JS模塊化編程

前言

什麼是模塊化？

模塊就是實現特定功能的一組方法,而模塊化是將模塊的代碼創造自己的作用域，只向外部暴露公開的方法和變量，而這些方法之間高度解耦。

寫 JS 爲什麼需要模塊化編程？
當寫前端還只是處理網頁的一些表單提交，點擊交互的時候，還沒有強化 JS 模塊化的概念，當前端邏輯開始複雜，交互變得更多，數據量越來越龐大時，前端對 JS 模塊化編程的需求就越加強烈。

在很多場景中，我們需要考慮模塊化：

團隊多人協作，需要引用別人的代碼
項目交接，我們在閱讀和重構別人的代碼
代碼審查時，檢驗你的代碼是否規範，是否存在問題
寫完代碼，回顧自己寫的代碼是否美觀：）
不同的環境，環境變量不同

基於以上場景，所以，當前 JS 模塊化主要是這幾個目的：

代碼複用性
功能代碼鬆耦合
解決命名衝突
代碼可維護性
代碼可閱讀性

先給結論：JS 的模塊化編程經歷了幾個階段：

命名空間形式的代碼封裝
通過立即執行函數(IIFE)創建的命名空間
服務器端運行時 Nodejs 的 CommonJS 規範
將模塊化運行在瀏覽器端的 AMD/CMD 規範
兼容 CMD 和 AMD 的 UMD 規範
通過語言標準支持的 ES Module

先給結論圖：

一、命名空間

我們知道，在 ES6 之前，JS 是沒有塊作用域的，私有變量和方法的隔離主要靠函數作用域，公開變量和方法的隔離主要靠對象的屬性引用。

封裝函數

在 JS 還沒有模塊化規範的時候，將一些通用的、底層的功能抽象出來，獨立成一個個函數來實現模塊化：
比方寫一個 utils.js 工具函數文件

//  utils.js
function add(x, y) {
    if(typeof x !== "number" || typeof y !== "number") return;
    return x + y;
}

function square(x) {
    if(typeof x !== "number") return;
    return x * x;
}

<script src="./utils.js"></script>
<script>
    add(2, 3);
    square(4);
</script>

通過 js 函數文件劃分的方式，此時的公開函數其實是掛載到了全局對象 window 下，當在別人也想定義一個叫 add 函數，或者多個 js 文件合併壓縮的時候，會存在命名衝突的問題。

掛載到全局變量下：

後來我們想到通過掛載函數到全局對象字面量下的方式，利用 JAVA 包的概念，希望減輕命名衝突的嚴重性。

var mathUtils1 = {
    add: function(x, y) {
        return x + y;
    },
}

var mathUtils2 = {
    add: function(x, y, z) {
        return x + y + z;
    },
}

mathUtils.add();

mathUtils.square();

這種方式仍然創建了全局變量，但如果包的路徑很長，那麼到最後引用方法可能就會以module1.subModule.subSubModule.add 的方式引用代碼了。

IIFE
考慮模塊存在私有變量，於是我們利用IIFE(立即執行表達式)創建閉包來封裝私有變量：

var module = (function(){
    var count = 0;
    return {
        inc: function(){
            count += 1;
        },
        dec: function(){
            count += -1;
        }
    }
})()

module.inc();
module.dec();

這樣私有變量對於外部來說就是不可訪問的，那如果模塊需要引入其他依賴呢？

var utils = (function ($) {
    var $body = $("body"); 
    var _private = 0;
    var foo = function() {
        ...
    }
    var bar = function () {
        ...
    }
    
    return {
        foo: foo,
        bar: bar
    }
})(jQuery);

以上封裝模塊的方式叫作：模塊模式，在 jQuery 時代，大量使用了模塊模式:

<script src="jquery.js"></script>
<script src="underscore.js"></script>
<script src="utils.js"></script>
<script src="base.js"></script>
<script src="main.js"></script>

jQuery 的插件必須在 JQuery.js 文件之後，文件的加載順序被嚴格限制住，依賴越多,依賴關係越混亂，越容易出錯。

二、CommonJS

Nodejs 的出現，讓 JavaScript 能夠運行在服務端環境中，此時迫切需要建立一個標準來實現統一的模塊系統，也就是後來的 CommonJS。

// math.js
exports.add = function(x, y) {
    return x + y;
}

// base.js
var math = require("./math.js");
math.add(2, 3);  // 5

// 引用核心模塊
var http = require('http');
http.createServer(...).listen(3000);

CommonJS 規定每個模塊內部，module 代表當前模塊，這個模塊是一個對象，有 id,filename, loaded,parent, children, exports 等屬性，module.exports 屬性表示當前模塊對外輸出的接口，其他文件加載該模塊，實際上就是讀取 module.exports 變量。

// utils.js
// 直接賦值給 module.exports 變量
module.exports = function () {
    console.log("I'm utils.js module");
}

// base.js
var util = require("./utils.js")
util();  // I'm utils.js module

或者掛載到 module.exports 對象下
module.exports.say = function () {
    console.log("I'm utils.js module");
}

// base.js
var util = require("./utils.js")
util.say();

爲了方便，Node 爲每個模塊提供一個 exports 自由變量，指向 module.exports。這等同在每個模塊頭部，有一行這樣的命令。

var exports = module.exports;

exports 和 module.exports 共享了同個引用地址，如果直接對 exports 賦值會導致兩者不再指向同一個內存地址，但最終不會對 module.exports 起效。

// module.exports 可以直接賦值
module.exports = 'Hello world';  

// exports 不能直接賦值
exports = 'Hello world';

CommonJS 總結：
CommonJS 規範加載模塊是同步的，用於服務端，由於 CommonJS 會在啓動時把內置模塊加載到內存中，也會把加載過的模塊放在內存中。所以在 Node 環境中用同步加載的方式不會有很大問題。

另，CommonJS模塊加載的是輸出值的拷貝。也就是說，外部模塊輸出值變了，當前模塊的導入值不會發生變化。

三、AMD

CommonJS 規範的出現，使得 JS 模塊化在 NodeJS 環境中得到了施展機會。但 CommonJS 如果應用在瀏覽器端，同步加載的機制會使得 JS 阻塞 UI 線程，造成頁面卡頓。

利用模塊加載後執行回調的機制，有了後面的 RequireJS 模塊加載器，由於加載機制不同，我們稱這種模塊規範爲 AMD(Asynchromous Module Definition 異步模塊定義)規範, 異步模塊定義誕生於使用 XHR + eval 的開發經驗，是 RequireJS 模塊加載器對模塊定義的規範化產出。

AMD 的模塊寫法：

// 模塊名 utils
// 依賴 jQuery, underscore
// 模塊導出 foo, bar 屬性
<script data-main="scripts/main" src="scripts/require.js"></script>

// main.js
require.config({
  baseUrl: "script",
  paths: {
    "jquery": "jquery.min",
    "underscore": "underscore.min",
  }
});

// 定義 utils 模塊，使用 jQuery 模塊
define("utils", ["jQuery", "underscore"], function($, _) {
    var body = $("body");
    var deepClone = _.deepClone({...});
    return {
        foo: "hello",
        bar: "world"
    }
})
</script>

AMD 的特點在於：

延遲加載
依賴前置

AMD 支持兼容 CommonJS 寫法：

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

  someModule.sayHi();
  anotherModule.sayBye();

  exports.asplode = function (){
    someModule.eat();
    anotherModule.play();
  };
});

四、CMD

SeaJS 是國內 JS 大神玉伯開發的模塊加載器，基於 SeaJS 的模塊機制，所有 JavaScript 模塊都遵循 CMD（Common Module Definition）模塊定義規範.

CMD 模塊的寫法：

<script src="scripts/sea.js"></script>
<script>
// seajs 的簡單配置
seajs.config({
  base: "./script/",
  alias: {
    "jquery": "script/jquery/3.3.1/jquery.js"
  }
})

// 加載入口模塊
seajs.use("./main")
</script>

// 定義模塊
// utils.js
define(function(require, exports, module) {
  exports.each = function (arr) {
    // 實現代碼 
  };

  exports.log = function (str) {
    // 實現代碼
  };
});

// 輸出模塊
define(function(require, exports, module) {
  var util = require('./util.js');
  
  var a = require('./a'); //在需要時申明，依賴就近
  a.doSomething();
  
  exports.init = function() {
    // 實現代碼
    util.log();
  };
});

CMD 和 AMD 規範的區別：
AMD推崇依賴前置，CMD推崇依賴就近：
AMD 的依賴需要提前定義，加載完後就會執行。
CMD 依賴可以就近書寫，只有在用到某個模塊的時候再去執行相應模塊。
舉個例子：

// main.js
define(function(require, exports, module) {
  console.log("I'm main");
  var mod1 = require("./mod1");
  mod1.say();
  var mod2 = require("./mod2");
  mod2.say();

  return {
    hello: function() {
      console.log("hello main");
    }
  };
});

// mod1.js
define(function() {
  console.log("I'm mod1");
  return {
    say: function() {
      console.log("say: I'm mod1");
    }
  };
});

// mod2.js
define(function() {
  console.log("I'm mod2");
  return {
    say: function() {
      console.log("say: I'm mod2");
    }
  };
});

以上代碼分別用 Require.js 和 Sea.js 執行，打印結果如下：
Require.js:
先執行所有依賴中的代碼

I'm mod1
I'm mod2
I'm main
say: I'm mod1
say: I'm mod2

Sea.js:
用到依賴時，再執行依賴中的代碼

I'm main

I'm mod1
say: I'm mod1
I'm mod2
say: I'm mod2

五、UMD

umd（Universal Module Definition）是 AMD 和 CommonJS 的兼容性處理,提出了跨平臺的解決方案。

(function (root, factory) {
    if (typeof exports === 'object') {
        // commonJS
        module.exports = factory();
    } else if (typeof define === 'function' && define.amd) {
        // AMD
        define(factory);
    } else {
        // 掛載到全局
        root.eventUtil = factory();
    }
})(this, function () {
    function myFunc(){};

    return {
        foo: myFunc
    };
});

應用 UMD 規範的 JS 文件其實就是一個立即執行函數，通過檢驗 JS 環境是否支持 CommonJS 或 AMD 再進行模塊化定義。

六、ES6 Module

CommonJS 和 AMD 規範都只能在運行時確定依賴。而 ES6 在語言層面提出了模塊化方案, ES6 module 模塊編譯時就能確定模塊的依賴關係，以及輸入和輸出的變量。ES6 模塊化這種加載稱爲“編譯時加載”或者靜態加載。

寫法：

// math.js
// 命名導出
export function add(a, b){
    return a + b;
}
export function sub(a, b){
    return a - b;
}
// 命名導入
import { add, sub } from "./math.js";
add(2, 3);
sub(7, 2);

// 默認導出
export default function foo() {
  console.log('foo');
}
// 默認導入
import someModule from "./utils.js";

ES6 模塊的運行機制與 CommonJS 不一樣。JS 引擎對腳本靜態分析的時候，遇到模塊加載命令import，就會生成一個只讀引用。等到腳本真正執行時，再根據這個只讀引用，到被加載的那個模塊裏面去取值。原始值變了，import加載的值也會跟着變。因此，ES6 模塊是動態引用，並且不會緩存值，模塊裏面的變量綁定其所在的模塊。

另，在 webpack 對 ES Module 打包， ES Module 會編譯成 require/exports 來執行的。

總結

JS 的模塊化規範經過了模塊模式、CommonJS、AMD/CMD、ES6 的演進，利用現在常用的 gulp、webpack 打包工具，非常方便我們編寫模塊化代碼。掌握這幾種模塊化規範的區別和聯繫有助於提高代碼的模塊化質量，比如，CommonJS 輸出的是值拷貝，ES6 Module 在靜態代碼解析時輸出只讀接口，AMD 是異步加載，推崇依賴前置，CMD 是依賴就近，延遲執行，在使用到模塊時纔去加載相應的依賴。

@Starbucks 2019/03/10

前言

一、命名空間

二、CommonJS

三、AMD

四、CMD

五、UMD

六、ES6 Module

總結

工作中用到的腳本合集

24-5-18 X

JS模塊化編程

JS異步編程之Promise

JS異步編程之callback

JS專題之繼承

JS專題之垃圾回收

https://yachay.unat.edu.pe/blog/index.php?comment_area=format_blog&comment_component=blog&comment_co

linux以太網驅動總結