模塊系統的演變

首先,模塊系統主要解決模塊的定義,依賴和導出,先看看已經存在的模塊系統。

1:<script>標簽

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

這是最原始的 JavaScript 文件加載方式,如果把每一個文件看做是一個模塊,那么他們的接口通常是暴露在全局作用域下,也就是定義在 window
對象中,不同模塊的接口調用都是一個作用域中,一些復雜的框架,會使用命名空間的概念來組織這些模塊的接口,典型的例子如 YUI 庫。

這種原始的加載方式暴露了一些顯而易見的弊端:

  • 全局作用域下容易造成變量沖突+
  • 文件只能按照 <script> 的書寫順序進行加載
  • 開發人員必須主觀解決模塊和代碼庫的依賴關系
  • 在大型項目中各種資源難以管理,長期積累的問題導致代碼庫混亂不堪

2:CommonJS

服務器端的 Node.js 遵循 CommonJS規范,該規范的核心思想是允許模塊通過 require方法來同步加載所要依賴的其他模塊,然后通過 exports或 module.exports來導出需要暴露的接口。

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

優點:

  • 服務器端模塊便于重用
  • NPM 中已經有將近20萬個可以使用模塊包
  • 簡單并容易使用

缺點:

  • 同步的模塊加載方式不適合在瀏覽器環境中,同步意味著阻塞加載,瀏覽器資源是異步加載的
  • 不能非阻塞的并行加載多個模塊

實現:

  • 服務器端的 Node.js
  • Browserify,瀏覽器端的 CommonJS 實現,可以使用 NPM 的模塊,但是編譯打包后的文件體積可能很大
  • modules-webmake,類似Browserify,還不如 Browserify 靈活
  • wreq,Browserify 的前身

3:AMD

Asynchronous Module Definition 規范其實只有一個主要口 define(id?, dependencies?, factory),它要在聲明模塊的時候指定所有的依賴 dependencies,并且還要當做形參傳到 factory中,對于依賴的模塊提前執行,依賴前置。

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

優點:

  • 適合在瀏覽器環境中異步加載模塊
  • 可以并行加載多個模塊

缺點:

  • 提高了開發成本,代碼的閱讀和書寫比較困難,模塊定義方式的語義不順暢
  • 不符合通用的模塊化思維方式,是一種妥協的實現

實現:

4:CMD

Common Module Definition 規范和 AMD 很相似,盡量保持簡單,并與 CommonJS 和 Node.js 的 Modules 規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 = ...
})

優點:

  • 依賴就近,延遲執行
  • 可以很容易在 Node.js 中運行

缺點:

  • 依賴 SPM 打包,模塊的加載邏輯偏重

實現:

5:UMD

Universal Module Definition 規范類似于兼容 CommonJS 和 AMD 的語法糖,是模塊定義的跨平臺解決方案。

6:ES6 模塊

EcmaScript6 標準增加了 JavaScript 語言層面的模塊體系定義。ES6 模塊的設計思想,是盡量的靜態化,使得編譯時就能確定模塊的依賴關系,以及輸入和輸出的變量。CommonJS 和 AMD 模塊,都只能在運行時確定這些東西。
優點:

  • 容易進行靜態分析
  • 面向未來的 EcmaScript 標準

缺點:

  • 原生瀏覽器端還沒有實現該標準
  • 全新的命令字,新版的 Node.js才支持

實現:

7:前端模塊加載

前端模塊要在客戶端中執行,所以他們需要增量加載到瀏覽器中。

模塊的加載和傳輸,我們首先能想到兩種極端的方式,一種是每個模塊文件都單獨請求,另一種是把所有模塊打包成一個文件然后只請求一次。顯而易見,每個模塊都發起單獨的請求造成了請求次數過多,導致應用啟動速度慢;一次請求加載所有模塊導致流量浪費、初始化過程慢。這兩種方式都不是好的解決方案,它們過于簡單粗暴。

分塊傳輸,按需進行懶加載,在實際用到某些模塊的時候再增量更新,才是較為合理的模塊加載方案。

要實現模塊的按需加載,就需要一個對整個代碼庫中的模塊進行靜態分析、編譯打包的過程。

8:所有資源都是模塊

在上面的分析過程中,我們提到的模塊僅僅是指JavaScript模塊文件。然而,在前端開發過程中還涉及到樣式、圖片、字體、HTML 模板等等眾多的資源。這些資源還會以各種方言的形式存在,比如 coffeescript、 less、 sass、眾多的模板庫、多語言系統(i18n)等等。

如果他們都可以視作模塊,并且都可以通過require的方式來加載,將帶來優雅的開發體驗,比如:

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

那么如何做到讓 require 能加載各種資源呢?

9:靜態分析

在編譯的時候,要對整個代碼進行靜態分析,分析出各個模塊的類型和它們依賴關系,然后將不同類型的模塊提交給適配的加載器來處理。比如一個用 LESS 寫的樣式模塊,可以先用 LESS 加載器將它轉成一個CSS 模塊,在通過 CSS 模塊把他插入到頁面的 <style> 標簽中執行。Webpack 就是在這樣的需求中應運而生。

同時,為了能利用已經存在的各種框架、庫和已經寫好的文件,我們還需要一個模塊加載的兼容策略,來避免重寫所有的模塊。

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