m1 = require("./module1")
  var m4 = require("./module4")
  m1.show()
  m4.show()
})
(2)sea.js简单使用教程 ①下载sea.js, 并引入

官网: http://seajs.org/

github : https://github.com/seajs/seajs

然后将sea.js导入项目: js/libs/sea.js

②创建项目结构
|-js
  |-libs
    |-sea.js
  |-modules
    |-module1.js
    |-module2.js
    |-module3.js
    |-module4.js
    |-main.js
|-index.html
③定义sea.js的模块代码
// module1.js文件
define(function (require, exports, module) {
  //内部变量数据
  var data = "atguigu.com"
  //内部函数
  function show() {
    console.log("module1 show() " + data)
  }
  //向外暴露
  exports.show = show
})
// module2.js文件
define(function (require, exports, module) {
  module.exports = {
    msg: "I Will Back"
  }
})
// module3.js文件
define(function(require, exports, module) {
  const API_KEY = "abc123"
  exports.API_KEY = API_KEY
})
// module4.js文件
define(function (require, exports, module) {
  //引入依赖模块(同步)
  var module2 = require("./module2")
  function show() {
    console.log("module4 show() " + module2.msg)
  }
  exports.show = show
  //引入依赖模块(异步)
  require.async("./module3", function (m3) {
    console.log("异步引入依赖模块3  " + m3.API_KEY)
  })
})
// main.js文件
define(function (require) {
  var m1 = require("./module1")
  var m4 = require("./module4")
  m1.show()
  m4.show()
})
④在index.html中引入

最后得到结果如下:

4.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。CommonJS 和 AMD 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。

(1)ES6模块化语法

export命令用于规定模块的对外接口,import命令用于输入其他模块提供的功能。

/** 定义模块 math.js **/
var basicNum = 0;
var add = function (a, b) {
    return a + b;
};
export { basicNum, add };
/** 引用模块 **/
import { basicNum, add } from "./math";
function test(ele) {
    ele.textContent = add(99 + basicNum);
}

如上例所示,使用import命令的时候,用户需要知道所要加载的变量名或函数名,否则无法加载。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");
}
// import-default.js
import customName from "./export-default";
customName(); // "foo"

模块默认输出, 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。

(2)ES6 模块与 CommonJS 模块的差异

它们有两个重大差异:

① CommonJS 模块输出的是一个值的拷贝,ES6 模块输出的是值的引用

② CommonJS 模块是运行时加载,ES6 模块是编译时输出接口

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。

下面重点解释第一个差异,我们还是举上面那个CommonJS模块的加载机制例子:

// 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

ES6 模块的运行机制与 CommonJS 不一样。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

(3) ES6-Babel-Browserify使用教程

简单来说就一句话:使用Babel将ES6编译为ES5代码,使用Browserify编译打包js

①定义package.json文件
 {
   "name" : "es6-babel-browserify",
   "version" : "1.0.0"
 }
②安装babel-cli, babel-preset-es2015和browserify

npm install babel-cli browserify -g

npm install babel-preset-es2015 --save-dev

preset 预设(将es6转换成es5的所有插件打包)

③定义.babelrc文件
  {
    "presets": ["es2015"]
  }
④定义模块代码
//module1.js文件
// 分别暴露
export function foo() {
  console.log("foo() module1")
}
export function bar() {
  console.log("bar() module1")
}
//module2.js文件
// 统一暴露
function fun1() {
  console.log("fun1() module2")
}
function fun2() {
  console.log("fun2() module2")
}
export { fun1, fun2 }
//module3.js文件
// 默认暴露 可以暴露任意数据类项,暴露什么数据,接收到就是什么数据
export default () => {
  console.log("默认暴露")
}
// app.js文件
import { foo, bar } from "./module1"
import { fun1, fun2 } from "./module2"
import module3 from "./module3"
foo()
bar()
fun1()
fun2()
module3()
⑤ 编译并在index.html中引入

使用Babel将ES6编译为ES5代码(但包含CommonJS语法) : babel js/src -d js/lib

使用Browserify编译js : browserify js/lib/app.js -o js/lib/bundle.js

然后在index.html文件中引入

 

最后得到如下结果:

此外第三方库(以jQuery为例)如何引入呢
首先安装依赖npm install jquery@1
然后在app.js文件中引入

//app.js文件
import { foo, bar } from "./module1"
import { fun1, fun2 } from "./module2"
import module3 from "./module3"
import $ from "jquery"

foo()
bar()
fun1()
fun2()
module3()
$("body").css("background", "green")
三、总结

CommonJS规范主要用于服务端编程,加载模块是同步的,这并不适合在浏览器环境,因为同步意味着阻塞加载,浏览器资源是异步加载的,因此有了AMD CMD解决方案。

AMD规范在浏览器环境中异步加载模块,而且可以并行加载多个模块。不过,AMD规范开发成本高,代码的阅读和书写比较困难,模块定义方式的语义不顺畅。

CMD规范与AMD规范很相似,都用于浏览器编程,依赖就近,延迟执行,可以很容易在Node.js中运行。不过,依赖SPM 打包,模块的加载逻辑偏重

ES6 在语言标准的层面上,实现了模块功能,而且实现得相当简单,完全可以取代 CommonJS 和 AMD 规范,成为浏览器和服务器通用的模块解决方案

后记

花了很长时间(>10h)终于把"JS模块化"讲清楚,自己对模块化的认识又加深了一步,事实上,理解一件事并不难,难的是如何将一件事通俗分享给别人,并让别人也有所收获,一直以来我也是这样要求自己!文章如有错误和不正之处,欢迎指正和批评,同时也希望大家多多支持,我会有更大的创作动力!

参考文章 前端模块化开发那点历史 CommonJS,AMD,CMD区别 AMD 和 CMD 的区别有哪些? Javascript模块化编程 Javascript标准参考教程 CMD 模块定义规范 理解CommonJS、AMD、CMD三种规范

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