JavaSript模块化
在了解AMD,CMD规范前,还是需要先来简单地了解下什么是模块化,模块化开发?
模块化是指在解决某一个复杂问题或者一系列的杂糅问题时,依照一种分类的思维把问题进行系统性的分解以之处理。模块化是一种处理复杂系统分解为代码结构更合理,可维护性更高的可管理的模块的方式。可以想象一个巨大的系统代码,被整合优化分割成逻辑性很强的模块时,对于软件是一种何等意义的存在。对于软件行业来说:解耦软件系统的复杂性,使得不管多么大的系统,也可以将管理,开发,维护变得“有理可循”。
还有一些对于模块化一些专业的定义为:模块化是软件系统的属性,这个系统被分解为一组高内聚,低耦合的模块。那么在理想状态下我们只需要完成自己部分的核心业务逻辑代码,其他方面的依赖可以通过直接加载被人已经写好模块进行使用即可。
首先,既然是模块化设计,那么作为一个模块化系统所必须的能力:
1. 定义封装的模块。
2. 定义新模块对其他模块的依赖。
3. 可对其他模块的引入支持。
好了,思想有了,那么总要有点什么来建立一个模块化的规范制度吧,不然各式各样的模块加载方式只会将局搅得更为混乱。那么在JavaScript中出现了一些非传统模块开发方式的规范 CommonJS的模块规范,AMD(Asynchronous Module Definition),CMD(Common Module Definition)等。
AMD 与 RequireJS
AMD
Asynchronous Module Definition,用白话文讲就是 异步模块定义,对于 JSer 来说,异步是再也熟悉不过的词了,所有的模块将被异步加载,模块加载不影响后面语句运行。所有依赖某些模块的语句均放置在回调函数中。
AMD规范定义了一个自由变量或者说是全局变量 define 的函数。
define( id?, dependencies?, factory );
第一个参数 id 为字符串类型,表示了模块标识,为可选参数。若不存在则模块标识应该默认定义为在加载器中被请求脚本的标识。如果存在,那么模块标识必须为顶层的或者一个绝对的标识。
第二个参数,dependencies ,是一个当前模块依赖的,已被模块定义的模块标识的数组字面量。
第三个参数,factory,是一个需要进行实例化的函数或者一个对象。
创建模块标识为 alpha 的模块,依赖于 require, export,和标识为 beta 的模块
-
define("alpha", [ "require", "exports", "beta" ], function( require, exports, beta ){
-
export.verb = function(){
-
return beta.verb();
-
// or:
-
return require("beta").verb();
-
}
-
});
一个返回对象字面量的异步模块
-
define(["alpha"], function( alpha ){
-
return {
-
verb : function(){
-
return alpha.verb() + 1 ;
-
}
-
}
-
});
无依赖模块可以直接使用对象字面量来定义
-
define( {
-
add : function( x, y ){
-
return x + y ;
-
}
-
} );
类似与 CommonJS 方式定义
-
define( function( require, exports, module){
-
var a = require(‘a‘),
-
b = require(‘b‘);
-
-
exports.action = function(){};
-
} );
require();
在 AMD 规范中的 require 函数与一般的 CommonJS中的 require 不同。由于动态检测依赖关系使加载异步,对于基于回调的 require 需求强烈。
局部 与 全局 的require
局部的 require 需要在AMD模式中的 define 工厂函数中传入 require。
-
define( [‘require‘], function( require ){
-
// ...
-
} );
-
or:
-
define( function( require, exports, module ){
-
// ...
-
} );
局部的 require 需要其他特定的 API 来实现。
全局的 require 函数是唯一全局作用域下的变量,像 define一样。全局的 require 并不是规范要求的,但是如果实现全局的 require函数,那么其需要具有与局部 require 函数 一样的以下的限定:
1. 模块标识视为绝对的,而不是相对的对应另一个模块标识。
2. 只有在异步情况下,require的回调方式才被用来作为交互操作使用。因为他不可能在同步的情况下通过 require(String) 从顶层加载模块。
依赖相关的API会开始模块加载。如果需要有互操作的多个加载器,那么全局的 reqiure 应该被加载顶层模块来代替。
-
require(String)
-
define( function( require ){
-
var a = require(‘a‘); // 加载模块a
-
} );
-
-
require(Array, Function)
-
define( function( require ){
-
require( [‘a‘, ‘b‘], function( a,b ){ // 加载模块a b 使用
-
// 依赖 a b 模块的运行代码
-
} );
-
} );
-
-
require.toUrl( Url )
-
define( function( require ){
-
var temp = require.toUrl(‘./temp/a.html‘); // 加载页面
-
} );
RequireJS
RequireJS 是一个前端的模块化管理的工具库,遵循AMD规范,它的作者就是AMD规范的创始人 James Burke。所以说RequireJS是对AMD规范的阐述一点也不为过。
RequireJS 的基本思想为:通过一个函数来将所有所需要的或者说所依赖的模块实现装载进来,然后返回一个新的函数(模块),我们所有的关于新模块的业务代码都在这个函数内部操作,其内部也可无限制的使用已经加载进来的以来的模块。
-
<script data-main=‘scripts/main‘ src=‘scripts/require.js‘></script>
那么scripts下的main.js则是指定的主代码脚本文件,所有的依赖模块代码文件都将从该文件开始异步加载进入执行。
defined用于定义模块,RequireJS要求每个模块均放在独立的文件之中。按照是否有依赖其他模块的情况分为独立模块和非独立模块。
1. 独立模块,不依赖其他模块。直接定义:
-
define({
-
method1: function(){},
-
method2: function(){}
-
});
也等价于
-
define(function(){
-
return{
-
method1: function(){},
-
method2: function(){}
-
}
-
});
2. 非独立模块,对其他模块有依赖。
-
define([ ‘module1‘, ‘module2‘ ], function(m1, m2){
-
...
-
});
或者:
-
define( function( require ){
-
var m1 = require( ‘module1‘ ),
-
m2 = require( ‘module2‘ );
-
...
-
});
简单看了一下RequireJS的实现方式,其 require 实现只不过是将 function 字符串然后提取 require 之后的模块名,将其放入依赖关系之中。
require方法调用模块
在require进行调用模块时,其参数与define类似。
-
require( [‘foo‘, ‘bar‘], function( foo, bar ){
-
foo.func();
-
bar.func();
-
} );
在加载 foo 与 bar 两个模块之后执行回调函数实现具体过程。
当然还可以如之前的例子中的,在define定义模块内部进行require调用模块
-
define( function( require ){
-
var m1 = require( ‘module1‘ ),
-
m2 = require( ‘module2‘ );
-
...
-
});
define 和 require 这两个定义模块,调用模块的方法合称为AMD模式,定义模块清晰,不会污染全局变量,清楚的显示依赖关系。AMD模式可以用于浏览器环境并且允许非同步加载模块,也可以按需动态加载模块。
CMD 与 seaJS
CMD
在CMD中,一个模块就是一个文件,格式为:
define( factory );
全局函数define,用来定义模块。
参数 factory 可以是一个函数,也可以为对象或者字符串。
当 factory 为对象、字符串时,表示模块的接口就是该对象、字符串。
定义JSON数据模块:
-
define({ "foo": "bar" });
通过字符串定义模板模块:
-
define(‘this is {{data}}.‘);
factory 为函数的时候,表示模块的构造方法,执行构造方法便可以得到模块向外提供的接口。
-
define( function(require, exports, module) {
-
// 模块代码
-
});
define( id?, deps?, factory );
define也可以接受两个以上的参数,字符串id为模块标识,数组deps为模块依赖:
-
define( ‘module‘, [‘module1‘, ‘module2‘], function( require, exports, module ){
-
// 模块代码
-
} );
其与 AMD 规范用法不同。
require 是 factory 的第一个参数。
require( id );
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:
-
define(function( require, exports ){
-
var a = require(‘./a‘);
-
a.doSomething();
-
});
require.async( id, callback? );
require是同步往下执行的,需要的异步加载模块可以使用 require.async 来进行加载:
-
define( function(require, exports, module) {
-
require.async(‘.a‘, function(a){
-
a.doSomething();
-
});
-
});
require.resolve( id )
可以使用模块内部的路径机制来返回模块路径,不会加载模块。
exports 是 factory 的第二个参数,用来向外提供模块接口。
-
define(function( require, exports ){
-
exports.foo = ‘bar‘; // 向外提供的属性
-
exports.do = function(){}; // 向外提供的方法
-
});
当然也可以使用 return 直接向外提供接口。
-
define(function( require, exports ){
-
return{
-
foo : ‘bar‘, // 向外提供的属性
-
do : function(){} // 向外提供的方法
-
}
-
});
也可以简化为直接对象字面量的形式:
-
define({
-
foo : ‘bar‘, // 向外提供的属性
-
do : function(){} // 向外提供的方法
-
});
与nodeJS中一样需要注意的是,一下方式是错误的:
-
define(function( require, exports ){
-
exports = {
-
foo : ‘bar‘, // 向外提供的属性
-
do : function(){} // 向外提供的方法
-
}
-
});
需要这么做
-
define(function( require, exports, module ){
-
module.exports = {
-
foo : ‘bar‘, // 向外提供的属性
-
do : function(){} // 向外提供的方法
-
}
-
});
传入的对象引用可以添加属性,一旦赋值一个新的对象,那么值钱传递进来的对象引用就会失效了。开始之初,exports 是作为 module.exports 的一个引用存在,一切行为只有在这个引用上 factory 才得以正常运行,赋值新的对象后就会断开引用,exports就只是一个新的对象引用,对于factory来说毫无意义,就会出错。
module 是factory的第三个参数,为一个对象,上面存储了一些与当前模块相关联的属性与方法。
module.id 为模块的唯一标识。
module.uri 根据模块系统的路径解析规则得到模块的绝对路径。
module.dependencies 表示模块的依赖。
module.exports 当前模块对外提供的接口。
seaJS
sea.js 核心特征:
1. 遵循CMD规范,与NodeJS般的书写模块代码。
2. 依赖自动加载,配置清晰简洁。
兼容 Chrome 3+,Firefox 2+,Safari 3.2+,Opera 10+,IE 5.5+。
seajs.use
用来在页面中加载一个或者多个模块
-
// 加载一个模块
-
seajs.use(‘./a‘);
-
// 加载模块,加载完成时执行回调
-
seajs.use(‘./a‘,function(a){
-
a.doSomething();
-
});
-
// 加载多个模块执行回调
-
seajs.use([‘./a‘,‘./b‘],function(a , b){
-
a.doSomething();
-
b.doSomething();
-
});
其define 与 require 使用方式基本就是CMD规范中的示例。
AMD 与 CMD 区别到底在哪里?
看了以上 AMD,requireJS 与 CMD, seaJS的简单介绍会有点感觉模糊,总感觉较为相似。因为像 requireJS 其并不是只是纯粹的AMD固有思想,其也是有CMD规范的思想,只不过是推荐 AMD规范方式而已, seaJS也是一样。
下面是玉伯对于 AMD 与 CMD 区别的解释:
AMD 是 RequireJS 在推广过程中对模块定义的规范化产出。
CMD 是 SeaJS 在推广过程中对模块定义的规范化产出。
类似的还有 CommonJS Modules/2.0 规范,是 BravoJS 在推广过程中对模块定义的规范化产出还有不少??
这些规范的目的都是为了 JavaScript 的模块化开发,特别是在浏览器端的。
目前这些规范的实现都能达成浏览器端模块化开发的目的。
区别:
1. 对于依赖的模块,AMD 是提前执行,CMD 是延迟执行。不过 RequireJS 从 2.0 开始,也改成可以延迟执行(根据写法不同,处理方式不同)。CMD 推崇 as lazy as possible.
2. CMD 推崇依赖就近,AMD 推崇依赖前置。看代码:
-
// CMD
-
define(function(require, exports, module) {
-
var a = require(‘./a‘)
-
a.doSomething()
-
// 此处略去 100 行
-
var b = require(‘./b‘) // 依赖可以就近书写
-
b.doSomething()
-
// ...
-
})
-
-
// AMD 默认推荐的是
-
define([‘./a‘, ‘./b‘], function(a, b) { // 依赖必须一开始就写好
-
a.doSomething()
-
// 此处略去 100 行
-
b.doSomething()
-
// ...
-
})
虽然 AMD 也支持 CMD 的写法,同时还支持将 require 作为依赖项传递,但 RequireJS 的作者默认是最喜欢上面的写法,也是官方文档里默认的模块定义写法。
3. AMD 的 API 默认是一个当多个用,CMD 的 API 严格区分,推崇职责单一。比如 AMD 里,require 分全局 require 和局部 require,都叫 require。CMD 里,没有全局 require,而是根据模块系统的完备性,提供 seajs.use 来实现模块系统的加载启动。CMD 里,每个 API 都简单纯粹。
4. 还有一些细节差异,具体看这个规范的定义就好,就不多说了。
总结
本文主要是介绍了一下 AMD CMD的规范,顺便简单的讲述了一下 requireJS 与 seaJS。讲的较为笼统,下面的扩展阅读可以更好的帮助你理解模块化以及各个规范。
扩展阅读:
RequireJS和AMD规范 http://javascript.ruanyifeng.com/tool/requirejs.html
知乎 AMD 和 CMD 的区别有哪些? http://www.zhihu.com/question/20351507
其实本文的标题应该是「为什么我不推荐使用 AMD 的 Simplified CommonJS wrapping」,但太长了不好看,为了美观我只能砍掉一截。
它是什么?
为了复用已有的 CommonJS 模块,AMD 规定了 Simplified CommonJS wrapping,然后 RequireJS 实现了它(先后顺序不一定对)。它提供了类似于 CommonJS 的模块定义方式,如下:
define( function (require, exports, module) {
var A = require( ‘a‘ );
return function () {};
});
|
这样,模块的依赖可以像 CommonJS 一样「就近定义」。但就是这个看上去两全其美的做法,给大家带来了很多困扰。
它做了什么?
由于 RequireJS 是最流行的 AMD 加载器,后续讨论都基于 RequireJS 进行。
直接看 RequireJS 这部分逻辑:
if (!deps && isFunction(callback)) {
deps = [];
if (callback.length) {
callback
.toString()
.replace(commentRegExp, ‘‘ )
.replace(cjsRequireRegExp, function (match, dep) {
deps.push(dep);
});
deps = (callback.length === 1 ? [ ‘require‘ ] : [ ‘require‘ , ‘exports‘ , ‘module‘ ]).concat(deps);
}
}
|
可以看到,为了支持 CommonJS Wrapper 这种写法,define 函数里需要做这些事情:
- 通过
factory.toString()
拿到 factory 的源码;
- 去掉源码中的注释(避免匹配到注释掉的依赖模块);
- 通过正则匹配
require
的方式得到依赖信息;
写模块时要把 require
当成保留字。模块加载器和构建工具都要实现上述逻辑。
对于 RequireJS,本文最开始定义的模块,最终会变成:
define([ ‘a‘ ], function (require, exports, module) {
var A = require( ‘a‘ );
return function () {};
});
|
等价于:
define([ ‘a‘ ], function (A) {
return function () {};
});
|
结论是,CommonJS Wrapper 只是书写上兼容了 CommonJS 的写法,模块运行逻辑并不会改变。
AMD 运行策略
AMD 运行时核心思想是「Early Executing」,也就是提前执行依赖。这个好理解:
define([ ‘a‘ , ‘b‘ ], function (A, B) {
return function () {};
});
|
个人觉得,AMD 的这个特性有好有坏:
首先,尽早执行依赖可以尽早发现错误。上面的代码中,假如 a 模块中抛异常,那么 main.js 在调用 factory 方法之前一定会收到错误,factory 不会执行;如果按需执行依赖,结果是:1)没有进入使用 a 模块的分支时,不会发生错误;2)出错时,main.js 的 factory 方法很可能执行了一半。
另外,尽早执行依赖通常可以带来更好的用户体验,也容易产生浪费。例如模块 a 依赖了另外一个需要异步加载数据的模块 b,尽早执行 b 可以让等待时间更短,同时如果 b 最后没被用到,带宽和内存开销就浪费了;这种场景下,按需执行依赖可以避免浪费,但是带来更长的等待时间。
我个人更倾向于 AMD 这种做法。举一个不太恰当的例子:Chrome 和 Firefox 为了更好的体验,对于某些类型的文件,点击下载地址后会询问是否保存,这时候实际上已经开始了下载。有时候等了很久才点确认,会开心地发现文件已经下好;如果点取消,浏览器会取消下载,已下载的部分就浪费了。
了解到 AMD 这个特性后,再来看一段代码:
define( function () {
console.log( ‘require module: mod1‘ );
return {
hello: function () {
console.log( "hello mod1" );
}
};
});
|
define( function () {
console.log( ‘require module: mod2‘ );
return {
hello: function () {
console.log( "hello mod2" );
}
};
});
|
define([ ‘mod1‘ , ‘mod2‘ ], function (mod1, mod2) {
console.log( ‘require module: main‘ );
mod1.hello();
mod2.hello();
return {
hello: function () {
console.log( ‘hello main‘ );
}
};
});
|
< script >
require([‘main‘], function(main) {
main.hello();
});
</ script >
|
在本地测试,通常结果是这样的:
require module: mod1
require module: mod2
require module: main
hello mod1
hello mod2
hello main
|
这个结果符合预期。但是这就是全部吗?用 Fiddler 把 mod1.js 请求 delay 200
再测试,这次输出:
require module: mod2
require module: mod1
require module: main
hello mod1
hello mod2
hello main
|
这是因为 main.js 中 mod1 和 mod2 两个模块并行加载,且加载完就执行,所以前两行输出顺序取决于哪个 js 先加载完。如果一定要让 mod2 在 mod1 之后执行,需要在 define 模块时申明依赖,或者通过 require.config 配置依赖:
require.config({
shim: {
‘mod2‘ : {
deps : [ ‘mod1‘ ]
}
}
});
|
严重问题!
我们再回过头来看 CommonJS Wrapper 会带来什么问题。前面说过,AMD 规范中,上面的 main.js
等价于这样:
define( function (require, exports, module) {
console.log( ‘require module: main‘ );
var mod1 = require( ‘./mod1‘ );
mod1.hello();
var mod2 = require( ‘./mod2‘ );
mod2.hello();
return {
hello: function () {
console.log( ‘hello main‘ );
}
};
});
|
这种「就近」书写的依赖,非常容易让人认为 main.js 执行到对应 require 语句时才执行 mod1 或 mod2,但这是错误的,因为 CommonJS Wrapper 并不会改变 AMD「尽早执行」依赖的本质!
实际上,对于按需执行依赖的加载器,如 SeaJS,上述代码结果一定是:
require module: main
require module: mod1
hello mod1
require module: mod2
hello mod2
hello main
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于是,了解过 CommonJS 或 CMD 模块规范的同学,看到使用 CommonJS Wrapper 方式写的 AMD 模块,容易产生理解偏差,从而误认为 RequireJS 有 bug。
我觉得「尽早执行」或「按需执行」两种策略没有明显的优劣之分,但 AMD 这种「模仿别人写法,却提供不一样的特性」这个做法十分愚蠢。这年头,做自己最重要!
其他问题
还有一个小问题也顺带提下:默认情况下,定义 AMD 模块时通过参数传入依赖列表,简单可依赖。而用了 CommonJS Wrapper 之后,RequireJS 需要通过正则从 factory.toString()
中提取依赖,复杂并容易出错。如 RequireJS 下这段代码会出错:
define( function (require, exports, module) {
‘/*‘ ;
var mod1 = require( ‘mod1‘ ),
mod2 = require( ‘mod2‘ );
‘*/‘ ;
mod1.hello();
});
|
当然,这个因为 RequireJS 的正则没写好,把正常语句当注释给过滤了,SeaJS 用的正则处理上述代码没问题,同时复杂了许多。
虽然实际项目中很难出现上面这样的代码,但如果放弃对脑残的 CommonJS Wrapper 支持后,再写 AMD 加载器就更加简单可靠。例如雨夜带刀同学写的 seed,代码十分简洁;构建工具通常基于字符串分析,仍然需要过滤注释,但可以采用 uglifyjs 压缩等取巧的方法。
考虑到不是每个 AMD Loader 都支持 CommonJS Wrapper,用参数定义依赖也能保证更好的模块通用性。至于「就近」定义依赖,我一直觉得可有可无,我们写 php 或 python 时,include 和 import 都会放在顶部,这样看代码时能一目了然地看到所有依赖,修改起来也方便。