JavaSript模块化

在了解AMD，CMD规范前，还是需要先来简单地了解下什么是模块化，模块化开发？

模块化是指在解决某一个复杂问题或者一系列的杂糅问题时，依照一种分类的思维把问题进行系统性的分解以之处理。模块化是一种处理复杂系统分解为代码结构更合理，可维护性更高的可管理的模块的方式。可以想象一个巨大的系统代码，被整合优化分割成逻辑性很强的模块时，对于软件是一种何等意义的存在。对于软件行业来说：解耦软件系统的复杂性，使得不管多么大的系统，也可以将管理，开发，维护变得“有理可循”。

还有一些对于模块化一些专业的定义为：模块化是软件系统的属性，这个系统被分解为一组高内聚，低耦合的模块。那么在理想状态下我们只需要完成自己部分的核心业务逻辑代码，其他方面的依赖可以通过直接加载被人已经写好模块进行使用即可。

首先，既然是模块化设计，那么作为一个模块化系统所必须的能力：

1. 定义封装的模块。

2. 定义新模块对其他模块的依赖。

3. 可对其他模块的引入支持。

好了，思想有了，那么总要有点什么来建立一个模块化的规范制度吧，不然各式各样的模块加载方式只会将局搅得更为混乱。那么在JavaScript中出现了一些非传统模块开发方式的规范 CommonJS的模块规范，AMD（Asynchronous Module Definition），CMD（Common Module Definition）等。

AMD 与 RequireJS

AMD

Asynchronous Module Definition，用白话文讲就是异步模块定义，对于 JSer 来说，异步是再也熟悉不过的词了，所有的模块将被异步加载，模块加载不影响后面语句运行。所有依赖某些模块的语句均放置在回调函数中。

AMD规范定义了一个自由变量或者说是全局变量 define 的函数。

define( id?, dependencies?, factory );

AMD规范 https://github.com/amdjs/amdjs-api/wiki/AMD

第一个参数 id 为字符串类型，表示了模块标识，为可选参数。若不存在则模块标识应该默认定义为在加载器中被请求脚本的标识。如果存在，那么模块标识必须为顶层的或者一个绝对的标识。

第二个参数，dependencies ，是一个当前模块依赖的，已被模块定义的模块标识的数组字面量。

第三个参数，factory，是一个需要进行实例化的函数或者一个对象。

创建模块标识为 alpha 的模块，依赖于 require， export，和标识为 beta 的模块

define("alpha", [ "require", "exports", "beta" ], function( require, exports, beta ){
export.verb = function(){
return beta.verb();
// or:
return require("beta").verb();
}
});

一个返回对象字面量的异步模块

define(["alpha"], function( alpha ){
return {
verb : function(){
return alpha.verb() + 1 ;
}
}
});

无依赖模块可以直接使用对象字面量来定义

define( {
add : function( x, y ){
return x + y ;
}
} );

类似与 CommonJS 方式定义

define( function( require, exports, module){
var a = require('a'),
b = require('b');
exports.action = function(){};
} );

require();

require API 介绍 https://github.com/amdjs/amdjs-api/wiki/require

在 AMD 规范中的 require 函数与一般的 CommonJS中的 require 不同。由于动态检测依赖关系使加载异步，对于基于回调的 require 需求强烈。

局部与全局的require

局部的 require 需要在AMD模式中的 define 工厂函数中传入 require。

define( ['require'], function( require ){
// ...
} );
or：
define( function( require, exports, module ){
// ...
} );

局部的 require 需要其他特定的 API 来实现。

全局的 require 函数是唯一全局作用域下的变量，像 define一样。全局的 require 并不是规范要求的，但是如果实现全局的 require函数，那么其需要具有与局部 require 函数一样的以下的限定：

1. 模块标识视为绝对的，而不是相对的对应另一个模块标识。

2. 只有在异步情况下，require的回调方式才被用来作为交互操作使用。因为他不可能在同步的情况下通过 require(String) 从顶层加载模块。

依赖相关的API会开始模块加载。如果需要有互操作的多个加载器，那么全局的 reqiure 应该被加载顶层模块来代替。

require(String)
define( function( require ){
var a = require('a'); // 加载模块a
} );
require(Array, Function)
define( function( require ){
require( ['a', 'b'], function( a,b ){ // 加载模块a b 使用
// 依赖 a b 模块的运行代码
} );
} );
require.toUrl( Url )
define( function( require ){
var temp = require.toUrl('./temp/a.html'); // 加载页面
} );

amdjs 的API https://github.com/amdjs/amdjs-api/wiki

RequireJS

官网 http://www.requirejs.org/

API http://www.requirejs.org/docs/api.html

RequireJS 是一个前端的模块化管理的工具库，遵循AMD规范，它的作者就是AMD规范的创始人 James Burke。所以说RequireJS是对AMD规范的阐述一点也不为过。

RequireJS 的基本思想为：通过一个函数来将所有所需要的或者说所依赖的模块实现装载进来，然后返回一个新的函数（模块），我们所有的关于新模块的业务代码都在这个函数内部操作，其内部也可无限制的使用已经加载进来的以来的模块。

<script data-main='scripts/main' src='scripts/require.js'></script>

那么scripts下的main.js则是指定的主代码脚本文件，所有的依赖模块代码文件都将从该文件开始异步加载进入执行。

defined用于定义模块，RequireJS要求每个模块均放在独立的文件之中。按照是否有依赖其他模块的情况分为独立模块和非独立模块。

1. 独立模块，不依赖其他模块。直接定义：

define({
method1: function(){},
method2: function(){}
});

也等价于

define(function(){
return{
method1: function(){},
method2: function(){}
}
});

2. 非独立模块，对其他模块有依赖。

define([ 'module1', 'module2' ], function(m1, m2){
...
});

或者：

define( function( require ){
var m1 = require( 'module1' ),
m2 = require( 'module2' );
...
});

简单看了一下RequireJS的实现方式，其 require 实现只不过是将 function 字符串然后提取 require 之后的模块名，将其放入依赖关系之中。

require方法调用模块

在require进行调用模块时，其参数与define类似。

require( ['foo', 'bar'], function( foo, bar ){
foo.func();
bar.func();
} );

在加载 foo 与 bar 两个模块之后执行回调函数实现具体过程。

当然还可以如之前的例子中的，在define定义模块内部进行require调用模块

define( function( require ){
var m1 = require( 'module1' ),
m2 = require( 'module2' );
...
});

define 和 require 这两个定义模块，调用模块的方法合称为AMD模式，定义模块清晰，不会污染全局变量，清楚的显示依赖关系。AMD模式可以用于浏览器环境并且允许非同步加载模块，也可以按需动态加载模块。

CMD 与 seaJS

CMD

在CMD中，一个模块就是一个文件，格式为：

define( factory );

全局函数define，用来定义模块。

参数 factory 可以是一个函数，也可以为对象或者字符串。

当 factory 为对象、字符串时，表示模块的接口就是该对象、字符串。

定义JSON数据模块：

define({ "foo": "bar" });

通过字符串定义模板模块：

define('this is {{data}}.');

factory 为函数的时候，表示模块的构造方法，执行构造方法便可以得到模块向外提供的接口。

define( function(require, exports, module) {
// 模块代码
});

define( id?, deps?, factory );

define也可以接受两个以上的参数，字符串id为模块标识，数组deps为模块依赖：

define( 'module', ['module1', 'module2'], function( require, exports, module ){
// 模块代码
} );

其与 AMD 规范用法不同。

require 是 factory 的第一个参数。

require( id );

接受模块标识作为唯一的参数，用来获取其他模块提供的接口：

define(function( require, exports ){
var a = require('./a');
a.doSomething();
});

require.async( id, callback? );

require是同步往下执行的，需要的异步加载模块可以使用 require.async 来进行加载：

define( function(require, exports, module) {
require.async('.a', function(a){
a.doSomething();
});
});

require.resolve( id )

可以使用模块内部的路径机制来返回模块路径，不会加载模块。

exports 是 factory 的第二个参数，用来向外提供模块接口。

define(function( require, exports ){
exports.foo = 'bar'; // 向外提供的属性
exports.do = function(){}; // 向外提供的方法
});

当然也可以使用 return 直接向外提供接口。

define(function( require, exports ){
return{
foo : 'bar', // 向外提供的属性
do : function(){} // 向外提供的方法
}
});

也可以简化为直接对象字面量的形式:

define({
foo : 'bar', // 向外提供的属性
do : function(){} // 向外提供的方法
});

与nodeJS中一样需要注意的是，一下方式是错误的：

define(function( require, exports ){
exports = {
foo : 'bar', // 向外提供的属性
do : function(){} // 向外提供的方法
}
});

需要这么做

define(function( require, exports, module ){
module.exports = {
foo : 'bar', // 向外提供的属性
do : function(){} // 向外提供的方法
}
});

传入的对象引用可以添加属性，一旦赋值一个新的对象，那么值钱传递进来的对象引用就会失效了。开始之初，exports 是作为 module.exports 的一个引用存在，一切行为只有在这个引用上 factory 才得以正常运行，赋值新的对象后就会断开引用，exports就只是一个新的对象引用，对于factory来说毫无意义，就会出错。

module 是factory的第三个参数，为一个对象，上面存储了一些与当前模块相关联的属性与方法。

module.id 为模块的唯一标识。

module.uri 根据模块系统的路径解析规则得到模块的绝对路径。

module.dependencies 表示模块的依赖。

module.exports 当前模块对外提供的接口。

seaJS

官网 http://seajs.org/docs/

API快速参考 https://github.com/seajs/seajs/issues/266

sea.js 核心特征：

1. 遵循CMD规范，与NodeJS般的书写模块代码。

2. 依赖自动加载，配置清晰简洁。

兼容 Chrome 3+，Firefox 2+，Safari 3.2+，Opera 10+，IE 5.5+。

seajs.use

用来在页面中加载一个或者多个模块

// 加载一个模块
seajs.use('./a');
// 加载模块，加载完成时执行回调
seajs.use('./a'，function(a){
a.doSomething();
});
// 加载多个模块执行回调
seajs.use(['./a','./b']，function(a , b){
a.doSomething();
b.doSomething();
});

其define 与 require 使用方式基本就是CMD规范中的示例。

AMD 与 CMD 区别到底在哪里？

看了以上 AMD，requireJS 与 CMD， seaJS的简单介绍会有点感觉模糊，总感觉较为相似。因为像 requireJS 其并不是只是纯粹的AMD固有思想，其也是有CMD规范的思想，只不过是推荐 AMD规范方式而已， seaJS也是一样。

下面是玉伯对于 AMD 与 CMD 区别的解释：

AMD 是 RequireJS 在推广过程中对模块定义的规范化产出。

CMD 是 SeaJS 在推广过程中对模块定义的规范化产出。

类似的还有 CommonJS Modules/2.0 规范，是 BravoJS 在推广过程中对模块定义的规范化产出还有不少??

这些规范的目的都是为了 JavaScript 的模块化开发，特别是在浏览器端的。

目前这些规范的实现都能达成浏览器端模块化开发的目的。

区别：

1. 对于依赖的模块，AMD 是提前执行，CMD 是延迟执行。不过 RequireJS 从 2.0 开始，也改成可以延迟执行（根据写法不同，处理方式不同）。CMD 推崇 as lazy as possible.

2. CMD 推崇依赖就近，AMD 推崇依赖前置。看代码：

// CMD
define(function(require, exports, module) {
var a = require('./a')
a.doSomething()
// 此处略去 100 行
var b = require('./b') // 依赖可以就近书写
b.doSomething()
// ...
})
// AMD 默认推荐的是
define(['./a', './b'], function(a, b) { // 依赖必须一开始就写好
a.doSomething()
// 此处略去 100 行
b.doSomething()
// ...
})

虽然 AMD 也支持 CMD 的写法，同时还支持将 require 作为依赖项传递，但 RequireJS 的作者默认是最喜欢上面的写法，也是官方文档里默认的模块定义写法。

3. AMD 的 API 默认是一个当多个用，CMD 的 API 严格区分，推崇职责单一。比如 AMD 里，require 分全局 require 和局部 require，都叫 require。CMD 里，没有全局 require，而是根据模块系统的完备性，提供 seajs.use 来实现模块系统的加载启动。CMD 里，每个 API 都简单纯粹。

4. 还有一些细节差异，具体看这个规范的定义就好，就不多说了。

另外，SeaJS 和 RequireJS 的差异，可以参考：https://github.com/seajs/seajs/issues/277

总结

本文主要是介绍了一下 AMD CMD的规范，顺便简单的讲述了一下 requireJS 与 seaJS。讲的较为笼统，下面的扩展阅读可以更好的帮助你理解模块化以及各个规范。

扩展阅读：

AMD规范文档 https://github.com/amdjs/amdjs-api/wiki/AMD
amdjs 的 require 接口文档 https://github.com/amdjs/amdjs-api/wiki/require
amdjs 的接口文档 https://github.com/amdjs/amdjs-api/wiki

RequireJS官网接口文档 http://www.requirejs.org/docs/api.html

模块系统 https://github.com/seajs/seajs/issues/240

前端模块化开发的价值 https://github.com/seajs/seajs/issues/547

前端模块化开发那点历史 https://github.com/seajs/seajs/issues/588

CMD 模块定义规范 https://github.com/seajs/seajs/issues/242

SeaJS API快速参考 https://github.com/seajs/seajs/issues/266

从 CommonJS 到 Sea.js https://github.com/seajs/seajs/issues/269

RequireJS和AMD规范 http://javascript.ruanyifeng.com/tool/requirejs.html

CommonJS规范 http://javascript.ruanyifeng.com/nodejs/commonjs.html

Javascript模块化编程 http://www.ruanyifeng.com/blog/2012/10/javascript_module.html

Javascript模块化编程 http://www.ruanyifeng.com/blog/2012/10/asynchronous_module_definition.html

知乎 AMD 和 CMD 的区别有哪些？ http://www.zhihu.com/question/20351507

JavaScript模块化开发 - CommonJS规范 http://www.feeldesignstudio.com/2013/09/javascript-module-pattern-commonjs
JavaScript模块化开发 - AMD规范 http://www.feeldesignstudio.com/2013/09/javascript-module-pattern-amd

模块化设计 http://baike.baidu.com/view/189730.htm
模块化 http://baike.baidu.com/view/182267.htm

不提倡使用AMD 的 CommonJS wrapping

发表于 2013-12-05 Author: Jerry Qu

文章目录

它是什么？
它做了什么？
AMD 运行策略
严重问题！
其他问题

其实本文的标题应该是「为什么我不推荐使用 AMD 的 Simplified CommonJS wrapping」，但太长了不好看，为了美观我只能砍掉一截。

它是什么？

为了复用已有的 CommonJS 模块，AMD 规定了 Simplified CommonJS wrapping，然后 RequireJS 实现了它（先后顺序不一定对）。它提供了类似于 CommonJS 的模块定义方式，如下：

define(function(require, exports, module) {
    var A = require('a');
 
    return function () {};
});

这样，模块的依赖可以像 CommonJS 一样「就近定义」。但就是这个看上去两全其美的做法，给大家带来了很多困扰。

它做了什么？

由于 RequireJS 是最流行的 AMD 加载器，后续讨论都基于 RequireJS 进行。

直接看 RequireJS 这部分逻辑：

//If no name, and callback is a function, then figure out if it a
//CommonJS thing with dependencies.
if (!deps && isFunction(callback)) {
    deps = [];
    if (callback.length) {
        callback
            .toString()
            .replace(commentRegExp, '')
            .replace(cjsRequireRegExp, function (match, dep) {
                deps.push(dep);
            });
 
        deps = (callback.length === 1 ? ['require'] : ['require', 'exports', 'module']).concat(deps);
    }
}

可以看到，为了支持 CommonJS Wrapper 这种写法，define 函数里需要做这些事情：

通过 factory.toString() 拿到 factory 的源码；
去掉源码中的注释（避免匹配到注释掉的依赖模块）；
通过正则匹配 require 的方式得到依赖信息；

写模块时要把 require 当成保留字。模块加载器和构建工具都要实现上述逻辑。

对于 RequireJS，本文最开始定义的模块，最终会变成：

define(['a'], function(require, exports, module) {
    var A = require('a');
 
    return function () {};
});

等价于：

define(['a'], function(A) {
    return function () {};
});

结论是，CommonJS Wrapper 只是书写上兼容了 CommonJS 的写法，模块运行逻辑并不会改变。

AMD 运行策略

AMD 运行时核心思想是「Early Executing」，也就是提前执行依赖。这个好理解：

//main.js
define(['a', 'b'], function(A, B) {
    //运行至此，a.js 和 b.js 已下载完成（运行于浏览器的 Loader 必须如此）；
    //A、B 两个模块已经执行完，直接可用（这是 AMD 的特性）；
 
    return function () {};
});

个人觉得，AMD 的这个特性有好有坏：

首先，尽早执行依赖可以尽早发现错误。上面的代码中，假如 a 模块中抛异常，那么 main.js 在调用 factory 方法之前一定会收到错误，factory 不会执行；如果按需执行依赖，结果是：1）没有进入使用 a 模块的分支时，不会发生错误；2）出错时，main.js 的 factory 方法很可能执行了一半。

另外，尽早执行依赖通常可以带来更好的用户体验，也容易产生浪费。例如模块 a 依赖了另外一个需要异步加载数据的模块 b，尽早执行 b 可以让等待时间更短，同时如果 b 最后没被用到，带宽和内存开销就浪费了；这种场景下，按需执行依赖可以避免浪费，但是带来更长的等待时间。

我个人更倾向于 AMD 这种做法。举一个不太恰当的例子：Chrome 和 Firefox 为了更好的体验，对于某些类型的文件，点击下载地址后会询问是否保存，这时候实际上已经开始了下载。有时候等了很久才点确认，会开心地发现文件已经下好；如果点取消，浏览器会取消下载，已下载的部分就浪费了。

了解到 AMD 这个特性后，再来看一段代码：

//mod1.js
define(function() {
    console.log('require module: mod1');
 
    return {
        hello: function() {
            console.log("hello mod1");
        }
    };
});

//mod2.js
define(function() {
    console.log('require module: mod2');
 
    return {
        hello: function() {
            console.log("hello mod2");
        }
    };
});

//main.js
define(['mod1', 'mod2'], function(mod1, mod2) {
    //运行至此，mod1.js 和 mod2.js 已经下载完成；
    //mod1、mod2 两个模块已经执行完，直接可用；
 
    console.log('require module: main');
 
    mod1.hello();
    mod2.hello();
 
    return {
        hello: function() {
            console.log('hello main');
        }
    };
});

<!--index.html-->
<script>
    require(['main'], function(main) {
        main.hello();
    });
</script>

在本地测试，通常结果是这样的：

require module: mod1
require module: mod2
require module: main
hello mod1
hello mod2
hello main

这个结果符合预期。但是这就是全部吗？用 Fiddler 把 mod1.js 请求 delay 200 再测试，这次输出：

require module: mod2
require module: mod1
require module: main
hello mod1
hello mod2
hello main

这是因为 main.js 中 mod1 和 mod2 两个模块并行加载，且加载完就执行，所以前两行输出顺序取决于哪个 js 先加载完。如果一定要让 mod2 在 mod1 之后执行，需要在 define 模块时申明依赖，或者通过 require.config 配置依赖：

require.config({
    shim: {
        'mod2': {
            deps : ['mod1']
        }
    }
});

严重问题！

我们再回过头来看 CommonJS Wrapper 会带来什么问题。前面说过，AMD 规范中，上面的 main.js 等价于这样：

//main.js
define(function(require, exports, module) {
    //运行至此，mod1.js 和 mod2.js 已经下载完成；
 
    console.log('require module: main');
 
    var mod1 = require('./mod1'); //这里才执行 mod1 ？
    mod1.hello();
    var mod2 = require('./mod2'); //这里才执行 mod2 ？
    mod2.hello();
 
    return {
        hello: function() {
            console.log('hello main');
        }
    };
});

这种「就近」书写的依赖，非常容易让人认为 main.js 执行到对应 require 语句时才执行 mod1 或 mod2，但这是错误的，因为 CommonJS Wrapper 并不会改变 AMD「尽早执行」依赖的本质！

实际上，对于按需执行依赖的加载器，如 SeaJS，上述代码结果一定是：

require module: main
require module: mod1
hello mod1
require module: mod2
hello mod2
hello main

于是，了解过 CommonJS 或 CMD 模块规范的同学，看到使用 CommonJS Wrapper 方式写的 AMD 模块，容易产生理解偏差，从而误认为 RequireJS 有 bug。

我觉得「尽早执行」或「按需执行」两种策略没有明显的优劣之分，但 AMD 这种「模仿别人写法，却提供不一样的特性」这个做法十分愚蠢。这年头，做自己最重要！

其他问题

还有一个小问题也顺带提下：默认情况下，定义 AMD 模块时通过参数传入依赖列表，简单可依赖。而用了 CommonJS Wrapper 之后，RequireJS 需要通过正则从 factory.toString() 中提取依赖，复杂并容易出错。如 RequireJS 下这段代码会出错：

define(function(require, exports, module) {
    '/*';
    var mod1 = require('mod1'),
        mod2 = require('mod2');
    '*/';
 
    mod1.hello();
});
 
//Uncaught Error: Module name "mod1" has not been loaded yet for context: _

当然，这个因为 RequireJS 的正则没写好，把正常语句当注释给过滤了，SeaJS 用的正则处理上述代码没问题，同时复杂了许多。

虽然实际项目中很难出现上面这样的代码，但如果放弃对脑残的 CommonJS Wrapper 支持后，再写 AMD 加载器就更加简单可靠。例如雨夜带刀同学写的 seed，代码十分简洁；构建工具通常基于字符串分析，仍然需要过滤注释，但可以采用 uglifyjs 压缩等取巧的方法。

考虑到不是每个 AMD Loader 都支持 CommonJS Wrapper，用参数定义依赖也能保证更好的模块通用性。至于「就近」定义依赖，我一直觉得可有可无，我们写 php 或 python 时，include 和 import 都会放在顶部，这样看代码时能一目了然地看到所有依赖，修改起来也方便。

posted @ 2015-03-11 13:15 CatherineGao 阅读(587) 评论(0) 编辑收藏举报

CatherineGao

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JavaSript模块规范 - AMD规范与CMD规范介绍