javascript 模块化开发

一、为什么会有模块化

1. 当一个项目开发的越来越复杂的时候，会遇到一些问题，比如：

命名冲突：当项目由团队进行协作开发的时候，不同开发人员的变量和函数命名可能相同；即使是一个开发，当开发周期比较长的时候，也有可能会忘记之前使用了什么变量，从而导致重复命名，导致命名冲突。
文件依赖：代码重用时，引入js文件的数目可能少了，或者引入的顺序不对，比如使用boostrap的时候，需要引入jQuery，并且jQuery的文件必须要比boostrap的js文件先引入。

2. 当使用模块化开发的时候可以避免以上的问题，并且让开发的效率变高，以及方便后期的维护：

提升开发效率：代码方便重用，别人开发的模块直接拿过来就可以使用，不需要重复开发法类似的功能。
方便后期维护：代码方便重用，别人开发的模块直接拿过来就可以使用，不需要重复开发法类似的功能。

所以总结来说，在生产角度，模块化开发是一种生产方式，这种方式生产效率高，维护成本低。从软件开发角度来说，模块化开发是一种开发模式，写代码的一种方式，开发效率高，方便后期维护。

二、模块化开发的演变过程

1. 全局函数

function add(a , b) {
    return parseFloat(a) + parseFloat(b);
}
function substract(a ,b) {}
function multiply(a ,b) {}
function divide(a ,b) {}

在早期的开发过程中就是将重复的代码封装到函数中，再将一系列的函数放到一个文件中，这种情况下全局函数的方式只能认为的认为它们属于一个模块，但是程序并不能区分哪些函数是同一个模块，如果仅仅从代码的角度来说，这没有任何模块的概念。

存在的问题：

污染了全局变量，无法保证不与其他模块发生变量名冲突。
模块成员之间看不出直接关系。

2. 对象封装-命名空间

var calculator = {
  add: function(a, b) {
    return parseFloat(a) + parseFloat(b);
  },
  subtract: function(a, b) {},
  multiply: function(a, b) {},
  divide: function(a, b) {}
};

通过添加命名空间的形式从某种程度上解决了变量命名冲突的问题，但是并不能从根本上解决命名冲突。不过此时从代码级别可以明显区分出哪些函数属于同一个模块。

存在的问题：

暴露了所有的模块成员，内部状态可以被外部改写，不安全。
命名空间越来越长。

3. 私有公有成员分离

var calculator = (function () {
    // 这里形成一个单独的私有的空间
    // 私有成员的作用：
    //   1、将一个成员私有化
    //   2、抽象公共方法（其他成员中会用到的）
    
    // 私有的转换逻辑
    function convert(input){
        return parseInt(input);
    }

    function add(a, b) {
        return convert(a) + convert(b);
    }
    function subtract(a, b) {}
    function multiply(a, b) {}
    function divide(a, b) {}
    return {
        add : add,
        subtract : subtract,
        multiply : multiply,
        divide : divide
    }
})();

利用此种方式将函数包装成一个独立的作用域，私有空间的变量和函数不会影响到全局作用域。
以返回值的方式得到模块的公共成员，公开公有方法，隐藏私有空间内部的属性、元素，比如注册方法中可能会记录日志。
可以有选择的对外暴露自身成员。
从某种意义上来说，解决了变量命名冲突的问题。

4. 模块的扩展与维护

// 计算模块
(function (calculator) {
    function convert(input) {
        return parseInt(input);
    }
    calculator.add = function(a, b) {
        return convert(a) + convert(b);
    }
    window.calculator = calculator;
})(window.calculator || {});

// 新增需求
(function (calculator) {
    calculator.remain = function (a , b) {
        return a % b;
    }
    window.calculator = calculator;
})(window.calculator || {});
        
alert(calculator.remain(4,3));

利用此种方式，有利于对庞大的模块的子模块划分。
实现了开闭原则：对新增开发，对修改关闭。对于已有文件尽量不要修改，通过添加新文件的方式添加新功能。

5. 第三方依赖的管理

(function (calculator , $) {
    // 依赖函数的参数，是属于模块内部
    // console.log($);
    calculator.remain = function (a , b) {
        return a % b;
    }
    window.calculator = calculator;
})(window.calculator || {} , jQuery);

模块最好要保证模块的职责单一性，最好不要与程序的其他部分直接交互，通过向匿名函数注入依赖项的形式，除了保证模块的独立性，还使模块之间的以来关系变得明显。
　　对于模块的依赖通过自执行函数的参数传入，这样做可以做到依赖抽象，本例中使用的jQuery，而当要使用zepto的时候，只要更换传入的参数即可。
　　原则：高内聚低耦合，模块内相关性高，模块间关联低。

总结：在什么场景下使用模块化开发

业务复杂
重用逻辑非常多
扩展性要求较高

三、模块化规范

服务器端规范主要是CommonJS，node.js用的就是CommonJS规范。
　　客户端规范主要有：AMD（异步模块定义，推崇依赖前置）、CMD（通用模块定义，推崇依赖就近）。AMD规范的实现主要有RequireJS，CMD规范的主要实现有SeaJS。RequireJS在国外用的比较多，SeaJS在国内用的比较多，并且SeaJS的创始人为阿里的玉伯，所以SeaJS在阿里系用的非常广泛，包括京东等大厂也在用SeaJS，我们详细介绍的也是SeaJS。但是SeaJS已经停止维护了，因为在ES6中已经有了模块化的实现，随着ES6的普及，第三方的模块化实现将会慢慢的淘汰（但是这个在国内可能还要很多年）。

四、SeaJs

1. SeaJs简介

SeaJS是一个基于CMD规范实现的模块化开发解决方案。
作者：Alibaba 玉伯
Alibaba 玉伯
特性：
- 简单友好的模块化定义规范。
- 自然直观的代码组织方式。
哲学：一切皆模块

2. 使用步骤

引入sea.js库
定义模块

define(function(require, exports, module){ 模块代码 });

* 暴露接口
- exports
- module.exports
* 依赖模块

require(‘模块id’)

* 启动模块系统

seajs.use(‘模块id’,function( 模块对象 ){ 业务代码 });


#####HelloWorld
* 01-convertor.js
```JavaScript
/**
 * 转换模块，到处成员：convertToNumber
 */
define(function (require, exports, module) {
    exports.convertToNumber = function (input) {
        return parseFloat(input);
    }
});

01-calculator.js

define(function (require, exports, module) {
    // 此处是模块的私有空间，定义模块的私有成员
    // 载入01-convertor模块
    var convertor = require('./01-convertor');
    function add(a, b) {
        return convertor.convertToNumber(a) + convertor.convertToNumber(b);
    }
    exports.add = add;
});

01-helloworld.html

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Title</title>
    <script src="node_modules/seajs/dist/sea.js"></script>
    <script>
        seajs.use('./01-calculator.js', function (calculator) {
            alert(calculator.add(1,2));
        });
    </script>
</head>
<body>
</body>
</html>

3. 定义模块define

先有规范，后有实现
在CMD规范中，一个模块就是一个js文件
define是一个全局函数，用来定义模块
define(factory)
- 对象{}这种方式，外部会直接获取到该对象
- 字符串''同上
- 函数function( require, exports, module ){ // 模块代码 }
  - 注意：为了减少出错，定义函数的时候直接把这三个参数写上

factory为对象、字符串时，表示模块的接口就是该对象、字符串。比如可以如下定义一个 JSON 数据模块：

define({ "foo": "bar" });

也可以通过字符串定义模板模块：

define('I am a template. My name is {{name}}.');

factory为函数时，表示是模块的构造方法。执行该构造方法，可以得到模块向外提供的接口。factory方法在执行时，默认会传入三个参数：require、exports和 module：

define(function(require, exports, module) { // 模块代码});

define define(id?, deps?, factory)

define也可以接受两个以上参数。字符串 id表示模块标识，数组 deps是模块依赖。比如：

define('hello', ['jquery'], function(require, exports, module) { // 模块代码});

id和 deps参数可以省略。省略时，可以通过构建工具自动生成。
　　注意：带 id和 deps参数的 define用法不属于 CMD 规范，而属于 Modules/Transport 规范。

define.cmd `Object`

一个空对象，可用来判定当前页面是否有 CMD 模块加载器：

if (typeof define === "function" && define.cmd) { 
    // 有 Sea.js 等 CMD 模块加载器存在
}

require `Function`

require是 factory函数的第一个参数。

require `require(id)`

require是一个方法，接受模块标识作为唯一参数，用来获取其他模块提供的接口。

define(function(require, exports) { 
  // 获取模块 a 的接口 
  var a = require('./a'); 
  // 调用模块 a 的方法 
  a.doSomething();
});

注意：在开发时，require的书写需要遵循一些简单约定。

require.async `require.async(id, callback?)`

require.async方法用来在模块内部异步加载模块，并在加载完成后执行指定回调。callback参数可选。

define(function(require, exports, module) {
  // 异步加载一个模块，在加载完成时，执行回调
  require.async('./b', function(b) {
    b.doSomething();
  });

  // 异步加载多个模块，在加载完成时，执行回调
  require.async(['./c', './d'], function(c, d) {
    c.doSomething();
    d.doSomething();
  });
});

注意：require是同步往下执行，require.async则是异步回调执行。require.async 一般用来加载可延迟异步加载的模块。

require.resolve `require.resolve(id)`

使用模块系统内部的路径解析机制来解析并返回模块路径。该函数不会加载模块，只返回解析后的绝对路径。

define(function(require, exports) {
  console.log(require.resolve('./b'));
  // ==> http://example.com/path/to/b.js
});

这可以用来获取模块路径，一般用在插件环境或需动态拼接模块路径的场景下。

4. exports 和 module.exports

功能:通过给 exports或module.exports动态的挂载变量、函数或对象,外部会获取到该接口
exports 等价于 module.exports
可以通过多次给exports 挂载属性向外暴露
不能直接给 exports 赋值
如果想暴露单个变量、函数或对象可以通过直接给module.exports 赋值即可

5. exports `Object`

exports是一个对象，用来向外提供模块接口。

define(function(require, exports) {
  // 对外提供 foo 属性
  exports.foo = 'bar';

  // 对外提供 doSomething 方法
  exports.doSomething = function() {};
});

除了给 exports对象增加成员，还可以使用 return直接向外提供接口。

define(function(require) {
  // 通过 return 直接提供接口
  return {
    foo: 'bar',
    doSomething: function() {}
  };
});

如果 return语句是模块中的唯一代码，还可简化为：

define({
  foo: 'bar',
  doSomething: function() {}
});

上面这种格式特别适合定义 JSONP 模块。

特别注意：下面这种写法是错误的！

define(function(require, exports) {
  // 错误用法！！!
  exports = {
    foo: 'bar',
    doSomething: function() {}
  };
});

正确的写法是用 return或者给 module.exports赋值：

define(function(require, exports, module) {
  // 正确写法
  module.exports = {
    foo: 'bar',
    doSomething: function() {}
  };
});

提示：exports 仅仅是 module.exports 的一个引用。在 factory 内部给 exports 重新赋值时，并不会改变 module.exports 的值。因此给 exports 赋值是无效的，不能用来更改模块接口。

6. module `Object`

module是一个对象，上面存储了与当前模块相关联的一些属性和方法。

6.1 module.id `String`

模块的唯一标识。

define('id', [], function(require, exports, module) { 
  // 模块代码
});

上面代码中，define的第一个参数就是模块标识。

6.2 module.uri `String`

根据模块系统的路径解析规则得到的模块绝对路径。

define(function(require, exports, module) {
  console.log(module.uri); 
  // ==> http://example.com/path/to/this/file.js
});

一般情况下（没有在 define 中手写 id 参数时），module.id 的值就是 module.uri，两者完全相同。

6.3 module.dependencies `Array`

dependencies是一个数组，表示当前模块的依赖。

6.4 module. exports `Object`

当前模块对外提供的接口。
　　传给 factory 构造方法的 exports 参数是 module.exports 对象的一个引用。只通过 exports 参数来提供接口，有时无法满足开发者的所有需求。比如当模块的接口是某个类的实例时，需要通过 module.exports 来实现：

define(function(require, exports, module) {
  // exports 是 module.exports 的一个引用
  console.log(module.exports === exports); // true

  // 重新给 module.exports 赋值
  module.exports = new SomeClass();

  // exports 不再等于 module.exports
  console.log(module.exports === exports); // false
});

注意：对 module.exports 的赋值需要同步执行，不能放在回调函数里。下面这样是不行的：

// x.js
define(function(require, exports, module) {
  // 错误用法
  setTimeout(function() {
    module.exports = { a: "hello" };
  }, 0);
});

在 y.js 里有调用到上面的 x.js:

// y.js
define(function(require, exports, module) {
  var x = require('./x');

  // 无法立刻得到模块 x 的属性 a
  console.log(x.a); // undefined
});

7. 小结

这就是 CMD 模块定义规范的所有内容。经常使用的 API 只有 define, require, require.async, exports, module.exports 这五个。其他 API 有个印象就好，在需要时再来查文档，不用刻意去记。

与 RequireJS 的 AMD 规范相比，CMD 规范尽量保持简单，并与 CommonJS 和 Node.js 的 Modules 规范保持了很大的兼容性。通过 CMD 规范书写的模块，可以很容易在 Node.js 中运行

五、CommonJs

其实学完了SeaJs规范之后，CommonJs规范也就差不多会用了，两者非常的相似，并且在node.js中使用起来更简单。

在node.js中直接使用require引包，直接使用exports和module.exports暴露公开成员，并且npm基于CommonJs实现了自动加载和安装依赖。

同样的CommonJs让node.js变得：1、增加内聚性，有助分工协作，2、方便重构，3、提高代码质量

node.js中的实现为：

(function(exports,require,module,__filename,__dirname){
  return module.exports;
});

require

加载模块后会缓存，多次加载后得到同一对象 require('http')
查看模块缓存console.log(require.cache);
查询模块绝对路径 require.resolve('./test.js');
查看单个的模块缓存 require.cache[require.resolve('./test.js')]
删除模块缓存 delete require.cache[require.resolve('./test.js')];

作者：iceman_dev
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來源：简书
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