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前端模块化的发展( CommonJS/AMD/ESM )

前端模块化的发展( CommonJS/AMD/ESM )


模块化 commonjs amd esm 前端

自 2009 年 Node.js 诞生，前端先后出现了 CommonJS、AMD、CMD、UMD 和 ES Module 等模块规范，底层规范的发展催生出了一系列工具链的创新，比如 AMD 规范提出时社区诞生的模块加载工具 requireJS，基于 CommonJS 规范的模块打包工具 browserify，还有能让用户提前用上 ES Module 语法的 JS 编译器 Babel、兼容各种模块规范的重量级打包工具 Webpack 以及基于浏览器原生 ES Module 支持而实现的 no-bundle 构建工具 Vite 等等。

前端模块化的发展过程

无模块化标准阶段

早在模块化标准还没有诞生的时候，前端界已经产生了一些模块化的开发手段，如文件划分、命名空间和 IIFE 私有作用域。

1. 文件划分

文件划分方式是最原始的模块化实现，简单来说就是将应用的状态和逻辑分散到不同的文件中，然后通过 HTML 中的 script 来一一引入。

// module-a.js
let data = "data";
// module-b.js
function method() {
  console.log("execute method");
}
// index.html
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
  <head>
    <meta charset="UTF-8" />
    <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge" />
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0" />
    <title>Document</title>
  </head>
  <body>
    <script src="./module-a.js"></script>
    <script src="./module-b.js"></script>
    <script>
      console.log(data);
      method();
    </script>
  </body>
</html>

从中可以看到 module-a 和 module-b 为两个不同的模块，通过两个 script 标签分别引入到 HTML 中，这么做看似是分散了不同模块的状态和运行逻辑，但实际上也隐藏着一些风险因素:

  • 1.模块变量相当于在全局声明和定义，会有变量名冲突的问题。比如 module-b 可能也存在 data 变量，这就会与 module-a 中的变量冲突。

  • 2.由于变量都在全局定义，我们很难知道某个变量到底属于哪些模块，因此也给调试带来了困难。

  • 3.无法清晰地管理模块之间的依赖关系和加载顺序。假如 module-a 依赖 module-b，那么上述 HTML 的 script 执行顺序需要手动调整，不然可能会产生运行时错误。

2. 命名空间

命名空间是模块化的另一种实现手段，它可以解决上述文件划分方式中全局变量定义所带来的一系列问题。

// module-a.js
window.moduleA = {
  data: "moduleA",
  method: function () {
    console.log("execute A's method");
  },
};
// module-b.js
window.moduleB = {
  data: "moduleB",
  method: function () {
    console.log("execute B's method");
  },
};
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
  <head>
    <meta charset="UTF-8" />
    <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge" />
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0" />
    <title>Document</title>
  </head>
  <body>
    <script src="./module-a.js"></script>
    <script src="./module-b.js"></script>
    <script>
      // 此时 window 上已经绑定了 moduleA 和 moduleB
      console.log(moduleA.data);
      moduleB.method();
    </script>
  </body>
</html>

这样一来，每个变量都有自己专属的命名空间，我们可以清楚地知道某个变量到底属于哪个模块，同时也避免全局变量命名的问题。

3. IIFE(立即执行函数)

不过，相比于命名空间的模块化手段，IIFE实现的模块化安全性要更高，对于模块作用域的区分更加彻底。

// module-a.js
(function () {
  let data = "moduleA";
  function method() {
    console.log(data + "execute");
  }
  window.moduleA = {
    method: method,
  };
})();
// module-b.js
(function () {
  let data = "moduleB";
  function method() {
    console.log(data + "execute");
  }
  window.moduleB = {
    method: method,
  };
})();
// index.html
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
  <head>
    <meta charset="UTF-8" />
    <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge" />
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0" />
    <title>Document</title>
  </head>
  <body>
    <script src="./module-a.js"></script>
    <script src="./module-b.js"></script>
    <script>
      // 此时 window 上已经绑定了 moduleA 和 moduleB
      console.log(moduleA.data);
      moduleB.method();
    </script>
  </body>
</html>

我们知道，每个IIFE 即立即执行函数都会创建一个私有的作用域，在私有作用域中的变量外界是无法访问的，只有模块内部的方法才能访问。拿上述的module-a来说:

// module-a.js
(function () {
  let data = "moduleA";
  function method() {
    console.log(data + "execute");
  }
  window.moduleA = {
    method: method,
  };
})();

对于其中的 data 变量，我们只能在模块内部的 method 函数中通过闭包访问，而在其它模块中无法直接访问。这就是模块私有成员功能，避免模块私有成员被其他模块非法篡改，相比于命名空间的实现方式更加安全。

但实际上，无论是命名空间还是 IIFE，都是为了解决全局变量所带来的命名冲突及作用域不明确的问题，也就是在文件划分方式中所总结的问题 1 和问题 2，而并没有真正解决另外一个问题——模块加载。如果模块间存在依赖关系，那么 script 标签的加载顺序就需要受到严格的控制，一旦顺序不对，则很有可能产生运行时 Bug。

而随着前端工程的日益庞大，各个模块之间相互依赖已经是非常常见的事情，模块加载的需求已经成为了业界刚需，而以上的几种非标准模块化手段不能满足这个需求，因此我们需要指定一个行业标准去统一前端代码的模块化。

不过前端的模块化规范统一也经历了漫长的发展阶段，即便是到现在也没有实现完全的统一。接下来，我们就来熟悉一下业界主流的三大模块规范: CommonJS、AMD 和 ES Module。

CommonJS 规范

CommonJS 是业界最早正式提出的 JavaScript 模块规范，主要用于服务端，随着 Node.js 越来越普及，这个规范也被业界广泛应用。对于模块规范而言，一般会包含 2 方面内容:

  • 统一的模块化代码规范
  • 实现自动加载模块的加载器(也称 loader) 举个例子：
// module-a.js
var data = "hello world";
function getData() {
  return data;
}
module.exports = {
  getData,
};

// index.js
const { getData } = require("./module-a.js");
console.log(getData());

代码中使用 require 来导入一个模块，用 module.exports 来导出一个模块。实际上 Node.js 内部会有相应的 loader 转译模块代码，最后模块代码会被处理成下面这样:

(function (exports, require, module, __filename, __dirname) {
  // 执行模块代码
  // 返回 exports 对象
});

对 CommonJS 而言，一方面它定义了一套完整的模块化代码规范，另一方面 Node.js 为之实现了自动加载模块的 loader，看上去是一个很不错的模块规范，但也存在一些问题:

  1. 模块加载器由 Node.js 提供，依赖了 Node.js 本身的功能实现，比如文件系统，如果 CommonJS 模块直接放到浏览器中是无法执行的。当然, 业界也产生了 browserify 这种打包工具来支持打包 CommonJS 模块，从而顺利在浏览器中执行，相当于社区实现了一个第三方的 loader(就是写代码的时候使用 CommonJs 规范，然后通过 browserify 打包后的 bundle 可以在浏览器内运行)。

  2. CommonJS 本身约定以同步的方式进行模块加载，这种加载机制放在服务端是没问题的，一来模块都在本地，不需要进行网络 IO，二来只有服务启动时才会加载模块，而服务通常启动后会一直运行，所以对服务的性能并没有太大的影响。但如果这种加载机制放到浏览器端，会带来明显的性能问题。它会产生大量同步的模块请求，浏览器要等待响应返回后才能继续解析模块。也就是说，模块请求会造成浏览器 JS 解析过程的阻塞，导致页面加载速度缓慢。

总之，CommonJS 是一个不太适合在浏览器中运行的模块规范。因此，业界也设计出了全新的规范来作为浏览器端的模块标准，最知名的要数 AMD 了。

AMD 规范

AMD 全称为Asynchronous Module Definition，即异步模块定义规范。模块根据这个规范，在浏览器环境中会被异步加载，而不会像 CommonJS 规范进行同步加载，也就不会产生同步请求导致的浏览器解析过程阻塞的问题了。

// main.js
define(["./print"], function (printModule) {
  printModule.print("main");
});

// print.js
define(function () {
  return {
    print: function (msg) {
      console.log("print " + msg);
    },
  };
});

在 AMD 规范当中，我们可以通过 define 去定义或加载一个模块，比如上面的 main 模块和print模块，如果模块需要导出一些成员需要通过在定义模块的函数中 return 出去(参考 print 模块)，如果当前模块依赖了一些其它的模块则可以通过 define 的第一个参数来声明依赖(参考main模块)，这样模块的代码执行之前浏览器会先加载依赖模块。

也可以使用 require 关键字来加载一个模块，如:

// module-a.js
require(["./print.js"], function (printModule) {
  printModule.print("module-a");
});

不过 require 与 define 的区别在于前者只能加载模块，而不能定义一个模块。

由于没有得到浏览器的原生支持，AMD 规范需要由第三方的 loader 来实现，最经典的就是 requireJS 库了，它完整实现了 AMD 规范，至今仍然有不少项目在使用。

不过 AMD 规范使用起来稍显复杂，代码阅读和书写都比较困难。因此，这个规范并不能成为前端模块化的终极解决方案，仅仅是社区中提出的一个妥协性的方案。

同期出现的规范当中也有 CMD 规范，这个规范是由淘宝出品的SeaJS实现的，解决的问题和 AMD 一样。不过随着社区的不断发展，SeaJS 已经被 requireJS 兼容了。

当然，还有 UMD (Universal Module Definition) 规范，其实它并不算一个新的规范，只是兼容 AMD 和 CommonJS 的一个模块化方案，可以同时运行在浏览器和 Node.js 环境。顺便提一句，后面将要介绍的 ES Module 也具备这种跨平台的能力。

ES6 Module

ES6 Module 也被称作 ES Module(或 ESM)， 是由 ECMAScript 官方提出的模块化规范，作为一个官方提出的规范，ES Module 已经得到了现代浏览器的内置支持。在现代浏览器中，如果在 HTML 中加入含有 type=“module”属性的 script 标签，那么浏览器会按照 ES Module 规范来进行依赖加载和模块解析，这也是 Vite 在开发阶段实现 no-bundle 的原因，由于模块加载的任务交给了浏览器，即使不打包也可以顺利运行模块代码。

在 Caniuse 上，也已经有 95%以上的浏览器份额支持了 ES Module。

不仅如此，一直以 CommonJS 作为模块标准的 Node.js 也紧跟 ES Module 的发展步伐，从 12.20 版本开始正式支持原生 ES Module。也就是说，如今 ES Module 能够同时在浏览器与 Node.js 环境中执行，拥有天然的跨平台能力。

举个例子

// main.js
import { methodA } from "./module-a.js";
methodA();

//module-a.js
const methodA = () => {
  console.log("a");
};

export { methodA };
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
  <head>
    <meta charset="UTF-8" />
    <link rel="icon" type="image/svg+xml" href="/src/favicon.svg" />
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0" />
    <title>Vite App</title>
  </head>
  <body>
    <div id="root"></div>
    <script type="module" src="./main.js"></script>
  </body>
</html>

如果在 Node.js 环境中，可以在package.json中声明type: "module"属性:

// package.json
{
  "type": "module"
}

然后 Node.js 便会默认以 ES Module 规范去解析模块:

node main.js
// 打印 a

同时在 Node.js 中，即使是在 CommonJS 模块里面，也可以通过 import 方法顺利加载 ES 模块，如下所示:

async function func() {
  // 加载一个 ES 模块
  // 文件名后缀需要是 mjs
  const { a } = await import("./module-a.mjs");
  console.log(a);
}

func();

module.exports = {
  func,
};
© 2025 Niko Xie