requirejs的用法和原理分析 #10

lizhik · 2016-09-11T16:22:24Z

require的用法

目前，我们在项目当中引用到了require.js，但是在实际使用过程中对于用法上的错误和配置上的解读不能做到很好的理解，那么借助于网上的文档和阮老师的一些源码解读，套用下黄金圈法则让我们一起了解他的原理和使用的意义。

一.What?(require解决的问题)

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。

所以require解决的就是：

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

二.how?（如何使用require）

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>

也许你会想到，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。所谓主模块，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。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。在 Node 中，require() 函数的语义被设计成通用性足以支持大量合理的目录结构。因此 dpkg、rpm 和 npm 之类的包管理器可以从 Node 模块构建原生包而不作更改。如果在实际工程使用中使用npm管理我们的包，我们还可以通过package.json中的main字段，配置整个应用的入口。

如何写主模块？

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。

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）。(这种引入在实际引用当中比较实用，但是如果有部门合作间的开发，不能提前约定指定统一加载位置，这个基目录的引用意义就不大了，你们懂得~)

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。

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。

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必要确保其配置的唯一性。具体来说，每个模块要定义（1）exports值（输出的变量名），表明这个模块外部调用时的名称；（2）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'

　　　　}

　　}

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。

二.Why?（requirejs的加载与执行）

require() 的基本用法

分析源码之前，先介绍 require 语句的内部逻辑。如果你只想了解 require 的用法，只看这一段就够了。

当 Node 遇到 require(X) 时，按下面的顺序处理。
（1）如果 X 是内置模块（比如 require('http'）)
　　a. 返回该模块。
　　b. 不再继续执行。
（2）如果 X 以 "./" 或者 "/" 或者 "../" 开头
　　a. 根据 X 所在的父模块，确定 X 的绝对路径。
　　b. 将 X 当成文件，依次查找下面文件，只要其中有一个存在，就返回该文件，不再继续执行。
X
X.js
X.json
X.node
　　c. 将 X 当成目录，依次查找下面文件，只要其中有一个存在，就返回该文件，不再继续执行。
X/package.json（main字段）
X/index.js
X/index.json
X/index.node
（3）如果 X 不带路径
　　a. 根据 X 所在的父模块，确定 X 可能的安装目录。
　　b. 依次在每个目录中，将 X 当成文件名或目录名加载。
（4）抛出 "not found"

请看一个例子。
当前脚本文件 /home/ry/projects/foo.js 执行了 require('bar') ，这属于上面的第三种情况。Node 内部运行过程如下。
首先，确定 x 的绝对路径可能是下面这些位置，依次搜索每一个目录。

/home/ry/projects/node_modules/bar
/home/ry/node_modules/bar
/home/node_modules/bar
/node_modules/bar

搜索时，Node 先将 bar 当成文件名，依次尝试加载下面这些文件，只要有一个成功就返回。

bar
bar.js
bar.json
bar.node

如果都不成功，说明 bar 可能是目录名，于是依次尝试加载下面这些文件。

bar/package.json（main字段）
bar/index.js
bar/index.json
bar/index.node
如果在所有目录中，都无法找到 bar 对应的文件或目录，就抛出一个错误。

Module 构造函数

了解内部逻辑以后，下面就来看源码。
require 的源码在 Node 的 lib/module.js 文件。为了便于理解，本文引用的源码是简化过的，并且删除了原作者的注释。

function Module(id, parent) {
this.id = id;
this.exports = {};
this.parent = parent;
this.filename = null;
this.loaded = false;
this.children = [];
}
module.exports = Module;
var module = new Module(filename, parent);

上面代码中，Node 定义了一个构造函数 Module，所有的模块都是 Module 的实例。可以看到，当前模块（module.js）也是 Module 的一个实例。
每个实例都有自己的属性。下面通过一个例子，看看这些属性的值是什么。新建一个脚本文件 a.js 。

// a.js
console.log('module.id: ', module.id);
console.log('module.exports: ', module.exports);
console.log('module.parent: ', module.parent);
console.log('module.filename: ', module.filename);
console.log('module.loaded: ', module.loaded);
console.log('module.children: ', module.children);
console.log('module.paths: ', module.paths);

运行这个脚本。

$ node a.js
module.id: .
module.exports: {}
module.parent: null
module.filename: /home/ruanyf/tmp/a.js
module.loaded: false
module.children: []
module.paths: [ '/home/ruanyf/tmp/node_modules',
'/home/ruanyf/node_modules',
'/home/node_modules',
'/node_modules' ]

可以看到，如果没有父模块，直接调用当前模块，parent 属性就是 null，id 属性就是一个点。filename 属性是模块的绝对路径，path 属性是一个数组，包含了模块可能的位置。另外，输出这些内容时，模块还没有全部加载，所以 loaded 属性为 false 。
新建另一个脚本文件 b.js，让其调用 a.js 。

// b.js
var a = require('./a.js');

运行 b.js 。

$ node b.js
module.id: /home/ruanyf/tmp/a.js
module.exports: {}
module.parent: { object }
module.filename: /home/ruanyf/tmp/a.js
module.loaded: false
module.children: []
module.paths: [ '/home/ruanyf/tmp/node_modules',
'/home/ruanyf/node_modules',
'/home/node_modules',
'/node_modules' ]

上面代码中，由于 a.js 被 b.js 调用，所以 parent 属性指向 b.js 模块，id 属性和 filename 属性一致，都是模块的绝对路径。

模块实例的 require 方法

每个模块实例都有一个 require 方法。

Module.prototype.require = function(path) {
return Module._load(path, this);
};

由此可知，require 并不是全局性命令，而是每个模块提供的一个内部方法，也就是说，只有在模块内部才能使用 require 命令（唯一的例外是 REPL 环境）。另外，require 其实内部调用 Module._load 方法。
下面来看 Module._load 的源码。

Module._load = function(request, parent, isMain) {
// 计算绝对路径
var filename = Module._resolveFilename(request, parent);
// 第一步：如果有缓存，取出缓存
var cachedModule = Module._cache[filename];
if (cachedModule) {
return cachedModule.exports;
// 第二步：是否为内置模块
if (NativeModule.exists(filename)) {
return NativeModule.require(filename);
}
// 第三步：生成模块实例，存入缓存
var module = new Module(filename, parent);
Module._cache[filename] = module;
// 第四步：加载模块
try {
module.load(filename);
hadException = false;
} finally {
if (hadException) {
delete Module._cache[filename];
}
}
// 第五步：输出模块的exports属性
return module.exports;
};

上面代码中，首先解析出模块的绝对路径（filename），以它作为模块的识别符。然后，如果模块已经在缓存中，就从缓存取出；如果不在缓存中，就加载模块。
因此，Module._load 的关键步骤是两个。

Module._resolveFilename() ：确定模块的绝对路径
module.load()：加载模块

模块的绝对路径

下面是 Module._resolveFilename 方法的源码。

Module._resolveFilename = function(request, parent) {
// 第一步：如果是内置模块，不含路径返回
if (NativeModule.exists(request)) {
return request;
}
// 第二步：确定所有可能的路径
var resolvedModule = Module._resolveLookupPaths(request, parent);
var id = resolvedModule[0];
var paths = resolvedModule[1];
// 第三步：确定哪一个路径为真
var filename = Module._findPath(request, paths);
if (!filename) {
var err = new Error("Cannot find module '" + request + "'");
err.code = 'MODULE_NOT_FOUND';
throw err;
}
return filename;
};

上面代码中，在 Module.resolveFilename 方法内部，又调用了两个方法 Module.resolveLookupPaths() 和 Module._findPath() ，前者用来列出可能的路径，后者用来确认哪一个路径为真。
为了简洁起见，这里只给出 Module._resolveLookupPaths() 的运行结果。

[ '/home/ruanyf/tmp/node_modules',
'/home/ruanyf/node_modules',
'/home/node_modules',
'/node_modules'
'/home/ruanyf/.node_modules',
'/home/ruanyf/.node_libraries'，
'$Prefix/lib/node' ]

上面的数组，就是模块所有可能的路径。基本上是，从当前路径开始一级级向上寻找 node_modules 子目录。最后那三个路径，主要是为了历史原因保持兼容，实际上已经很少用了。
有了可能的路径以后，下面就是 Module._findPath() 的源码，用来确定到底哪一个是正确路径。

Module._findPath = function(request, paths) {
// 列出所有可能的后缀名：.js，.json, .node
var exts = Object.keys(Module._extensions);
// 如果是绝对路径，就不再搜索
if (request.charAt(0) === '/') {
paths = [''];
}
// 是否有后缀的目录斜杠
var trailingSlash = (request.slice(-1) === '/');
// 第一步：如果当前路径已在缓存中，就直接返回缓存
var cacheKey = JSON.stringify({request: request, paths: paths});
if (Module._pathCache[cacheKey]) {
return Module._pathCache[cacheKey];
}
// 第二步：依次遍历所有路径
for (var i = 0, PL = paths.length; i < PL; i++) {
var basePath = path.resolve(paths[i], request);
var filename;
if (!trailingSlash) {
// 第三步：是否存在该模块文件
filename = tryFile(basePath);
if (!filename && !trailingSlash) {
// 第四步：该模块文件加上后缀名，是否存在
filename = tryExtensions(basePath, exts);
}
}
// 第五步：目录中是否存在 package.json
if (!filename) {
filename = tryPackage(basePath, exts);
}
if (!filename) {
// 第六步：是否存在目录名 + index + 后缀名
filename = tryExtensions(path.resolve(basePath, 'index'), exts);
}
// 第七步：将找到的文件路径存入返回缓存，然后返回
if (filename) {
Module._pathCache[cacheKey] = filename;
return filename;
}
}
// 第八步：没有找到文件，返回false
return false;
};

经过上面代码，就可以找到模块的绝对路径了。
有时在项目代码中，需要调用模块的绝对路径，那么除了 module.filename ，Node 还提供一个 require.resolve 方法，供外部调用，用于从模块名取到绝对路径。

require.resolve = function(request) {
return Module._resolveFilename(request, self);
};
// 用法
require.resolve('a.js')
// 返回 /home/ruanyf/tmp/a.js

加载模块

有了模块的绝对路径，就可以加载该模块了。下面是 module.load 方法的源码。

Module.prototype.load = function(filename) {
var extension = path.extname(filename) || '.js';
if (!Module._extensions[extension]) extension = '.js';
Module._extensions[extension](this, filename);
this.loaded = true;
};

上面代码中，首先确定模块的后缀名，不同的后缀名对应不同的加载方法。下面是 .js 和 .json 后缀名对应的处理方法。

Module._extensions['.js'] = function(module, filename) {
var content = fs.readFileSync(filename, 'utf8');
module._compile(stripBOM(content), filename);
};
Module._extensions['.json'] = function(module, filename) {
var content = fs.readFileSync(filename, 'utf8');
try {
module.exports = JSON.parse(stripBOM(content));
} catch (err) {
err.message = filename + ': ' + err.message;
throw err;
}
};

这里只讨论 js 文件的加载。首先，将模块文件读取成字符串，然后剥离 utf8 编码特有的BOM文件头，最后编译该模块。
module._compile 方法用于模块的编译。

Module.prototype._compile = function(content, filename) {
var self = this;
var args = [self.exports, require, self, filename, dirname];
return compiledWrapper.apply(self.exports, args);
};

上面的代码基本等同于下面的形式。

(function (exports, require, module, __filename, __dirname) {
// 模块源码
});

也就是说，模块的加载实质上就是，注入exports、require、module三个全局变量，然后执行模块的源码，然后将模块的 exports 变量的值输出。

篇外篇

AMD规范和CommonJS规范比较

CommonJS是服务器端模块的规范，Node.js采用了这个规范。根据CommonJS规范，一个单独的文件就是一个模块。加载模块使用require方法，该方法读取一个文件并执行，最后返回文件内部的exports对象。下面就是一个简单的模块文件example.js。

console.log("evaluating example.js");

var invisible = function () {
  console.log("invisible");
}

exports.message = "hi";

exports.say = function () {
  console.log(message);
}

使用require方法，加载example.js。

var example = require('./example.js');

这时，变量example就对应模块中的exports对象，于是就可以通过这个变量，使用模块提供的各个方法。

{
  message: "hi",
  say: [Function]
}

require方法默认读取js文件，所以可以省略js后缀名。

var example = require('./example');

js文件名前面需要加上路径，可以是相对路径（相对于使用require方法的文件），也可以是绝对路径。如果省略路径，node.js会认为，你要加载一个核心模块，或者已经安装在本地 node_modules 目录中的模块。如果加载的是一个目录，node.js会首先寻找该目录中的 package.json 文件，加载该文件 main 属性提到的模块，否则就寻找该目录下的 index.js 文件。

下面的例子是使用一行语句，定义一个最简单的模块。

// addition.js

exports.do = function(a, b){ return a + b };

上面的语句定义了一个加法模块，做法就是在exports对象上定义一个do方法，那就是供外部调用的方法。使用的时候，只要用require函数调用即可。

var add = require('./addition');

add.do(1,2)
// 3

再看一个复杂一点的例子。

// foobar.js

function foobar(){
        this.foo = function(){
                console.log('Hello foo');
        }

        this.bar = function(){
                console.log('Hello bar');
        }
}

exports.foobar = foobar;

调用该模块的方法如下：

var foobar = require('./foobar').foobar,
    test   = new foobar();

test.bar(); // 'Hello bar'

有时，不需要exports返回一个对象，只需要它返回一个函数。这时，就要写成module.exports。

module.exports = function () {
  console.log("hello world")
}

AMD规范与CommonJS规范的兼容性

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。

AMD规范使用define方法定义模块，下面就是一个例子：

define(['package/lib'], function(lib){

    function foo(){
        lib.log('hello world!');
    } 

    return {
        foo: foo
    };
});

AMD规范允许输出的模块兼容CommonJS规范，这时define方法需要写成下面这样：

define(function (require, exports, module){
    var someModule = require("someModule");
    var anotherModule = require("anotherModule");    

    someModule.doTehAwesome();
    anotherModule.doMoarAwesome();

    exports.asplode = function (){
        someModule.doTehAwesome();
        anotherModule.doMoarAwesome();
    };
});

liuwei1025 · 2018-01-21T04:44:24Z

后半部分的require是CMD标准下的require吧跟requireJS关系不大啊

garinghu · 2019-04-19T10:23:23Z

后面的是啥玩意

Tiffanysbear · 2019-08-21T11:05:59Z

后面的require()部分不对哦，后面那部分应该是node下require()的实现原理

xiaodongxier mentioned this issue Jun 29, 2020

由浅入深，66条JavaScript面试知识点 - 掘金 xiaodongxier/iWebs#66

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requirejs的用法和原理分析 #10

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一.What?(require解决的问题)

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requirejs的用法和原理分析 #10

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require的用法

一.What?(require解决的问题)

二.how?（如何使用require）

如何写主模块？

模块的加载

AMD模块的写法

加载非规范的模块

require.js插件

二.Why?（requirejs的加载与执行）

require() 的基本用法

Module 构造函数

模块实例的 require 方法

模块的绝对路径

加载模块

篇外篇

AMD规范和CommonJS规范比较

AMD规范与CommonJS规范的兼容性

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