CommonJS、AMD/CMD、ES6 Modules 以及 webpack 原理浅析

[muwoo]

CommonJS

Node.js是commonJS规范的主要实践者，它有四个重要的环境变量为模块化的实现提供支持：module、exports、require、global。实际使用时，用module.exports定义当前模块对外输出的接口，用require加载模块。

// 定义模块 area.js
function area(radius) {
  return Math.PI * radius * radius;
}

// 在这里写上需要向外暴露的函数、变量
module.exports = { 
  area: area
}

// 引用自定义的模块时，参数包含路径
var math = require('./math');
math.area(2);

但是我们并没有直接定义 module、exports、require这些模块，以及 Node 的 API 文档中提到的__filename、__dirname。那么是从何而来呢？其实在编译的过程中，Node 对我们定义的 JS 模块进行了一次基础的包装：

(function(exports, require, modules, __filename, __dirname)) {
  ...
})

这样我们便可以访问这些传入的arguments以及隔离了彼此的作用域。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,
  ...
}

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。commonJS用同步的方式加载模块，只有在代码执行到require的时候，才回去执行加载。在服务端，模块文件都存在本地磁盘，读取非常快，所以这样做不会有问题。但是在浏览器端，限于网络原因，更合理的方案是使用异步加载。

AMD

AMD 是 RequireJS 在推广过程中对模块定义的规范化产出。AMD 规范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。说了这么多，来看一下一个AMD规范的RequireJS 是如何定义的：

// 定义 moduleA 依赖 a, b模块
define(['./a','./b'],function(a,b){
   a.doSomething()
   b.doSomething()
}) 

// 使用
require(['./moduleA'], function(moduleA) {
  // ...
})

CMD

CMD 是 SeaJS 在推广过程中对模块定义的规范化产出。AMD 推崇依赖前置、提前执行，CMD推崇依赖就近、延迟执行。比如require.js在申明依赖的模块时会在第一之间加载并执行模块内的代码，而CMD则是在使用的时候就近定义：

define(function(require, exports, module) {
  var a = require('./a')
  a.doSomething()
  var b = require('./b')
  b.doSomething()
})

代码在运行时，首先是不知道依赖的，需要遍历所有的require关键字，找出后面的依赖。具体做法是将function toString后，用正则匹配出require关键字后面的依赖。显然，这是一种牺牲性能来换取更多开发便利的方法。而 AMD 是依赖前置的，换句话说，在解析和执行当前模块之前，模块作者必须指明当前模块所依赖的模块。代码在一旦运行到此处，能立即知晓依赖。而无需遍历整个函数体找到它的依赖，因此性能有所提升，缺点就是开发者必须显式得指明依赖——这会使得开发工作量变大，比如：当你写到函数体内部几百上千行的时候，忽然发现需要增加一个依赖，你不得不回到函数顶端来将这个依赖添加进数组。

ES6 Module

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，旨在成为浏览器和服务器通用的模块解决方案。其模块功能主要由两个命令构成：export和import。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。

import a from './a'
import b from './b'

a.doSomething()
b.doSomething()

function c () {}

export default c

ES6 Modules不是对象，import命令会被 JavaScript 引擎静态分析，在编译时就引入模块代码，而不是在代码运行时加载，所以无法实现条件加载。也正因为这个，使得静态分析成为可能。

ES6 模块与 CommonJS 模块的差异

CommonJS 模块输出的是一个值的拷贝，ES6 模块输出的是值的引用

1. 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。
2. ES6 Modules 的运行机制与 CommonJS 不一样。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。

CommonJS 模块是运行时加载，ES6 模块是编译时输出接口。

1. 运行时加载: CommonJS 模块就是对象；即在输入时是先加载整个模块，生成一个对象，然后再从这个对象上面读取方法，这种加载称为“运行时加载”。
2. 编译时加载: ES6 模块不是对象，而是通过 export 命令显式指定输出的代码，import时采用静态命令的形式。即在import时可以指定加载某个输出值，而不是加载整个模块，这种加载称为“编译时加载”

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。

参考文章

前端模块化：CommonJS,AMD,CMD,ES6

[ThenMorning]

通俗易懂。

[guimeisang]

讲的最清楚的文档

[yrl]

学习了。

[keer3]

(function(exports, require, modules, __filename, __dirname)) {

是module

[caiji-programer]

CommonJS 模块输出的也是值的引用，模块内部的变化会影响到这个值的！nodejs里加载过的模块会缓存到Module._cache里面的，楼主可以看看node的require的实现。