Module的加载

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  1. 浏览器加载
    (1)传统加载
    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>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。
<script src="path/to/myModule.js" defer></script>
<script src="path/to/myModule.js" async></script>

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。

(2)加载规则

浏览器加载 ES6 模块,也使用

浏览器对于带有type="module"的

如果网页有多个

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。
const isNotModuleScript = this !== undefined;

  1. ES6 模块与 CommonJS 模块的差异

两个重大差异:
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。原始类型的值,会被缓存。
ES6 模块的运行机制: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。

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。

  1. Node 加载
    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。
    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

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。

当前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。
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

如果你一定要使用这些变量,有一个变通方法,就是写一个 CommonJS 模块输出这些变量,然后再用 ES6 模块加载这个 CommonJS 模块。但是这样一来,该 ES6 模块就不能直接用于浏览器环境了,所以不推荐这样做。

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命令加载上面的模块,module.exports会被视为默认输出,即import命令实际上输入的是这样一个对象{ default: module.exports }。

所以,一共有三种写法,可以拿到 CommonJS 模块的module.exports。

// 写法一
import baz from './a';
// baz = {foo: 'hello', bar: 'world'};

// 写法二
import {default as baz} from './a';
// baz = {foo: 'hello', bar: 'world'};

// 写法三
import * as baz from './a';
// baz = {
//   get default() {return module.exports;},
//   get foo() {return this.default.foo}.bind(baz),
//   get bar() {return this.default.bar}.bind(baz)
// }
上面代码的第三种写法,可以通过baz.default拿到module.exports。foo属性和bar属性就是可以通过这种方法拿到了module.exports。

由于 ES6 模块是编译时确定输出接口,CommonJS 模块是运行时确定输出接口,所以采用import命令加载 CommonJS 模块时,不允许采用下面的写法。


// 不正确写法
import { readFile } from 'fs';//因为fs是 CommonJS 格式,只有在运行时才能确定readFile接口,而import命令要求编译时就确定这个接口。解决方法就是改为整体输入。

// 正确的写法一
import * as express from 'express';
const app = express.default();

// 正确的写法二
import express from 'express';
const app = express();
 

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。

  1. 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。
    通常,“循环加载”表示存在强耦合,如果处理不好,还可能导致递归加载,使得程序无法执行,因此应该避免出现。
    但是实际上,这是很难避免的,尤其是依赖关系复杂的大项目,很容易出现a依赖b,b依赖c,c又依赖a这样的情况。这意味着,模块加载机制必须考虑“循环加载”的情况。
    对于 JavaScript 语言来说,目前最常见的两种模块格式 CommonJS 和 ES6,处理“循环加载”的方法是不一样的,返回的结果也不一样。

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。

另外,由于 CommonJS 模块遇到循环加载时,返回的是当前已经执行的部分的值,而不是代码全部执行后的值,两者可能会有差异。所以,输入变量的时候,必须非常小心。

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。

  1. 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,可以将转为 ES5 的写法。除了 Babel 可以用来转码之外,还有ES6 module transpiler和SystemJS两个方法,也可以用来转码。

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。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。

  1. 详细信息请参考 http://es6.ruanyifeng.com/#docs/module-loader

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