AMD加载器实现笔记（一）

　　之前研究过AMD，也写过一篇关于AMD的文章《以代码爱好者角度来看AMD与CMD》。代码我是有看过的，基本的原理也都明白，但实际动手去实现却是没有的。因为今年计划的dojo教程《静静的dojo》中，有一章节来专门讲解AMD，不免要把对AMD的研究回炉一下。时隔多日，再回头探索AMD实现原理时，竟抓耳挠腮，苦苦思索不得要领。作为开发人员，深感惭愧。故有此文，记录我在实现一个AMD加载器时的思考总结。

 

　　requireJS是所有AMD加载器中，最广为人知的一个。目前的版本更凝聚了几位大牛数年心血，必然不是我这个小虾米一晚上的粗制滥造能够比拟的，所以目前为止这篇文章里的加载器尚不能称为AMD加载器。它并不支持AMD规范中对config的配置项，甚至不支持在define中明确地声明模块Id，而且它现在只支持chrome浏览器。它的API如下：

require([
  'http://lzz-pc.com/arcgis/apps/webappbuilder/mass/simpleAMDLoader/bbb',
  'http://lzz-pc.com/arcgis/apps/webappbuilder/mass/simpleAMDLoader/aaa.bbb.ccc',
  'http://lzz-pc.com/arcgis/apps/webappbuilder/mass/simpleAMDLoader/ccc',
  'http://lzz-pc.com/arcgis/apps/webappbuilder/mass/simpleAMDLoader/ddd',
  'http://lzz-pc.com/arcgis/apps/webappbuilder/mass/simpleAMDLoader/fff'], function(aaabbbccc){
    console.log('simple loader');
    console.log(arguments);
  });

define(["http://lzz-pc.com/arcgis/apps/webappbuilder/mass/simpleAMDLoader/aaa"],function(aaa){
    $.log("已加载ccc模块")
    return {
        aaa: aaa,
        ccc: "ccc555"
    }
})

　　是的，目前并不支持模块解析功能，所以模块id只能是绝对路径。但对于一个简易的加载器已经足够，因为它还将会被迭代。

　　

　　既然AMD是JavaScript模块化的解决方案，解决不支持模块化的JavaScript，那么任何一个解决方案都有必要在概念层面上去定义模块。在这里模块的定义是，使用define函数包装的js文件。既然是文件那首要解决加载的问题，异步无阻塞的的加载方式有多种解决方案，但最终被开发者广泛认可的是动态创建script标签的方式（不明白的同学去看一下这篇文章探真无阻塞加载javascript脚本技术，我们会发现很多意想不到的秘密）。

function loadJS(url) {
        var script = document.createElement('script');
        script.type = "text/javascript";
        script.src = url + '.js';
        script.onload = function() {
            //干你的活
        };
        var head = document.getElementsByTagName('head')[0];
        head.appendChild(script);
    };    

　　文件加载完毕后，会立即执行define函数。define函数包装后的模块在加载器内部的数据结构如下：

　　module：

• id: 模块的唯一标识
• deps：模块依赖项的标识数组
• factory：依赖项全部执行完毕后所执行的函数，所有模块的代码都写在这个函数里
• export：模块代码执行完毕后的输出对象
• state：模块的状态（AMD是要解决JavaScript模块依赖的问题，所以一个模块需要等待所有依赖项完成后才能执行模块的factory函数。我们需要state属性标识模块的状态，注册为1，执行完毕为2.）

　　

　　我们先从define函数开始。

global.define = function(deps, callback) {
        var id = getCurrentScript();
        if (modules[id]) {
            console.error('multiple define module: ' + id);
        }
        
        require(deps, callback, id);
    };

function getCurrentScript(base) {
        // 参考 https://github.com/samyk/jiagra/blob/master/jiagra.js
        var stack;
        try {
            a.b.c(); //强制报错,以便捕获e.stack
        } catch (e) { //safari的错误对象只有line,sourceId,sourceURL
            stack = e.stack;
            if (!stack && window.opera) {
                //opera 9没有e.stack,但有e.Backtrace,但不能直接取得,需要对e对象转字符串进行抽取
                stack = (String(e).match(/of linked script \S+/g) || []).join(" ");
            }
        }
        if (stack) {
            /**e.stack最后一行在所有支持的浏览器大致如下:
             *chrome23:
             * at http://113.93.50.63/data.js:4:1
             *firefox17:
             *@http://113.93.50.63/query.js:4
             *opera12:http://www.oldapps.com/opera.php?system=Windows_XP
             *@http://113.93.50.63/data.js:4
             *IE10:
             *  at Global code (http://113.93.50.63/data.js:4:1)
             *  //firefox4+ 可以用document.currentScript
             */
            stack = stack.split(/[@ ]/g).pop(); //取得最后一行,最后一个空格或@之后的部分
            stack = stack[0] === "(" ? stack.slice(1, -1) : stack.replace(/\s/, ""); //去掉换行符
            return stack.replace(/(:\d+)?:\d+$/i, "").replace(/\.js$/, ""); //去掉行号与或许存在的出错字符起始位置
        }
        var nodes = (base ? document : head).getElementsByTagName("script"); //只在head标签中寻找
        for (var i = nodes.length, node; node = nodes[--i]; ) {
            if ((base || node.className === moduleClass) && node.readyState === "interactive") {
                return node.className = node.src;
            }
        }
    };

　　我们的define仅支持匿名模块，所以第一件事便是需要一个模块id。根据这个id我们需要能够找出对应的Js文件。这里我们利用了Chrome的ReferenceError实例的stack属性。强制浏览器报错，获取error的stack属性，通过正则表达式匹配出文件的绝对路径。 依赖的模块的加载只需加载一次即可，禁止多次加载，所以遇到重复加载情况需要报错。注册模块与加载依赖项的工作交给了require函数来处理。

 

　　require函数是这里的大头，接下来我们便去揭开它的神秘面纱。

//module: id, state, factory, result, deps;
    global.require = function(deps, callback, parent){
        var id = parent || "Bodhi" + Date.now();
        var cn = 0, dn = deps.length;
        var args = [];
        
        var module = {
            id: id,
            deps: deps,
            factory: callback,
            state: 1,
            result: null
        };
        modules[id] = module;
        
        deps.forEach(function(dep) {
            if (modules[dep] && modules[dep].state === 2) {
                cn++
                args.push(modules[dep].result);
            } else if (!(modules[dep] && modules[dep].state === 1) && loadedJs.indexOf(dep) === -1) {
                loadJS(dep);
                loadedJs.push(dep);
            }
        });
        if (cn === dn) {
            callFactory(module);
        } else {
            //loadJS(id);// require只是用来加载其他模块的
            loadings.push(id);
            checkDeps();
        }
    };

　　因为define将责任推给了require，所以require的首要任务便是注册模块。JavaScript对于hash结构有着原生的支持，原生的对象{}做模块仓库最适合不过了。

　　接下来就是处理依赖项，如果模块的依赖项并未被加载，那就去加载它；另外记录下已加载的依赖模块数量。

　　如果依赖模块被执行完毕，那就去执行模块的factory函数；如果依赖项没有执行完毕，那就把模块id放入加载队列中，并执行依赖检查。

 

　　加载模块的工作交给了loadJs函数：

function loadJS(url) {
        var script = document.createElement('script');
        script.type = "text/javascript";
        script.src = url + '.js';
        script.onload = function() {
            var module = modules[url];
            if (module && isReady(module) && loadings.indexOf(url) > -1) {
                callFactory(module);
            }
            checkDeps();
        };
        var head = document.getElementsByTagName('head')[0];
        head.appendChild(script);
    };

　　无论模块的依赖关系是多么复杂，当所有的依赖关系被确定后，必然有一个最后被等待的模块。这就好比武侠小说中，每个杀阵都有阵眼，只要破去阵眼就能破阵。我们称这最后被等待的模块为阵眼模块。当阵眼模块被执行完毕后，整个依赖网便被盘活，一层层的回归似的，执行factory函数。

 　　而如何判断一个模块是阵眼模块呢？我们以deps为0作为依据。放在isRedy函数中。

function isReady(m) {
        var deps = m.deps;
        var allReady = deps.every(function(dep) {
            return modules[dep] && isReady(modules[dep]) && modules[dep].state === 2;
        })
        if (deps.length === 0 || allReady) {
            return true;
        }
    };

　　而盘活的契机放在script的onload函数中。一个script元素的生命周期为：

　　创建元素-》加载脚本文件-》解析脚本文件（执行js代码）-》onload事件-》销毁

　　所以如果onload中模块是阵眼模块，或者依赖模块已被全部加载完毕，则执行factory函数。然后循环检查依赖，一层一层的盘活其他依赖网。

script.onload = function() {
            var module = modules[url];
            if (module && isReady(module) && loadings.indexOf(url) > -1) {
                callFactory(module);
            }
            checkDeps();
        };

 

 

　　整个加载器代码如下：

(function(global){
    global.$ = {
        log: function(m) {
            console.log(m);
        }
    };
    global = global || window;
    modules = {};
    loadings = [];
    loadedJs = [];
    //module: id, state, factory, result, deps;
    global.require = function(deps, callback, parent){
        var id = parent || "Bodhi" + Date.now();
        var cn = 0, dn = deps.length;
        var args = [];
        
        var module = {
            id: id,
            deps: deps,
            factory: callback,
            state: 1,
            result: null
        };
        modules[id] = module;
        
        deps.forEach(function(dep) {
            if (modules[dep] && modules[dep].state === 2) {
                cn++
                args.push(modules[dep].result);
            } else if (!(modules[dep] && modules[dep].state === 1) && loadedJs.indexOf(dep) === -1) {
                loadJS(dep);
                loadedJs.push(dep);
            }
        });
        if (cn === dn) {
            callFactory(module);
        } else {
            //loadJS(id);// require只是用来加载其他模块的
            loadings.push(id);
            checkDeps();
        }
    };
    
    global.define = function(deps, callback) {
        var id = getCurrentScript();
        if (modules[id]) {
            console.error('multiple define module: ' + id);
        }
        
        require(deps, callback, id);
    };
    
    function loadJS(url) {
        var script = document.createElement('script');
        script.type = "text/javascript";
        script.src = url + '.js';
        script.onload = function() {
            var module = modules[url];
            if (module && isReady(module) && loadings.indexOf(url) > -1) {
                callFactory(module);
            }
            checkDeps();
        };
        var head = document.getElementsByTagName('head')[0];
        head.appendChild(script);
    };
    
    function checkDeps() {
        for (var p in modules) {
            var module = modules[p];
            if (isReady(module) && loadings.indexOf(module.id) > -1) {
                callFactory(module);
                checkDeps(); // 如果成功，在执行一次，防止有些模块就差这次模块没有成功
            }
        }
    };
    
    function isReady(m) {
        var deps = m.deps;
        var allReady = deps.every(function(dep) {
            return modules[dep] && isReady(modules[dep]) && modules[dep].state === 2;
        })
        if (deps.length === 0 || allReady) {
            return true;
        }
    };
    
    function callFactory(m) {
        var args = [];
        for (var i = 0, len = m.deps.length; i < len; i++) {
            args.push(modules[m.deps[i]].result);
        }
        m.result = m.factory.apply(window, args);
        m.state = 2;
        
        var idx = loadings.indexOf(m.id);
        if (idx > -1) {
            loadings.splice(idx, 1);
        }
    };
    
    function getCurrentScript(base) {
        // 参考 https://github.com/samyk/jiagra/blob/master/jiagra.js
        var stack;
        try {
            a.b.c(); //强制报错,以便捕获e.stack
        } catch (e) { //safari的错误对象只有line,sourceId,sourceURL
            stack = e.stack;
            if (!stack && window.opera) {
                //opera 9没有e.stack,但有e.Backtrace,但不能直接取得,需要对e对象转字符串进行抽取
                stack = (String(e).match(/of linked script \S+/g) || []).join(" ");
            }
        }
        if (stack) {
            /**e.stack最后一行在所有支持的浏览器大致如下:
             *chrome23:
             * at http://113.93.50.63/data.js:4:1
             *firefox17:
             *@http://113.93.50.63/query.js:4
             *opera12:http://www.oldapps.com/opera.php?system=Windows_XP
             *@http://113.93.50.63/data.js:4
             *IE10:
             *  at Global code (http://113.93.50.63/data.js:4:1)
             *  //firefox4+ 可以用document.currentScript
             */
            stack = stack.split(/[@ ]/g).pop(); //取得最后一行,最后一个空格或@之后的部分
            stack = stack[0] === "(" ? stack.slice(1, -1) : stack.replace(/\s/, ""); //去掉换行符
            return stack.replace(/(:\d+)?:\d+$/i, "").replace(/\.js$/, ""); //去掉行号与或许存在的出错字符起始位置
        }
        var nodes = (base ? document : head).getElementsByTagName("script"); //只在head标签中寻找
        for (var i = nodes.length, node; node = nodes[--i]; ) {
            if ((base || node.className === moduleClass) && node.readyState === "interactive") {
                return node.className = node.src;
            }
        }
    };
})(window)

　　测试代码：

<!DOCTYPE HTML>
<html>
  <head>
    <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0, maximum-scale=1.0, user-scalable=no" />
    <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=EDGE" />
    <title>Web AppBuilder for ArcGIS</title>
    <link rel="shortcut icon" href="builder/images/shortcut.png">
  </head>
  <body class="claro">
  <script src="./loader.js"></script>
  <script>
  require([
  'http://lzz-pc.chn.esri.com/arcgis/apps/webappbuilder/mass/simpleAMDLoader/bbb',
  'http://lzz-pc.chn.esri.com/arcgis/apps/webappbuilder/mass/simpleAMDLoader/aaa.bbb.ccc',
  'http://lzz-pc.chn.esri.com/arcgis/apps/webappbuilder/mass/simpleAMDLoader/ccc',
  'http://lzz-pc.chn.esri.com/arcgis/apps/webappbuilder/mass/simpleAMDLoader/ddd',
  'http://lzz-pc.chn.esri.com/arcgis/apps/webappbuilder/mass/simpleAMDLoader/fff'], function(aaabbbccc){
    console.log('simple loader');
    console.log(arguments);
  });
  </script>
  </body>
</html>

define(["http://lzz-pc.chn.esri.com/arcgis/apps/webappbuilder/mass/simpleAMDLoader/aaa",
"http://lzz-pc.chn.esri.com/arcgis/apps/webappbuilder/mass/simpleAMDLoader/ccc"],function(a, c){
    console.log("已加载bbb模块", 7)
    return {
        aaa: a,
        ccc: c.ccc,
        bbb: "bbb"
    }
})

define([], function(){
    console.log("已加载aaa.bbb.ccc模块", 7)
    return "aaa.bbb.ccc";
});

define(["http://lzz-pc.chn.esri.com/arcgis/apps/webappbuilder/mass/simpleAMDLoader/aaa"],function(aaa){
    $.log("已加载ccc模块")
    return {
        aaa: aaa,
        ccc: "ccc555"
    }
})

define(["http://lzz-pc.chn.esri.com/arcgis/apps/webappbuilder/mass/simpleAMDLoader/aaa",
"http://lzz-pc.chn.esri.com/arcgis/apps/webappbuilder/mass/simpleAMDLoader/bbb",
"http://lzz-pc.chn.esri.com/arcgis/apps/webappbuilder/mass/simpleAMDLoader/ccc",
"http://lzz-pc.chn.esri.com/arcgis/apps/webappbuilder/mass/simpleAMDLoader/fff"],function(a,b,c,f){
    $.log("已加载ddd模块", 7);
    return {
        bbb: b,
        ddd: "ddd",
        length: arguments.length
    }
})

define(['http://lzz-pc.chn.esri.com/arcgis/apps/webappbuilder/mass/simpleAMDLoader/more/ggg'], function(g){
    $.log("已加载fff模块")
    return {
        ggg: g,
        fff: "fff"
    }
})

define([], function(){
    console.log("已加载aaa模块", 7)
    return "aaa"
});

define(["http://lzz-pc.chn.esri.com/arcgis/apps/webappbuilder/mass/simpleAMDLoader/more/ggg"],function(ret){
    $.log("已加载eee模块",7)
    return {
        eee: "eee",
        aaa: ret.aaa,
        ggg: ret.ggg
    }
})

define(["http://lzz-pc.chn.esri.com/arcgis/apps/webappbuilder/mass/simpleAMDLoader/aaa"],function(a){
    $.log("已加载ggg模块",7)
    return {
        aaa: a,
        ggg:"ggg"
    }
})

　　执行结果如下：

已加载aaa模块 7
loader.js:4 已加载ggg模块
loader.js:4 已加载fff模块
aaa.bbb.ccc.js:2 已加载aaa.bbb.ccc模块 7
loader.js:4 已加载ccc模块
bbb.js:3 已加载bbb模块 7
loader.js:4 已加载ddd模块
index.html:19 simple loader
index.html:20 Arguments[5]

　　下一篇文章将会为我们的加载器加上模块路径解析功能，到时候我们便不用书写如此丑陋的模块id了。

　　

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