关于前端模块化详解

对于模块化的理解

模块化是什么

1. 将一个复杂的程序依据一定的规范进行封装, 并组合在一起，它可以是一个代码块，也可以是一个或几个文件
2. 在模块的内部数据与实现是私有的, 向外部暴露一些接口(方法)与其它模块进行通信

模块化的演进过程

1. 全局function模式：通过编码将不同的功能封装成不同的函数，但这存在一个问题就是会污染全局命名空间，非常容易引起命名的冲突或者导致数据不安全的问题发生，而且模块成员之间不能非常清晰看出相互间的依赖关系，代码示例如下：

function m1(){
  //...
}
function m2(){
  //...
}

2. namespace模式：作用: 减少了全局变量，解决命名冲突
   问题: 数据不安全(外部可以直接修改模块内部的数据)

		let myModule = {
  data: 'www.baidu.com',
  foo() {
    console.log(`foo() ${this.data}`)
  },
  bar() {
    console.log(`bar() ${this.data}`)
  }
}
myModule.data = 'other data' //能直接修改模块内部的数据
myModule.foo() // foo() other data

这样的写法会暴露所有模块成员，内部状态可以被外部改写。
3.IIFE模式：匿名函数自调用(闭包)
作用: 数据是私有的, 外部只能通过暴露的方法操作
编码: 将数据和行为封装到一个函数内部, 通过给window添加属性来向外暴露接口
问题: 如果当前这个模块依赖另一个模块怎么办?

// index.html文件
<script type="text/javascript" src="module.js"></script>
<script type="text/javascript">
    myModule.foo()
    myModule.bar()
    console.log(myModule.data) //undefined 不能访问模块内部数据
    myModule.data = 'xxxx' //不是修改的模块内部的data
    myModule.foo() //没有改变
</script>
// module.js文件
(function(window) {
  let data = 'www.baidu.com'
  //操作数据的函数
  function foo() {
    //用于暴露有函数
    console.log(`foo() ${data}`)
  }
  function bar() {
    //用于暴露有函数
    console.log(`bar() ${data}`)
    otherFun() //内部调用
  }
  function otherFun() {
    //内部私有的函数
    console.log('otherFun()')
  }
  //暴露行为
  window.myModule = { foo, bar } //ES6写法
})(window)

3. IIFE模式增强 : 引入依赖，这是现代模块实现的基石

// index.html文件
  <!-- 引入的js必须有一定顺序 -->
  <script type="text/javascript" src="jquery-1.10.1.js"></script>
  <script type="text/javascript" src="module.js"></script>
  <script type="text/javascript">
    myModule.foo()
  </script>

// module.js文件
(function(window, $) {
  let data = 'www.baidu.com'
  //操作数据的函数
  function foo() {
    //用于暴露有函数
    console.log(`foo() ${data}`)
    $('body').css('background', 'red')
  }
  function bar() {
    //用于暴露有函数
    console.log(`bar() ${data}`)
    otherFun() //内部调用
  }
  function otherFun() {
    //内部私有的函数
    console.log('otherFun()')
  }
  //暴露行为
  window.myModule = { foo, bar }
})(window, jQuery)

上例子通过jquery方法将页面的背景颜色改成红色，所以必须先引入jQuery库，就把这个库当作参数传入。这样做除了保证模块的独立性，还使得模块之间的依赖关系变得明显。

3. 模块化的好处
   避免命名冲突(减少命名空间污染)
   更好的分离, 按需加载
   更高复用性
   高可维护性

4. 引入多个

请求过多

首先我们要依赖多个模块，那样就会发送多个请求，导致请求过多

依赖模糊

我们不知道他们的具体依赖关系是什么，也就是说很容易因为不了解他们之间的依赖关系导致加载先后顺序出错。

难以维护

以上两种原因就导致了很难维护，很可能出现牵一发而动全身的情况导致项目出现严重的问题。
模块化固然有多个好处，然而一个页面需要引入多个js文件，就会出现以上这些问题。而这些问题可以通过模块化规范来解决，下面介绍开发中最流行的commonjs, AMD, ES6, CMD等规范。

模块化规范

(1)CommonJS 模块概述
Node 应用由模块组成，采用 CommonJS 模块规范。每个文件就是一个模块，有自己的作用域。在一个文件里面定义的变量、函数、类，都是私有的，对其他文件不可见。在服务器端，模块的加载是运行时同步加载的；在浏览器端，模块需要提前编译打包处理。
(2)特点

所有代码都运行在模块作用域，不会污染全局作用域。
模块可以多次加载，但是只会在第一次加载时运行一次，然后运行结果就被缓存了，以后再加载，就直接读取缓存结果。要想让模块再次运行，必须清除缓存。
模块加载的顺序，按照其在代码中出现的顺序。

(3)基本语法

暴露模块：module.exports = value或exports.xxx = value
引入模块：require(xxx),如果是第三方模块，xxx为模块名；如果是自定义模块，xxx为模块文件路径

此处我们有个疑问：CommonJS暴露的模块到底是什么? CommonJS规范规定，每个模块内部，module变量代表当前模块。这个变量是一个对象，它的exports属性（即module.exports）是对外的接口。加载某个模块，其实是加载该模块的module.exports属性。

// example.js
var x = 5;
var addX = function (value) {
  return value + x;
};
module.exports.x = x;
module.exports.addX = addX;

var example = require('./example.js');//如果参数字符串以“./”开头，则表示加载的是一个位于相对路径
console.log(example.x); // 5
console.log(example.addX(1)); // 6

require命令用于加载模块文件。require命令的基本功能是，读入并执行一个JavaScript文件，然后返回该模块的exports对象。如果没有发现指定模块，会报错。
(4)模块的加载机制
CommonJS模块的加载机制是，输入的是被输出的值的拷贝。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。这点与ES6模块化有重大差异（下文会介绍），请看下面这个例子：

// 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。
// main.js
var counter = require('./lib').counter;
var incCounter = require('./lib').incCounter;

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

上面代码说明，counter输出以后，lib.js模块内部的变化就影响不到counter了。这是因为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。
2.AMD
CommonJS规范加载模块是同步的，也就是说，只有加载完成，才能执行后面的操作。AMD规范则是非同步加载模块，允许指定回调函数。由于Node.js主要用于服务器编程，模块文件一般都已经存在于本地硬盘，所以加载起来比较快，不用考虑非同步加载的方式，所以CommonJS规范比较适用。但是，如果是浏览器环境，要从服务器端加载模块，这时就必须采用非同步模式，因此浏览器端一般采用AMD规范。此外AMD规范比CommonJS规范在浏览器端实现要来着早。
(1)AMD规范基本语法

//定义没有依赖的模块
define(function(){
   return 模块
})

//定义有依赖的模块
define(['module1', 'module2'], function(m1, m2){
   return 模块
})

require(['module1', 'module2'], function(m1, m2){
   使用m1/m2
})

3.CMD
CMD规范专门用于浏览器端，模块的加载是异步的，模块使用时才会加载执行。CMD规范整合了CommonJS和AMD规范的特点。在 Sea.js 中，所有 JavaScript 模块都遵循 CMD模块定义规范。
(1)CMD规范基本语法

//定义没有依赖的模块
define(function(require, exports, module){
  exports.xxx = value
  module.exports = value
})

//定义有依赖的模块
define(function(require, exports, module){
  //引入依赖模块(同步)
  var module2 = require('./module2')
  //引入依赖模块(异步)
    require.async('./module3', function (m3) {
    })
  //暴露模块
  exports.xxx = value
})

//引入使用模块：
define(function (require) {
  var m1 = require('./module1')
  var m4 = require('./module4')
  m1.show()
  m4.show()
})

4.ES6模块化
ES6 模块的设计思想是尽量的静态化，使得编译时就能确定模块的依赖关系，以及输入和输出的变量。CommonJS 和 AMD 模块，都只能在运行时确定这些东西。比如，CommonJS 模块就是对象，输入时必须查找对象属性。
(1)ES6模块化语法
export命令用于规定模块的对外接口，import命令用于输入其他模块提供的功能。

/** 定义模块 math.js **/
var basicNum = 0;
var add = function (a, b) {
    return a + b;
};
export { basicNum, add };
/** 引用模块 **/
import { basicNum, add } from './math';
function test(ele) {
    ele.textContent = add(99 + basicNum);
}

如上例所示，使用import命令的时候，用户需要知道所要加载的变量名或函数名，否则无法加载。为了给用户提供方便，让他们不用阅读文档就能加载模块，就要用到export default命令，为模块指定默认输出。

// export-default.js
export default function () {
  console.log('foo');
}

// import-default.js
import customName from './export-default';
customName(); // 'foo'

模块默认输出, 其他模块加载该模块时，import命令可以为该匿名函数指定任意名字。

(2)ES6 模块与 CommonJS 模块的差异
它们有两个重大差异：
① CommonJS 模块输出的是一个值的拷贝，ES6 模块输出的是值的引用。
② 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，我们还是举上面那个CommonJS模块的加载机制例子:

// lib.js
export let counter = 3;
export function incCounter() {
  counter++;
}
// main.js
import { counter, incCounter } from './lib';
console.log(counter); // 3
incCounter();
console.log(counter); // 4

ES6 模块的运行机制与 CommonJS 不一样。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。
All in all
CommonJS规范主要用于服务端编程，加载模块是同步的，这并不适合在浏览器环境，因为同步意味着阻塞加载，浏览器资源是异步加载的，因此有了AMD CMD解决方案。
AMD规范在浏览器环境中异步加载模块，而且可以并行加载多个模块。不过，AMD规范开发成本高，代码的阅读和书写比较困难，模块定义方式的语义不顺畅。
CMD规范与AMD规范很相似，都用于浏览器编程，依赖就近，延迟执行，可以很容易在Node.js中运行。不过，依赖SPM 打包，模块的加载逻辑偏重
ES6 在语言标准的层面上，实现了模块功能，而且实现得相当简单，完全可以取代 CommonJS 和 AMD等 规范，成为浏览器和服务器通用的模块解决方案。

webpack与rollup

这两个打包工具的优缺点
Webpack 由 Tobias Koppers 在 2012 年创建，用于解决当时的工具不能处理的问题：构建复杂的单页应用（SPA）。尤其是它的两个特点改变了一切：

1.代码分割可以将你的 app 分割成许多个容易管理的分块，这些分块能够在用户使用你的 app 时按需加载。这意味着你的用户可以有更快的交互体验。因为访问那些没有使用代码分割的应用时，必须要等待整个应用都被下载并解析完成。。
2.静态资源的导入：图片、CSS 等静态资源可以直接导入到你的 app 中，就和其它的模块、节点一样能够进行依赖管理。因此，我们再也不用小心翼翼地将各个静态文件放在特定的文件夹中，然后再去用脚本给文件 URL 加上哈希串了。Webpack 已经帮你完成了这一切。

而 Rollup 的开发理念则不同：它利用 ES2015 模块的巧妙设计，尽可能高效地构建精简且易分发的 JavaScript 库。而其它的模块打包器（包括 Webpack在内）都是通过将模块分别封装进函数中，然后将这些函数通过能在浏览器中实现的require方法打包，最后依次处理这些函数。在你需要实现按需加载的时候，这种做法非常的方便，但是这样做引入了很多无关代码，比较浪费资源。当你有很多模块要打包的时候，体验就很差，可能打包效率很低，很费时。
ES2015 模块则启用了一种不同的实现方法，Rollup 用的也就是这种方法。所有代码都将被放置在同一个地方，并且会在一起进行处理。因此得到的最终代码相较而言会更加的精简，运行起来自然也就更快。。
但这儿也存在一些需要权衡的点：代码分割是一个很棘手的问题，而 Rollup 并不能做到这一点。同样的，Rollup 也不支持模块热替换（HMR）。而且对于打算使用 Rollup 的人来说，还有一个最大的痛点：它通过插件处理大多数 CommonJS 文件的时候，一些代码将无法被翻译为 ES2015。而与之相反，你可以把这一切的事全部放心交给 Webpack 去处理。