CommonJS，AMD，CMD模块化编程的了解

1、commonJS

原理

浏览器不兼容CommonJS的根本原因，在于缺少四个Node.js环境的变量。

• module
• exports
• require
• global

只要能够提供这四个变量，浏览器就能加载 CommonJS 模块。

下面是一个简单的示例。

var module = {
  exports: {}
};

(function(module, exports) {
  exports.multiply = function (n) { return n * 1000 };
}(module, module.exports))

var f = module.exports.multiply;
f(5) // 5000 

上面代码向一个立即执行函数提供 module 和 exports 两个外部变量，模块就放在这个立即执行函数里面。模块的输出值放在 module.exports 之中，这样就实现了模块的加载。

Browserify 的实现

知道了原理，就能做出工具了。Browserify 是目前最常用的 CommonJS 格式转换的工具。

请看一个例子，main.js 模块加载 foo.js 模块。

// foo.js
module.exports = function(x) {
  console.log(x);
};

// main.js
var foo = require("./foo");
foo("Hi");

使用下面的命令，就能将main.js转为浏览器可用的格式。

$ browserify main.js > compiled.js

Browserify到底做了什么？安装一下browser-unpack，就能看清楚了。

$ npm install browser-unpack -g

然后，将前面生成的compile.js解包。

$ browser-unpack < compiled.js

[
  {
    "id":1,
    "source":"module.exports = function(x) {\n  console.log(x);\n};",
    "deps":{}
  },
  {
    "id":2,
    "source":"var foo = require(\"./foo\");\nfoo(\"Hi\");",
    "deps":{"./foo":1},
    "entry":true
  }
]

可以看到，browerify 将所有模块放入一个数组，id 属性是模块的编号，source 属性是模块的源码，deps 属性是模块的依赖。

因为 main.js 里面加载了 foo.js，所以 deps 属性就指定 ./foo 对应1号模块。执行的时候，浏览器遇到 require('./foo') 语句，就自动执行1号模块的 source 属性，并将执行后的 module.exports 属性值输出。

Tiny Browser Require

虽然 Browserify 很强大，但不能在浏览器里操作，有时就很不方便。

我根据 mocha 的内部实现，做了一个纯浏览器的 CommonJS 模块加载器 tiny-browser-require 。完全不需要命令行，直接放进浏览器即可，所有代码只有30多行。

它的逻辑非常简单，就是把模块读入数组，加载路径就是模块的id。

function require(p){
  var path = require.resolve(p);
  var mod = require.modules[path];
  if (!mod) throw new Error('failed to require "' + p + '"');
  if (!mod.exports) {
    mod.exports = {};
    mod.call(mod.exports, mod, mod.exports, require.relative(path));
  }
  return mod.exports;
}

require.modules = {};

require.resolve = function (path){
  var orig = path;
  var reg = path + '.js';
  var index = path + '/index.js';
  return require.modules[reg] && reg
    || require.modules[index] && index
    || orig;
};

require.register = function (path, fn){
  require.modules[path] = fn;
};

require.relative = function (parent) {
  return function(p){
    if ('.' != p.charAt(0)) return require(p);
    var path = parent.split('/');
    var segs = p.split('/');
    path.pop();

    for (var i = 0; i < segs.length; i++) {
      var seg = segs[i];
      if ('..' == seg) path.pop();
      else if ('.' != seg) path.push(seg);
    }

    return require(path.join('/'));
  };
};

使用的时候，先将上面的代码放入页面。然后，将模块放在如下的立即执行函数里面，就可以调用了。

<script src="require.js" />

<script>
require.register("moduleId", function(module, exports, require){
  // Module code goes here
});
var result = require("moduleId");
</script>

还是以前面的 main.js 加载 foo.js 为例。

require.register("./foo.js", function(module, exports, require){
  module.exports = function(x) {
    console.log(x);
  };
});

var foo = require("./foo.js");
foo("Hi");

注意，这个库只模拟了 require 、module 、exports 三个变量，如果模块还用到了 global 或者其他 Node 专有变量（比如 process），就通过立即执行函数提供即可。

2、AMD

基于commonJS规范的nodeJS出来以后，服务端的模块概念已经形成，很自然地，大家就想要客户端模块。而且最好两者能够兼容，一个模块不用修改，在服务器和浏览器都可以运行。但是，由于一个重大的局限，使得CommonJS规范不适用于浏览器环境。还是上面的代码，如果在浏览器中运行，会有一个很大的问题，你能看出来吗？

var math = require('math');
math.add(2, 3);

第二行math.add(2, 3)，在第一行require('math')之后运行，因此必须等math.js加载完成。也就是说，如果加载时间很长，整个应用就会停在那里等。您会注意到 require 是同步的。

这对服务器端不是一个问题，因为所有的模块都存放在本地硬盘，可以同步加载完成，等待时间就是硬盘的读取时间。但是，对于浏览器，这却是一个大问题，因为模块都放在服务器端，等待时间取决于网速的快慢，可能要等很长时间，浏览器处于"假死"状态。

因此，浏览器端的模块，不能采用"同步加载"（synchronous），只能采用"异步加载"（asynchronous）。这就是AMD规范诞生的背景。

CommonJS是主要为了JS在后端的表现制定的，他是不适合前端的，AMD(异步模块定义)出现了，它就主要为前端JS的表现制定规范。

AMD是"Asynchronous Module Definition"的缩写，意思就是"异步模块定义"。它采用异步方式加载模块，模块的加载不影响它后面语句的运行。所有依赖这个模块的语句，都定义在一个回调函数中，等到加载完成之后，这个回调函数才会运行。

AMD也采用require()语句加载模块，但是不同于CommonJS，它要求两个参数：

require([module], callback);

第一个参数[module]，是一个数组，里面的成员就是要加载的模块；第二个参数callback，则是加载成功之后的回调函数。如果将前面的代码改写成AMD形式，就是下面这样：

require(['math'], function (math) {
    math.add(2, 3);
});

math.add()与math模块加载不是同步的，浏览器不会发生假死。所以很显然，AMD比较适合浏览器环境。目前，主要有两个Javascript库实现了AMD规范：require.js和curl.js。

(1)为什么要用require.js？

最早的时候，所有Javascript代码都写在一个文件里面，只要加载这一个文件就够了。后来，代码越来越多，一个文件不够了，必须分成多个文件，依次加载。下面的网页代码，相信很多人都见过。

<script src="1.js"></script>
<script src="2.js"></script>
<script src="3.js"></script>
<script src="4.js"></script>
<script src="5.js"></script>
<script src="6.js"></script>

这段代码依次加载多个js文件。

这样的写法有很大的缺点。首先，加载的时候，浏览器会停止网页渲染，加载文件越多，网页失去响应的时间就会越长；其次，由于js文件之间存在依赖关系，因此必须严格保证加载顺序（比如上例的1.js要在2.js的前面），依赖性最大的模块一定要放到最后加载，当依赖关系很复杂的时候，代码的编写和维护都会变得困难。

require.js的诞生，就是为了解决这两个问题：

• 实现js文件的异步加载，避免网页失去响应；
• 管理模块之间的依赖性，便于代码的编写和维护。

(2)require.js的加载

使用require.js的第一步，是先去官方网站下载最新版本。

下载后，假定把它放在js子目录下面，就可以加载了。

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

有人可能会想到，加载这个文件，也可能造成网页失去响应。解决办法有两个，一个是把它放在网页底部加载，另一个是写成下面这样：

<script src="js/require.js" defer async="true" ></script>

async属性表明这个文件需要异步加载，避免网页失去响应。IE不支持这个属性，只支持defer，所以把defer也写上。

加载require.js以后，下一步就要加载我们自己的代码了。假定我们自己的代码文件是main.js，也放在js目录下面。那么，只需要写成下面这样就行了：

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

data-main属性的作用是，指定网页程序的主模块。在上例中，就是js目录下面的main.js，这个文件会第一个被require.js加载。由于require.js默认的文件后缀名是js，所以可以把main.js简写成main。

(3)主模块的写法

上一节的main.js，我把它称为"主模块"，意思是整个网页的入口代码。它有点像C语言的main()函数，所有代码都从这儿开始运行。

下面就来看，怎么写main.js。

如果我们的代码不依赖任何其他模块，那么可以直接写入javascript代码。

// main.js
alert("加载成功！");

但这样的话，就没必要使用require.js了。真正常见的情况是，主模块依赖于其他模块，这时就要使用AMD规范定义的的require()函数。

// main.js
require(['moduleA', 'moduleB', 'moduleC'], function (moduleA, moduleB, moduleC){
    // some code here
});

require()函数接受两个参数。第一个参数是一个数组，表示所依赖的模块，上例就是['moduleA', 'moduleB', 'moduleC']，即主模块依赖这三个模块；第二个参数是一个回调函数，当前面指定的模块都加载成功后，它将被调用。加载的模块会以参数形式传入该函数，从而在回调函数内部就可以使用这些模块。

require()异步加载moduleA，moduleB和moduleC，浏览器不会失去响应；它指定的回调函数，只有前面的模块都加载成功后，才会运行，解决了依赖性的问题。

下面，我们看一个实际的例子。

假定主模块依赖jquery、underscore和backbone这三个模块，main.js就可以这样写：

require(['jquery', 'underscore', 'backbone'], function ($, _, Backbone){
    // some code here
});

require.js会先加载jQuery、underscore和backbone，然后再运行回调函数。主模块的代码就写在回调函数中。

(4)模块的加载

上一节最后的示例中，主模块的依赖模块是['jquery', 'underscore', 'backbone']。默认情况下，require.js假定这三个模块与main.js在同一个目录，文件名分别为jquery.js，underscore.js和backbone.js，然后自动加载。

使用require.config()方法，我们可以对模块的加载行为进行自定义。require.config()就写在主模块（main.js）的头部。参数就是一个对象，这个对象的paths属性指定各个模块的加载路径。

require.config({
    paths: {
        "jquery": "jquery.min",
        "underscore": "underscore.min",
        "backbone": "backbone.min"
    }
});

上面的代码给出了三个模块的文件名，路径默认与main.js在同一个目录（js子目录）。如果这些模块在其他目录，比如js/lib目录，则有两种写法。一种是逐一指定路径。

require.config({
    paths: {
        "jquery": "lib/jquery.min",
        "underscore": "lib/underscore.min",
        "backbone": "lib/backbone.min"
    }
});

另一种则是直接改变基目录（baseUrl）。

require.config({
    baseUrl: "js/lib",
    paths: {
        "jquery": "jquery.min",
        "underscore": "underscore.min",
        "backbone": "backbone.min"
    }
});

如果某个模块在另一台主机上，也可以直接指定它的网址，比如：

require.config({
    paths: {
        "jquery": "https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/1.7.2/jquery.min"
    }
});

require.js要求，每个模块是一个单独的js文件。这样的话，如果加载多个模块，就会发出多次HTTP请求，会影响网页的加载速度。因此，require.js提供了一个优化工具，当模块部署完毕以后，可以用这个工具将多个模块合并在一个文件中，减少HTTP请求数。

（5）AMD模块的写法

require.js加载的模块，采用AMD规范。也就是说，模块必须按照AMD的规定来写。

具体来说，就是模块必须采用特定的define()函数来定义。如果一个模块不依赖其他模块，那么可以直接定义在define()函数之中。

假定现在有一个math.js文件，它定义了一个math模块。那么，math.js就要这样写：

// math.js
define(function (){
    var add = function (x,y){
        return x+y;
    };
    return {
        add: add
    };
});

加载方法如下：

// main.js
require(['math'], function (math){
    alert(math.add(1,1));
});

如果这个模块还依赖其他模块，那么define()函数的第一个参数，必须是一个数组，指明该模块的依赖性。

define(['myLib'], function(myLib){
    function foo(){
        myLib.doSomething();
    }
    return {
        foo : foo
    };
});

当require()函数加载上面这个模块的时候，就会先加载myLib.js文件。

（6）加载非规范的模块

理论上，require.js加载的模块，必须是按照AMD规范、用define()函数定义的模块。但是实际上，虽然已经有一部分流行的函数库（比如jQuery）符合AMD规范，更多的库并不符合。那么，require.js是否能够加载非规范的模块呢？

回答是可以的。

这样的模块在用require()加载之前，要先用require.config()方法，定义它们的一些特征。

举例来说，underscore和backbone这两个库，都没有采用AMD规范编写。如果要加载它们的话，必须先定义它们的特征。

require.config({
    shim: {
        'underscore':{
            exports: '_'
        },
        'backbone': {
            deps: ['underscore', 'jquery'],
            exports: 'Backbone'
        }
    }
});

require.config()接受一个配置对象，这个对象除了有前面说过的paths属性之外，还有一个shim属性，专门用来配置不兼容的模块。具体来说，每个模块要定义

• exports值（输出的变量名），表明这个模块外部调用时的名称；
• deps数组，表明该模块的依赖性。

比如，jQuery的插件可以这样定义：

shim: {
    'jquery.scroll': {
        deps: ['jquery'],
            exports: 'jQuery.fn.scroll'
    }
}

（7）require.js插件

require.js还提供一系列插件，实现一些特定的功能。

domready插件，可以让回调函数在页面DOM结构加载完成后再运行。

require(['domready!'], function (doc){
    // called once the DOM is ready
});

text和image插件，则是允许require.js加载文本和图片文件。

define([
    'text!review.txt',
    'image!cat.jpg'
],
function(review,cat){
    console.log(review);
    document.body.appendChild(cat);
});

类似的插件还有json和mdown，用于加载json文件和markdown文件。

AMD的WIKI中文版，做的时候不懂可以查看：AMD的WIKI中文版

3、CMD

大名远扬的玉伯写了seajs，就是遵循他提出的CMD规范，与AMD蛮相近的，不过用起来感觉更加方便些，最重要的是中文版，应有尽有：seajs官方doc

define(function(require,exports,module){...});

用过seajs吧，这个不陌生吧，对吧。

前面说AMD，说RequireJS实现了AMD，CMD看起来与AMD好像呀，那RequireJS与SeaJS像不像呢？

虽然CMD与AMD蛮像的，但区别还是挺明显的，官方非官方都有阐述和理解，我觉得吧，说的都挺好：

官方阐述SeaJS与RequireJS异同

SeaJS与RequireJS的最大异同（这个说的也挺好）