模塊化(CommonJs、AMD、CMD、UMD)發展歷史與優缺點


全文主要整理自摘自《Webpack中文指南》好文,建議直接去看,以下僅對該系列文章中的《歷史發展》篇幅進行備份——也整理了點其他內容

模塊化

模塊化是老生常談了,這里不做闡述。

模塊化管理需要具備:

    1. 定義封裝的模塊。

    2. 定義新模塊對其他模塊的依賴。

    3. 可對其他模塊的引入支持。

要通用,則必須要有規范化,因此一系列的標准應運而生。

現狀

伴隨着移動互聯的大潮,當今越來越多的網站已經從網頁模式進化到了 Webapp 模式。它們運行在現代的高級瀏覽器里,使用 HTML5、 CSS3、 ES6 等更新的技術來開發豐富的功能,網頁已經不僅僅是完成瀏覽的基本需求,並且webapp通常是一個單頁面應用,每一個視圖通過異步的方式加載,這導致頁面初始化和使用過程中會加載越來越多的 JavaScript 代碼,這給前端開發的流程和資源組織帶來了巨大的挑戰。

前端開發和其他開發工作的主要區別,首先是前端是基於多語言、多層次的編碼和組織工作,其次前端產品的交付是基於瀏覽器,這些資源是通過增量加載的方式運行到瀏覽器端,如何在開發環境組織好這些碎片化的代碼和資源,並且保證他們在瀏覽器端快速、優雅的加載和更新,就需要一個模塊化系統,這個理想中的模塊化系統是前端工程師多年來一直探索的難題。

模塊系統的演進

模塊系統主要解決模塊的定義、依賴和導出,先來看看已經存在的模塊系統。

<script>標簽

<script src="module1.js"></script> <script src="module2.js"></script> <script src="libraryA.js"></script> <script src="module3.js"></script> 

這是最原始的 JavaScript 文件加載方式,如果把每一個文件看做是一個模塊,那么他們的接口通常是暴露在全局作用域下,也就是定義在 window 對象中,不同模塊的接口調用都是一個作用域中,一些復雜的框架,會使用命名空間的概念來組織這些模塊的接口,典型的例子如 YUI 庫。

這種原始的加載方式暴露了一些顯而易見的弊端:

  • 全局作用域下容易造成變量沖突
  • 文件只能按照 <script> 的書寫順序進行加載
  • 開發人員必須主觀解決模塊和代碼庫的依賴關系
  • 在大型項目中各種資源難以管理,長期積累的問題導致代碼庫混亂不堪

CommonJS

歷史

  2009年1月,Mozilla 的工程師 Kevin Dangoor 創建了這個項目,當時的名字是 ServerJS。其是以在瀏覽器環境之外構建 JavaScript 生態系統為目標而產生的項目,比如在服務器和桌面環境中。

  2009年8月,這個項目改名為 CommonJS,以顯示其 API 的更廣泛實用性。

  2013年5月,Node.js 的包管理器 NPM 的作者 Isaac Z. Schlueter 說 CommonJS 已經過時,Node.js 的內核開發者已經廢棄了該規范

定義

  服務器端的 Node.js 遵循 CommonJS規范,該規范的核心思想是允許模塊通過 require 方法來同步加載所要依賴的其他模塊,然后通過 exports 或 module.exports 來導出需要暴露的接口。

  require("module");   require("../file.js");   exports.doStuff = function() {};   module.exports = someValue; 

優點:

  • 服務器端模塊便於重用
  • NPM 中已經有將近20萬個可以使用模塊包
  • 簡單並容易使用

缺點:

  • 同步的模塊加載方式不適合在瀏覽器環境中,同步意味着阻塞加載,瀏覽器資源是異步加載的
  • 不能非阻塞的並行加載多個模塊

實現:

  • 服務器端的 Node.js
  • Browserify,瀏覽器端的 CommonJS 實現,可以使用 NPM 的模塊,但是編譯打包后的文件體積可能很大
  • modules-webmake,類似Browserify,還不如 Browserify 靈活
  • wreq,Browserify 的前身

 

AMD

AMD(異步模塊定義)是為瀏覽器環境設計的,因為 CommonJS 模塊系統是同步加載的,當前瀏覽器環境還沒有准備好同步加載模塊的條件。

AMD 定義了一套 JavaScript 模塊依賴異步加載標准,來解決同步加載的問題。

Asynchronous Module Definition 規范其實只有一個主要接口 define(id?, dependencies?, factory),它要在聲明模塊的時候指定所有的依賴 dependencies,並且還要當做形參傳到 factory 中,對於依賴的模塊提前執行,依賴前置。

define("module", ["dep1", "dep2"], function(d1, d2) { return someExportedValue; }); require(["module", "../file"], function(module, file) { /* ... */ }); 

優點:

  • 適合在瀏覽器環境中異步加載模塊
  • 可以並行加載多個模塊

缺點:

  • 提高了開發成本,代碼的閱讀和書寫比較困難,模塊定義方式的語義不順暢
  • 不符合通用的模塊化思維方式,是一種妥協的實現

實現:

CMD

Common Module Definition 規范和 AMD 很相似,盡量保持簡單,並與 CommonJS 和 Node.js 的 Modules 規范保持了很大的兼容性。

define(function(require, exports, module) { var $ = require('jquery'); var Spinning = require('./spinning'); exports.doSomething = ... module.exports = ... }) 

優點:

  • 依賴就近,延遲執行
  • 可以很容易在 Node.js 中運行

缺點:

  • 依賴 SPM 打包,模塊的加載邏輯偏重

實現:

UMD

Universal Module Definition 規范類似於兼容 CommonJS 和 AMD 的語法糖,是模塊定義的跨平台解決方案。

ES6 模塊

EcmaScript6 標准增加了 JavaScript 語言層面的模塊體系定義。ES6 模塊的設計思想,是盡量的靜態化,使得編譯時就能確定模塊的依賴關系,以及輸入和輸出的變量。CommonJS 和 AMD 模塊,都只能在運行時確定這些東西。

import "jquery"; export function doStuff() {} module "localModule" {} 

優點:

  • 容易進行靜態分析
  • 面向未來的 EcmaScript 標准

缺點:

  • 原生瀏覽器端還沒有實現該標准
  • 全新的命令字,新版的 Node.js才支持

實現:

期望的模塊系統

可以兼容多種模塊風格,盡量可以利用已有的代碼,不僅僅只是 JavaScript 模塊化,還有 CSS、圖片、字體等資源也需要模塊化。

前端模塊加載

前端模塊要在客戶端中執行,所以他們需要增量加載到瀏覽器中。

模塊的加載和傳輸,我們首先能想到兩種極端的方式,一種是每個模塊文件都單獨請求,另一種是把所有模塊打包成一個文件然后只請求一次。顯而易見,每個模塊都發起單獨的請求造成了請求次數過多,導致應用啟動速度慢;一次請求加載所有模塊導致流量浪費、初始化過程慢。這兩種方式都不是好的解決方案,它們過於簡單粗暴。

分塊傳輸,按需進行懶加載,在實際用到某些模塊的時候再增量更新,才是較為合理的模塊加載方案。

要實現模塊的按需加載,就需要一個對整個代碼庫中的模塊進行靜態分析、編譯打包的過程。

所有資源都是模塊

在上面的分析過程中,我們提到的模塊僅僅是指JavaScript模塊文件。然而,在前端開發過程中還涉及到樣式、圖片、字體、HTML 模板等等眾多的資源。這些資源還會以各種方言的形式存在,比如 coffeescript、 less、 sass、眾多的模板庫、多語言系統(i18n)等等。

如果他們都可以視作模塊,並且都可以通過require的方式來加載,將帶來優雅的開發體驗,比如:

require("./style.css"); require("./style.less"); require("./template.jade"); require("./image.png"); 

那么如何做到讓 require 能加載各種資源呢?

靜態分析

在編譯的時候,要對整個代碼進行靜態分析,分析出各個模塊的類型和它們依賴關系,然后將不同類型的模塊提交給適配的加載器來處理。比如一個用 LESS 寫的樣式模塊,可以先用 LESS 加載器將它轉成一個CSS 模塊,在通過 CSS 模塊把他插入到頁面的 <style> 標簽中執行。Webpack 就是在這樣的需求中應運而生。

同時,為了能利用已經存在的各種框架、庫和已經寫好的文件,我們還需要一個模塊加載的兼容策略,來避免重寫所有的模塊。

那么接下來,讓我們開始 Webpack 的神奇之旅吧。


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