Module的加载实现

 

1.浏览器加载

 

传统方法

HTML 网页中，浏览器通过

<!-- 页面内嵌的脚本 -->
<script type="application/javascript">
  // module code
</script>

<!-- 外部脚本 -->
<script type="application/javascript" src="path/to/myModule.js">
</script>

默认情况下，浏览器是同步加载 JavaScript 脚本，即渲染引擎遇到

如果脚本体积很大，下载和执行的时间就会很长，因此造成浏览器堵塞，用户会感觉到浏览器“卡死”了，没有任何响应。这显然是很不好的体验，所以浏览器允许脚本异步加载，下面就是两种异步加载的语法

<script src="path/to/myModule.js" defer></script>
<script src="path/to/myModule.js" async></script>

上面代码中，<script>标签打开defer或async属性，脚本就会异步加载。渲染引擎遇到这一行命令，就会开始下载外部脚本，但不会等它下载和执行，而是直接执行后面的命令

defer与async的区别是：defer要等到整个页面在内存中正常渲染结束（DOM 结构完全生成，以及其他脚本执行完成），才会执行；async一旦下载完，渲染引擎就会中断渲染，执行这个脚本以后，再继续渲染。一句话，defer是“渲染完再执行”，async是“下载完就执行”。另外，如果有多个defer脚本，会按照它们在页面出现的顺序加载，而多个async脚本是不能保证加载顺序的

 

加载规则

浏览器加载 ES6 模块，也使用<script>标签，但是要加入type="module"属性

<script type="module" src="./foo.js"></script>

浏览器对于带有type="module"的<script>，都是异步加载，不会造成堵塞浏览器，即等到整个页面渲染完，再执行模块脚本，等同于打开了<script>标签的defer属性。<script>标签的async属性也可以打开

ES6 模块也允许内嵌在网页中，语法行为与加载外部脚本完全一致

<script type="module">
  import utils from "./utils.js";
  // other code
</script>

对于外部的模块脚本（上例是foo.js），有几点需要注意

代码是在模块作用域之中运行，而不是在全局作用域运行。模块内部的顶层变量，外部不可见

• 模块脚本自动采用严格模式，不管有没有声明use strict
• 模块之中，可以使用import命令加载其他模块（.js后缀不可省略，需要提供绝对 URL 或相对
  URL），也可以使用export命令输出对外接口
• 模块之中，顶层的this关键字返回undefined，而不是指向window。也就是说，在模块顶层使用this关键字，是无意义的
• 同一个模块如果加载多次，将只执行一次

利用顶层的this等于undefined这个语法点，可以侦测当前代码是否在 ES6 模块之中

 

 

2.ES6 模块与 CommonJS 模块的差异

讨论 Node 加载 ES6 模块之前，必须了解 ES6 模块与 CommonJS 模块完全不同

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

CommonJS 模块输出的是值的拷贝，也就是说，一旦输出一个值，模块内部的变化就影响不到这个值。请看下面这个模块文件lib.js的例子

// lib.js
var counter = 3;
function incCounter() {
  counter++;
}
module.exports = {
  counter: counter,
  incCounter: incCounter,
};

上面代码输出内部变量counter和改写这个变量的内部方法incCounter。然后，在main.js里面加载这个模块

// main.js
var mod = require('./lib');

console.log(mod.counter);  // 3
mod.incCounter();
console.log(mod.counter); // 3

上面代码说明，lib.js模块加载以后，它的内部变化就影响不到输出的mod.counter了。这是因为mod.counter是一个原始类型的值，会被缓存。除非写成一个函数，才能得到内部变动后的值

// lib.js
var counter = 3;
function incCounter() {
  counter++;
}
module.exports = {
  get counter() {
    return counter
  },
  incCounter: incCounter,
};

上面代码中，输出的counter属性实际上是一个取值器函数。现在再执行main.js，就可以正确读取内部变量counter的变动了

$ node main.js
3
4

 

ES6 模块的运行机制与 CommonJS 不一样。JS 引擎对脚本静态分析的时候，遇到模块加载命令import，就会生成一个只读引用。等到脚本真正执行时，再根据这个只读引用，到被加载的那个模块里面去取值。换句话说，ES6 的import有点像 Unix 系统的“符号连接”，原始值变了，import加载的值也会跟着变。因此，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

由于 ES6 输入的模块变量，只是一个“符号连接”，所以这个变量是只读的，对它进行重新赋值会报错

最后，export通过接口，输出的是同一个值。不同的脚本加载这个接口，得到的都是同样的实例

 

 

3.Node 加载

 

概述

Node 对 ES6 模块的处理比较麻烦，因为它有自己的 CommonJS 模块格式，与 ES6 模块格式是不兼容的。目前的解决方案是，将两者分开，ES6 模块和 CommonJS 采用各自的加载方案

Node 要求 ES6 模块采用.mjs后缀文件名。也就是说，只要脚本文件里面使用import或者export命令，那么就必须采用.mjs后缀名。require命令不能加载.mjs文件，会报错，只有import命令才可以加载.mjs文件。反过来，.mjs文件里面也不能使用require命令，必须使用import

目前，这项功能还在试验阶段。安装 Node v8.5.0 或以上版本，要用–experimental-modules参数才能打开该功能

$ node --experimental-modules my-app.mjs

为了与浏览器的import加载规则相同，Node 的.mjs文件支持 URL 路径

import './foo?query=1'; // 加载 ./foo 传入参数 ?query=1

上面代码中，脚本路径带有参数?query=1，Node 会按 URL 规则解读。同一个脚本只要参数不同，就会被加载多次，并且保存成不同的缓存。由于这个原因，只要文件名中含有:、%、#、?等特殊字符，最好对这些字符进行转义

目前，Node 的import命令只支持加载本地模块（file:协议），不支持加载远程模块

 

如果模块名不含路径，那么import命令会去node_modules目录寻找这个模块

如果模块名包含路径，那么import命令会按照路径去寻找这个名字的脚本文件

如果脚本文件省略了后缀名，比如import ‘./foo’，Node 会依次尝试四个后缀名：./foo.mjs、./foo.js、./foo.json、./foo.node。如果这些脚本文件都不存在，Node 就会去加载./foo/package.json的main字段指定的脚本。如果./foo/package.json不存在或者没有main字段，那么就会依次加载./foo/index.mjs、./foo/index.js、./foo/index.json、./foo/index.node。如果以上四个文件还是都不存在，就会抛出错误

最后，Node 的import命令是异步加载，这一点与浏览器的处理方法相同

 

内部变量

ES6 模块应该是通用的，同一个模块不用修改，就可以用在浏览器环境和服务器环境。为了达到这个目标，Node 规定 ES6 模块之中不能使用 CommonJS 模块的特有的一些内部变量

首先，就是this关键字。ES6 模块之中，顶层的this指向undefined；CommonJS 模块的顶层this指向当前模块，这是两者的一个重大差异

其次，以下这些顶层变量在 ES6 模块之中都是不存在的

• arguments
• require
• module
• exports
• __filename
• __dirname

 

ES6 模块加载 CommonJS 模块

CommonJS 模块的输出都定义在module.exports这个属性上面。Node 的import命令加载 CommonJS 模块，Node 会自动将module.exports属性，当作模块的默认输出，即等同于export default xxx

下面是一个 CommonJS 模块

// a.js
module.exports = {
  foo: 'hello',
  bar: 'world'
};

// 等同于
export default {
  foo: 'hello',
  bar: 'world'
};

import命令实际上输入的是这样一个对象{ default: module.exports }

下面是一些例子

// b.js
module.exports = null;

// es.js
import foo from './b';
// foo = null;

import * as bar from './b';
// bar = { default:null };

上面代码中，es.js采用第二种写法时，要通过bar.default这样的写法，才能拿到module.exports

// c.js
module.exports = function two() {
  return 2;
};

// es.js
import foo from './c';
foo(); // 2

import * as bar from './c';
bar.default(); // 2
bar(); // throws, bar is not a function

上面代码中，bar本身是一个对象，不能当作函数调用，只能通过bar.default调用。

CommonJS 模块的输出缓存机制，在 ES6 加载方式下依然有效

 

CommonJS 模块加载 ES6 模块

CommonJS 模块加载 ES6 模块，不能使用require命令，而要使用import()函数。ES6 模块的所有输出接口，会成为输入对象的属性

 

 

4.循环加载

“循环加载”（circular dependency）指的是，a脚本的执行依赖b脚本，而b脚本的执行又依赖a脚本

// a.js
var b = require('b');

// b.js
var a = require('a');

 

CommonJS 模块的加载原理

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，就会执行整个脚本，然后在内存生成一个对象

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

上面代码就是 Node 内部加载模块后生成的一个对象。该对象的id属性是模块名，exports属性是模块输出的各个接口，loaded属性是一个布尔值，表示该模块的脚本是否执行完毕。其他还有很多属性，这里都省略了。

以后需要用到这个模块的时候，就会到exports属性上面取值。即使再次执行require命令，也不会再次执行该模块，而是到缓存之中取值。也就是说，CommonJS 模块无论加载多少次，都只会在第一次加载时运行一次，以后再加载，就返回第一次运行的结果，除非手动清除系统缓存

 

CommonJS 模块的循环加载

CommonJS 模块的重要特性是加载时执行，即脚本代码在require的时候，就会全部执行。一旦出现某个模块被"循环加载"，就只输出已经执行的部分，还未执行的部分不会输出

 

ES6 模块的循环加载

ES6 处理“循环加载”与 CommonJS 有本质的不同。ES6 模块是动态引用，如果使用import从一个模块加载变量（即import foo from ‘foo’），那些变量不会被缓存，而是成为一个指向被加载模块的引用，需要开发者自己保证，真正取值的时候能够取到值

 

 

5.ES6 模块的转码

浏览器目前还不支持 ES6 模块，为了现在就能使用，可以将其转为 ES5 的写法。除了 Babel 可以用来转码之外，还有以下两个方法，也可以用来转码

 

ES6 module transpiler

ES6 module transpiler是 square 公司开源的一个转码器，可以将 ES6 模块转为 CommonJS 模块或 AMD 模块的写法，从而在浏览器中使用

首先，安装这个转码器

$ npm install -g es6-module-transpiler

然后，使用compile-modules convert命令，将 ES6 模块文件转码

$ compile-modules convert file1.js file2.js

-o参数可以指定转码后的文件名

$ compile-modules convert -o out.js file1.js

 

SystemJS

另一种解决方法是使用 SystemJS。它是一个垫片库（polyfill），可以在浏览器内加载 ES6 模块、AMD 模块和 CommonJS 模块，将其转为 ES5 格式。它在后台调用的是 Google 的 Traceur 转码器

使用时，先在网页内载入system.js文件

<script src="system.js"></script>

然后，使用System.import方法加载模块文件

<script>
  System.import('./app.js');
</script>

上面代码中的./app，指的是当前目录下的 app.js 文件。它可以是 ES6 模块文件，System.import会自动将其转码。

需要注意的是，System.import使用异步加载，返回一个 Promise 对象，可以针对这个对象编程。下面是一个模块文件

// app/es6-file.js:
export class q {
  constructor() {
    this.es6 = 'hello';
  }
}

然后，在网页内加载这个模块文件

<script>

System.import('app/es6-file').then(function(m) {
  console.log(new m.q().es6); // hello
});

</script>

上面代码中，System.import方法返回的是一个 Promise 对象，所以可以用then方法指定回调函数