🪗 [ECMAScript]25.Module的加载实现

浏览器加载

HTML 网页中，浏览器通过<script>标签加载 JavaScript 脚本。

<script type="application/javascript" src="path/to/myModule.js">
</script>

默认情况下，浏览器是同步加载 JavaScript 脚本，即渲染引擎遇到<script>标签就会停下来，等到执行完脚本，再继续向下渲染。如果是外部脚本，还必须加入脚本下载的时间。 如果脚本体积很大，下载和执行的时间就会很长，因此造成浏览器堵塞，用户会感觉到浏览器“卡死”了，没有任何响应。这显然是很不好的体验，所以浏览器允许脚本异步加载，下面就是两种异步加载的语法。

<script src="path/to/myModule.js" defer></script>
<script src="path/to/myModule.js" async></script>

上面代码中，<script>标签打开defer或async属性，脚本就会异步加载。渲染引擎遇到这一行命令，就会开始下载外部脚本，但不会等它下载和执行，而是直接执行后面的命令。

defer与async的区别是：defer要等到整个页面在内存中正常渲染结束（DOM 结构完全生成，以及其他脚本执行完成），才会执行；async一旦下载完，渲染引擎就会中断渲染，执行这个脚本以后，再继续渲染。一句话，defer是“渲染完再执行”，async是“下载完就执行”。另外，如果有多个defer脚本，会按照它们在页面出现的顺序加载，而多个async脚本是不能保证加载顺序的。

加载规则

浏览器加载 ES6 模块，也使用<script>标签，但是要加入type="module"属性。

<script type="module" src="./foo.js"></script>

浏览器对于带有type="module"的<script>，都是异步加载，不会造成堵塞浏览器，即等到整个页面渲染完，再执行模块脚本，等同于打开了<script>标签的defer属性。

ES6和CommonJS差异

它们有三个重大差异。

Node.js模块加载方法

JavaScript 现在有两种模块。一种是 ES6 模块，简称 ESM；另一种是 CommonJS 模块，简称 CJS。

CommonJS 模块是 Node.js 专用的，与 ES6 模块不兼容。

它们采用不同的加载方案。从 Node.js v13.2 版本开始，Node.js 已经默认打开了 ES6 模块支持。

Node.js 要求 ES6 模块采用.mjs后缀文件名。也就是说，只要脚本文件里面使用import或者export命令，那么就必须采用.mjs后缀名。Node.js 遇到.mjs文件，就认为它是 ES6 模块，默认启用严格模式，不必在每个模块文件顶部指定"use strict"。 如果不希望将后缀名改成.mjs，可以在项目的package.json文件中，指定type字段为module。

{
   "type": "module"
}

pacakge.json的main字段

package.json文件有两个字段可以指定模块的入口文件：main和exports。比较简单的模块，可以只使用main字段，指定模块加载的入口文件。

{
  "type": "module",
  "main": "./src/index.js"
}

上面代码指定项目的入口脚本为./src/index.js，它的格式为 ES6 模块。如果没有type字段，index.js就会被解释为 CommonJS 模块。

packge.json exports 字段

exports字段的优先级高于main字段。它有多种用法。 1. 子目录别名

package.json文件的exports字段可以指定脚本或子目录的别名。

{
  "exports": {
    "./submodule": "./src/submodule.js"
  }
}

// 加载 ./node_modules/es-module-package/src/submodule.js
import submodule from 'es-module-package/submodule';

exports字段的别名如果是.，就代表模块的主入口，优先级高于main字段，并且可以直接简写成exports字段的值。

{
  "exports": {
    ".": "./main.js"
  }
}

// 等同于
{
  "exports": "./main.js"
}

由于exports字段只有支持 ES6 的 Node.js 才认识，所以可以用来兼容旧版本的 Node.js。

{
  "main": "./main-legacy.cjs", // 老版本
  "exports": {
    ".": "./main-modern.cjs" // 新版本
  }
}

利用.这个别名，可以为 ES6 模块和 CommonJS 指定不同的入口。

{
  "type": "module",
  "exports": {
    ".": {
      "require": "./main.cjs", // CommonJS 的入口
      "default": "./main.js" // ES6 的入口
    }
  }
}

// 上面的写法可以简写如下。
{
  "exports": {
    "require": "./main.cjs",
    "default": "./main.js"
  }
}

CommonJS加载ES6module

CommonJS 的require()命令不能加载 ES6 模块，会报错，只能使用import()这个方法加载。 require()不支持 ES6 模块的一个原因是，它是同步加载，而 ES6 模块内部可以使用顶层await命令，导致无法被同步加载。

ES6模块加载CommonJS

ES6 模块的import命令可以加载 CommonJS 模块，但是只能整体加载，不能只加载单一的输出项。

// 正确
import packageMain from 'commonjs-package';

// 报错
import { method } from 'commonjs-package';

这是因为 ES6 模块需要支持静态代码分析，而 CommonJS 模块的输出接口是module.exports，是一个对象，无法被静态分析，所以只能整体加载。

同时支持两种格式的模块

如果原始模块是 CommonJS 格式，那么可以加一个包装层。

import cjsModule from '../index.js';
export const foo = cjsModule.foo;

上面代码先整体输入 CommonJS 模块，然后再根据需要输出具名接口。

你可以把这个文件的后缀名改为.mjs，或者将它放在一个子目录，再在这个子目录里面放一个单独的package.json文件，指明{ type: "module" }。

另一种做法是在package.json文件的exports字段，指明两种格式模块各自的加载入口。

"exports"：{
  "require": "./index.js"，
  "import": "./esm/wrapper.js"
}

内部变量

ES6 模块应该是通用的，同一个模块不用修改，就可以用在浏览器环境和服务器环境。为了达到这个目标，Node.js 规定 ES6 模块之中不能使用 CommonJS 模块的特有的一些内部变量。

首先，就是this关键字。ES6 模块之中，顶层的this指向undefined；CommonJS 模块的顶层this指向当前模块，这是两者的一个重大差异。

其次，以下这些顶层变量在 ES6 模块之中都是不存在的。

CommonJS模块循环加载

CommonJS 输入的是被输出值的拷贝，不是引用。

另外，由于 CommonJS 模块遇到循环加载时，返回的是当前已经执行的部分的值，而不是代码全部执行后的值，两者可能会有差异。

/*---- a.js ----*/
exports.done = false;                            // 1
var b = require('./b.js');                       // 2
console.log('在 a.js 之中，b.done = %j', b.done);// 8
exports.done = true;                             // 9
console.log('a.js 执行完毕');                     // 10

/*---- b.js ----*/
exports.done = false;                           // 3
var a = require('./a.js');                      // 4
console.log('在 b.js 之中，a.done = %j', a.done);// 5
exports.done = true;                            // 6
console.log('b.js 执行完毕');                    // 7 

// 在 b.js 之中，a.done = false
// b.js 执行完毕
// 在 a.js 之中，b.done = true
// a.js 执行完毕

所以输入变量的时候，必须非常小心。

var a = require('a'); // 安全的写法
var foo = require('a').foo; // 危险的写法

exports.good = function (arg) {
  return a.foo('good', arg); // 使用的是 a.foo 的最新值
};

exports.bad = function (arg) {
  return foo('bad', arg); // 使用的是一个部分加载时的值
};

如果发生循环加载，require('a').foo的值很可能后面会被改写，改用require('a')会更保险一点。

ES6模块的循环加载

ES6 处理“循环加载”与 CommonJS 有本质的不同。ES6 模块是动态引用，如果使用import从一个模块加载变量（即import foo from 'foo'），那些变量不会被缓存，而是成为一个指向被加载模块的引用，需要开发者自己保证，真正取值的时候能够取到值。

// a.mjs
import {bar} from './b';   // 1
console.log('a.mjs');
console.log(bar);
export let foo = 'foo';

// b.mjs
import {foo} from './a';   // 2
console.log('b.mjs');      // 3
console.log(foo);          // undefined
export let bar = 'bar';

// b.mjs
// ReferenceError: foo is not defined

首先，执行a.mjs以后，引擎发现它加载了b.mjs，因此会优先执行b.mjs，然后再执行a.mjs。接着，执行b.mjs的时候，已知它从a.mjs输入了foo接口，这时不会去执行a.mjs，而是认为这个接口已经存在了，继续往下执行。执行到第三行console.log(foo)的时候，才发现这个接口根本没定义，因此报错。

解决这个问题的方法，就是让b.mjs运行的时候，foo已经有定义了。这可以通过将foo写成函数来解决。

// a.mjs
import {bar} from './b';
console.log('a.mjs');
console.log(bar());
function foo() { return 'foo' }
export {foo};

// b.mjs
import {foo} from './a';
console.log('b.mjs');
console.log(foo());
function bar() { return 'bar' }
export {bar};

// b.mjs
// foo
// a.mjs
// bar