浅谈前端的模块化(一)

[XYooo]

综述：
在互联网应用越来越复杂，不可避免的需要工具来管理我们的前端代码。以前是一个巨大的脚本文件，如今希望可以将文件写入不同的文件模块，并且希望代码可以重用，可以简单地引用和添加各种各样的依赖到我们的项目。

1.简述前端为什么需要模块化开发

如果按照以往的以页面为单位的开发，会导致很多问题，类似依赖管理、命名冲突等等问题。

命名冲突是最常见的问题，描述如下：

//在util.js中

   function log(message){
   }

//在logger.js中

  function log(message){
   }

因此如果在页面的script标签同时依赖这两个文件的时候就会产生冲突，导致后面的函数会被覆盖。从而可能产生一些预料之外的结果。

传统的解决方案是使用命名空间：

//在util.js中

   function util.log(message){
   }

//在logger.js中

  function logger.log(message){
   }

这样带来的显而易见的问题是：所有的代码会变得冗余并且编写困难

如果使用模块化编写方案，如使用CMD（Common Module Definition），代码依赖就会变得格外简单。

先简单介绍一下CMD，一个模块用define关键词来定义，即define（factory)

factory可以是一个函数也可以是其他的变量；如果factory是一个函数的话，那它三个参数分别是：require，exports，module即可以用来定义一个模块的内容：

define(function(require, exports, module) {

  // The module code goes here  

});

引用模块用require关键词，接受一个模块名作为参数，返回模块暴漏的API作为返回结果。若不成功则返回null。示例如下：

紧接上面继续：

// util.js 
var log = function(message) { 

} 

module.exports = log 

// logger.js 
var log = function(message) { 

} 
module.exports = log 

// app.js using util.js log for logging

var log =require("util.js") 

log("Hello Module Definition")

此时，util.js与logger.js不会相互冲突，它们会被工具包装为CMD下的定义方式。然后通过依赖的方式来解决冲突。

2.细说前端模块化

在Javascript发展初期就是为了实现简单的页面交互逻辑，寥寥数句即可；如今，很多页面的逻辑迁移到客户端（表单验证等），随着web2.0时代的到来，Ajax技术得到广泛的应用，Jquery等前端库层出不穷，前端代码日益膨胀。

而javascript，甚至没有类的概念，更不用说模块(module)了。

2.1 模块(Java)

这里首先借鉴一下其他语言是如何处理大规模程序设计的，在Java中有一个重要的概念——package即：逻辑上相关的代码组织到同一个包内，包内是一个相对独立的王国，不用担心命名冲突什么的，在外面直接使用import对应的package即可，如：

import java.uti.ArrayList

2.2 模块（Javascript）

Javascript在设计时定位的原因，没有提供类似的功能，开发者需要模拟出类似的功能，来隔离、组织复杂的Javascript代码，我们称为模块化。

有了模块，我们就可以更方便的使用别人的代码。

模块开发需要遵循一定的规范，各行其是就都乱套了。规范形成的过程是痛苦的，发展到现在初具规模。

2.2.1 函数封装

JavaScript的作用域就是基于函数的，所以把函数作为模块化的第一步是很自然的事情，在一个文件里面编写几个相关函数就是最开始的模块了

function fn1(){
statement
}

function fn2(){
statement
}

缺点：污染了全局变量，无法保证不与其他模块发生变量名冲突，而且模块成员之间没什么关系。

2.2.2对象
为了解决上面的问题，对象的写法应运而生，可以把所有的模块成员****封装在一个对象中

var myModule = {
var1: 1,

var2: 2,

fn1: function(){

},

fn2: function(){

}
}

这样我们在希望调用模块的时候引用对应文件，然后

myModule.fn2();

这样避免了变量污染，只要保证模块名唯一即可，同时同一模块内的成员也有了关系

看似不错的解决方案，但是也有缺陷，外部可以随意修改内部成员

myModel.var1 = 100;
这样就会产生意外的安全问题

2.2.3立即执行函数

可以通过立即执行函数，来达到隐藏细节的目的

var myModule = (function(){
var var1 = 1;
var var2 = 2;

function fn1(){

}

function fn2(){

}

return {
fn1: fn1,
fn2: fn2
};
})();

这样在模块外部无法修改我们没有暴露出来的变量、函数

上述做法就是我们模块化的基础，目前，通行的JavaScript模块规范主要有两种：CommonJS和AMD

3.Javascript的模块规范（CommonJS、AMD、CMD）

3.1CommonJS

我们先从CommonJS谈起，因为在网页端没有模块化编程（虽然页面JavaScript逻辑复杂，但也可以工作下去），在服务器端却一定要有模块，所以第一个流行的模块化规范由服务器端的JavaScript应用带来，CommonJS规范是由NodeJS发扬光大，这标志着JavaScript模块化编程正式登上舞台。

（1）定义模块：

根据CommonJS规范，一个单独的文件就是一个模块。每一个模块都是一个单独的作用域，也就是说，在该模块内部定义的变量，无法被其他模块读取，除非定义为global对象的属性

（2）模块输出：

模块只有一个出口，module.exports对象，我们需要把模块希望输出的内容放入该对象

（3）加载模块：

加载模块使用require方法，该方法读取一个文件并执行，返回文件内部的module.exports对象

看个例子

//模块定义 myModel.js

var name = 'Byron';

function printName(){
console.log(name);
}

function printFullName(firstName){
console.log(firstName + name);
}

module.exports = {
printName: printName,
printFullName: printFullName
}

//加载模块

var nameModule = require('./myModel.js');

nameModule.printName();

不同的实现对require时的路径有不同要求，一般情况可以省略js拓展名，可以使用相对路径，也可以使用绝对路径，甚至可以省略路径直接使用模块名（前提是该模块是系统内置模块）

（4）尴尬的浏览器

上面的代码，require是同步的。模块系统需要同步读取模块文件内容，并编译执行以得到模块的接口，但是这在浏览器端实现却会遇到很多问题。

浏览器端，加载JavaScript最佳、最容易的方式是在document中插入script标签。但脚本标签天生异步，传统CommonJS模块在浏览器环境中无法正常加载。

解决思路之一是，开发一个服务器端组件，对模块代码作静态分析，将模块与它的依赖列表一起返回给浏览器端。 这很好使，但需要服务器安装额外的组件，并因此要调整一系列底层架构。

另一种解决思路是，用一套标准模板来封装模块定义，但是对于模块应该怎么定义和怎么加载，又产生的分歧。

3.2AMD
AMD即Asynchromous Module Defination，中文是异步模块定义的意思，他就是浏览器端模块化开发的规范。

由于不是JavaScript原生支持，使用AMD规范进行页面开发需要用到对应的库函数，也就是大名鼎鼎RequireJS，实际上现有RequireJS再有的AMD。

requireJS主要解决两个问题

（1）多个js文件可能有依赖关系，被依赖的文件需要早于依赖它的文件加载到浏览器

（2）js加载的时候浏览器会停止页面渲染，加载文件越多，页面失去响应时间越长

看一个使用requireJS的例子

// 定义模块 myModule.js

define(['dependency'], function(){
var name = 'Byron';
function printName(){
console.log(name);
}

return {
printName: printName
};
});

// 加载模块

require(['myModule'], function (my){
　 my.printName();
});

3.2.1语法
requireJS定义了一个函数 define，它是全局变量，用来定义模块。

（1）define，它是全局变量，用来定义模块

define(id?, dependencies?, factory);

1）id：可选参数，用来定义模块的标识，如果没有提供该参数，脚本文件名（去掉拓展名）

2）dependencies：是一个当前模块依赖的模块名称数组

3）factory：工厂方法，模块初始化要执行的函数或对象。如果为函数，它应该只被执行一次。如果是对象，此对象应该为模块的输出值

（2）在页面上使用require函数加载模块

require([dependencies], function(){});

require()函数接受两个参数

1）第一个参数是一个数组，表示所依赖的模块

2）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()函数在加载依赖的函数的时候是异步加载的，这样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。

3.3CMD

CMD即Common Module Definition，通过模块定义。AMD有个RequireJS，CMD有个浏览器实现的SeaJS，SeaJS要解决的问题和RequireJS一样，只不过在模块定义方式和模块加载（可以说运行、解析）时机上有所不同。

3.3.1语法

Sea.js 推崇一个模块一个文件，遵循统一的写法

（1）define

define(id?, deps?, factory)

CMD推崇

1）一个文件一个模块，所以经常就用文件名作为模块id

2）CMD推崇依赖就近，所以一般不在define的参数中写依赖，在factory中写。

（2）factory有三个参数

function(require, exports, module)

1）require

require是factory函数的第一个参数

require（id）

require是一个方法，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

2）exports

exports是一个对象，用来向外提供模块的接口

3）module

module是一个对象，上面存储了与当前模块相关联的属性和方法

看一个使用CMD的例子

// 定义模块 myModule.js

define(function(require, exports, module) {
  var $ = require('jquery.js')
  $('div').addClass('active');
});

// 加载模块
seajs.use(['myModule.js'], function(my){

});

4.AMD与CMD区别

关于这两个的区别网上可以搜出一堆文章，简单总结一下

最明显的区别就是在模块定义时对依赖的处理不同

（1）AMD推崇依赖前置，在定义模块的时候就要声明其依赖的模块

（2）CMD推崇就近依赖，只有在用到某个模块的时候再去require

这种区别各有优劣，只是语法上的差距，而且requireJS和SeaJS都支持对方的写法

AMD和CMD最大的区别是对依赖模块的执行时机处理不同，注意不是加载的时机或者方式不同

很多人说requireJS是异步加载模块，SeaJS是同步加载模块，这么理解实际上是不准确的，其实加载模块都是异步的，只不过AMD依赖前置，js可以方便知道依赖模块是谁，立即加载，而CMD就近依赖，需要使用把模块变为字符串解析一遍才知道依赖了那些模块，这也是很多人诟病CMD的一点，牺牲性能来带来开发的便利性，实际上解析模块用的时间短到可以忽略

为什么我们说两个的区别是依赖模块执行时机不同，为什么很多人认为ADM是异步的，CMD是同步的（除了名字的原因。。。）

同样都是异步加载模块，AMD在加载模块完成后就会执行改模块，所有模块都加载执行完后会进入require的回调函数，执行主逻辑，这样的效果就是依赖模块的执行顺序和书写顺序不一定一致，看网络速度，哪个先下载下来，哪个先执行，但是主逻辑一定在所有依赖加载完成后才执行

CMD加载完某个依赖模块后并不执行，只是下载而已，在所有依赖模块加载完成后进入主逻辑，遇到require语句的时候才执行对应的模块，这样模块的执行顺序和书写顺序是完全一致的

这也是很多人说AMD用户体验好，因为没有延迟，依赖模块提前执行了，CMD性能好，因为只有用户需要的时候才执行的原因

参考
http://www.cnblogs.com/dolphinX/p/4381855.html

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