前端工程-从原理到轮子之JS模块化

目前，一个典型的前端项目技术框架的选型主要包括以下三个方面：

1. JS模块化框架。(Require/Sea/ES6 Module/NEJ)

2. 前端模板框架。(React/Vue/Regular)

3. 状态管理框架。(Flux/Redux)

   系列文章将从上面三个方面来介绍相关原理，并且尝试自己造一个简单的轮子。

本篇介绍的是 JS模块化 。

JS模块化是随着前端技术的发展，前端代码爆炸式增长后，工程化所采取的必然措施。目前模块化的思想分为CommonJS、AMD和CMD。有关三者的区别，大家基本都多少有所了解，而且资料很多，这里就不再赘述。

模块化的核心思想：

1. 拆分 。将js代码按功能逻辑拆分成多个可复用的js代码文件（模块）。

2. 加载 。如何将模块进行加载执行和输出。

3. 注入 。能够将一个js模块的输出注入到另一个js模块中。

4. 依赖管理 。前端工程模块数量众多，需要来管理模块之间的依赖关系。

根据上面的核心思想，可以看出要设计一个模块化工具框架的关键问题有两个：一个是如何将一个模块执行并可以将结果输出注入到另一个模块中；另一个是，在大型项目中模块之间的依赖关系很复杂，如何使模块按正确的依赖顺序进行注入，这就是依赖管理。

下面以具体的例子来实现一个简单的 基于浏览器端 的 AMD 模块化框架（类似NEJ）,对外暴露一个define函数，在回调函数中注入依赖，并返回模块输出。要实现的如下面代码所示。

define([ '/lib/util.js', //绝对路径
'./modal/modal.js', //相对路径
'./modal/modal.html',//文本文件], function(Util, Modal, tpl) { /*
 * 模块逻辑
 */
return Module;
})

1. 模块如何加载和执行

先不考虑一个模块的依赖如何处理。假设一个模块的依赖已经注入，那么如何加载和执行该模块，并输出呢？

在浏览器端，我们可以借助浏览器的 script 标签来实现 JS模块文件 的引入和执行，对于 文本模块文件 则可以直接利用 ajax 请求实现。

具体步骤如下：

• 第一步，获取 模块文件的绝对路径 。

  要在浏览器内加载文件，首先要获得对应模块文件的完整网络绝对地址。由于 a标签 的href属性总是会返回绝对路径，也就是说它具有把相对路径转成绝对路径的能力，所以这里可以利用该特性来获取模块的绝对网络路径。需要指出的是，对于使用相对路径的依赖模块文件，还需要递归先获取当前模块的网络绝对地址，然后和相对路径拼接成完整的绝对地址。代码如下：

var a = document.createElement('a');
a.id = '_defineAbsoluteUrl_';
a.style.display = 'none';document.body.appendChild(a);function getModuleAbsoluteUrl(path) {
a.href = path; return a.href;
}function parseAbsoluteUrl(url, parentDir) { var relativePrefix = '.',
parentPrefix = '..',
result; if (parentDir && url.indexOf(relativePrefix) === 0) { // 以'./'开头的相对路径
return getModuleAbsoluteUrl(parentDir.replace(/[^\/]*$/, '') + url);
} if (parentDir && url.indexOf(parentPrefix) === 0) { // 以'../'开头的相对路径
return getModuleAbsoluteUrl(parentDir.replace(/[\/]*$/, '').replace(/[\/]$/, '').replace(/[^\/]*$/, '') + url);
} return getModuleAbsoluteUrl(url);
}

• 第二步， 加载和执行模块文件 。

对于JS文件，利用 script 标签实现。代码如下：

var head = document.getElementsByTagName('head')[0] || document.body;

function loadJsModule(url) { 
 var script = document.createElement('script');
script.charset = 'utf-8';
script.type = 'text/javascript';
script.onload = script.onreadystatechange = function() { if (!this.readyState || this.readyState === 'loaded' || this.readyState === 'complete') { /*
 * 加载逻辑, callback为define的回调函数, args为所有依赖模块的数组
 * callback.apply(window, args);
 */
script.onload = script.onreadystatechange = null;
} 
};
}

对于文本文件，直接用 ajax 实现。代码如下：

var xhr = window.XMLHttpRequest ? new XMLHttpRequest() : new ActiveXObject('Microsoft.XMLHTTP'),
textContent = '';
xhr.onreadystatechange = function(){ var DONE = 4, OK = 200; if(xhr.readyState === DONE){ if(xhr.status === OK){
textContent = xhr.responseText; // 返回的文本文件
} else{ console.log("Error: "+ xhr.status); // 加载失败
}
}
}
xhr.open('GET', url, true);// url为文本文件的绝对路径xhr.send(null);

2. 模块依赖管理

一个模块的加载过程如下图所示。

• 状态管理

  从上面可以看出，一个模块的加载可能存在以下几种可能的状态。

1. 加载(load)状态，包括未加载(preload)状态、加载(loading)状态和加载完毕(loaded)状态。

2. 正在加载依赖(pending)状态。

3. 模块回调完成(finished)状态。

   因此，需要为每个加载的模块加上状态标志(status)，来识别目前模块的状态。

• 依赖分析

  在模块加载后，我们需要解析出每个模块的绝对路径(path)、依赖模块(deps)和回调函数(callback)，然后也放在模块信息中。模块对象管理逻辑的数据模型如下所示。

  {
  path: 'http://asdas/asda/a.js',
  deps: [{}, {}, {}],
  callback: function(){ },
  status: 'pending'
  }

• 依赖循环

  模块很可能出现循环依赖的情况。也就是a模块和b模块相互依赖。依赖分为 强依赖 和 弱依赖。 强依赖 是指，在模块回调执行时就会使用到的依赖；反之，就是 弱依赖 。对于 强依赖，会造成死锁，这种情况是无法解决的。但 弱依赖 可以通过现将一个空的模块引用注入让一个模块先执行，等依赖模块执行完后，再替换掉就可以了。 强依赖 和 弱依赖 的例子如下：

//强依赖的例子
//A模块
define(['b.js'], function(B) { 
 // 回调执行时需要直接用到依赖模块
B.demo = 1; // 其他逻辑});//B模块define(['a.js'], function(A) { // 回调执行时需要直接用到依赖模块
A.demo = 1; // 其他逻辑});

// 弱依赖的例子
// A模块
define(['b.js'], function(B) { 
 // 回调执行时不会直接执行依赖模块
function test() {
B.demo = 1;
} return {testFunc: test}
});//B模块define(['a.js'], function(A) { // 回调执行时不会直接执行依赖模块
function test() {
A.demo = 1;
} return {testFunc: test}
});

3. 对外暴露define方法

对于define函数，需要遍历所有的未处理js脚本(包括 内联 和 外联 )，然后执行模块的加载。这里对于 内联 和 外联 脚本中的define，要做分别处理。主要原因有两点：

1. 内敛脚本不需要加载操作。

2. 内敛脚本中define的模块的回调输出是不能作为其他模块的依赖的。

var handledScriptList = [];
window.define = function(deps, callback) { var scripts = document.getElementsByTagName('script'),
defineReg = /s*define\s*\(\[.*\]\s*\,\s*function\s*\(.*\)\s*\{/,
script; for (var i = scripts.length - 1; i >= 0; i--) {
script = list[i]; if (handledScriptList.indexOf(script.src) < 0) {
handledScriptList.push(script.src); if (script.innerHTML.search(defineReg) >= 0) { // 内敛脚本直接进行模块依赖检查。
} else { // 外联脚本的首先要监听脚本加载
}
}
}
};

上面就是对实现一个模块化工具所涉及核心问题的描述。