es6模塊的原理是什么

這篇文章主要講解了“es6模塊的原理是什么”，文中的講解內容簡單清晰，易于學習與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學習“es6模塊的原理是什么”吧！

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。ES6模塊不是對象，而是通過export命令顯式指定輸出的代碼，再通過import命令輸入。由于ES6模塊是編譯時加載，使得靜態分析成為可能；有了它就能進一步拓寬JS的語法，比如引入宏和類型檢驗這些只能靠靜態分析實現的功能。

1. 概述

歷史上，JavaScript 一直沒有模塊（module）體系，無法將一個大程序拆分成互相依賴的小文件，再用簡單的方法拼裝起來。其他語言都有這項功能，比如 Ruby 的 require 、Python 的 import ，甚至就連 CSS 都有 @import ，但是 JavaScript 任何這方面的支持都沒有，這對開發大型的、復雜的項目形成了巨大障礙。

在 ES6 之前，社區制定了一些模塊加載方案，最主要的有CommonJS和AMD兩種。前者用于服務器，后者用于瀏覽器。ES6 在語言標準的層面上，實現了模塊功能，而且實現得相當簡單，完全可以取代 CommonJS 和 AMD 規范，成為瀏覽器和服務器通用的模塊解決方案。

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。比如，CommonJS 模塊就是對象，輸入時必須查找對象屬性。

// CommonJS模塊
let { stat, exists, readfile } = require('fs');


// 等同于
let _fs = require('fs');
let stat = _fs.stat;
let exists = _fs.exists;
let readfile = _fs.readfile;

上面代碼的實質是整體加載 fs 模塊（即加載 fs 的所有方法），生成一個對象（ _fs ），然后再從這個對象上面讀取 3 個方法。這種加載稱為“運行時加載”，因為只有運行時才能得到這個對象，導致完全沒辦法在編譯時做“靜態優化”。

ES6 模塊不是對象，而是通過 export 命令顯式指定輸出的代碼，再通過 import 命令輸入。

// ES6模塊
import { stat, exists, readFile } from 'fs';

上面代碼的實質是從 fs 模塊加載 3 個方法，其他方法不加載。這種加載稱為“編譯時加載”或者靜態加載，即 ES6 可以在編譯時就完成模塊加載，效率要比 CommonJS 模塊的加載方式高。當然，這也導致了沒法引用 ES6 模塊本身，因為它不是對象。

由于 ES6 模塊是編譯時加載，使得靜態分析成為可能。有了它，就能進一步拓寬 JavaScript 的語法，比如引入宏（macro）和類型檢驗（type system）這些只能靠靜態分析實現的功能。

除了靜態加載帶來的各種好處，ES6 模塊還有以下好處。

• 不再需要 UMD 模塊格式了，將來服務器和瀏覽器都會支持 ES6 模塊格式。目前，通過各種工具庫，其實已經做到了這一點。

• 將來瀏覽器的新 API 就能用模塊格式提供，不再必須做成全局變量或者 navigator 對象的屬性。

• 不再需要對象作為命名空間（比如 Math 對象），未來這些功能可以通過模塊提供。

2. 嚴格模式

ES6 的模塊自動采用嚴格模式，不管你有沒有在模塊頭部加上 "use strict"; 。

嚴格模式主要有以下限制。

• 變量必須聲明后再使用

• 函數的參數不能有同名屬性，否則報錯

• 不能使用 with 語句

• 不能對只讀屬性賦值，否則報錯

• 不能使用前綴 0 表示八進制數，否則報錯

• 不能刪除不可刪除的屬性，否則報錯

• 不能刪除變量 delete prop ，會報錯，只能刪除屬性 delete global[prop]

• eval 不會在它的外層作用域引入變量

• eval 和 arguments 不能被重新賦值

• arguments 不會自動反映函數參數的變化

• 不能使用 arguments.callee

• 不能使用 arguments.caller

• 禁止 this 指向全局對象

• 不能使用 fn.caller 和 fn.arguments 獲取函數調用的堆棧

• 增加了保留字（比如 protected 、 static 和 interface ）

上面這些限制，模塊都必須遵守。由于嚴格模式是 ES5 引入的，不屬于 ES6，所以請參閱相關 ES5 書籍，本書不再詳細介紹了。

其中，尤其需要注意 this 的限制。ES6 模塊之中，頂層的 this 指向 undefined ，即不應該在頂層代碼使用 this 。

3. export 命令

模塊功能主要由兩個命令構成：export和import 。 export 命令用于規定模塊的對外接口， import 命令用于輸入其他模塊提供的功能。

一個模塊就是一個獨立的文件。該文件內部的所有變量，外部無法獲取。如果你希望外部能夠讀取模塊內部的某個變量，就必須使用 export 關鍵字輸出該變量。下面是一個 JS 文件，里面使用 export 命令輸出變量。

// profile.js
export var firstName = 'Michael';
export var lastName = 'Jackson';
export var year = 1958;

上面代碼是 profile.js 文件，保存了用戶信息。ES6 將其視為一個模塊，里面用 export 命令對外部輸出了三個變量。

export 的寫法，除了像上面這樣，還有另外一種。

// profile.js
var firstName = 'Michael';
var lastName = 'Jackson';
var year = 1958;


export { firstName, lastName, year };

上面代碼在 export 命令后面，使用大括號指定所要輸出的一組變量。它與前一種寫法（直接放置在 var 語句前）是等價的，但是應該優先考慮使用這種寫法。因為這樣就可以在腳本尾部，一眼看清楚輸出了哪些變量。

export 命令除了輸出變量，還可以輸出函數或類（class）。

export function multiply(x, y) {
  return x * y;
};

上面代碼對外輸出一個函數 multiply 。

通常情況下， export 輸出的變量就是本來的名字，但是可以使用 as 關鍵字重命名。

function v1() { ... }
function v2() { ... }


export {
  v1 as streamV1,
  v2 as streamV2,
  v2 as streamLatestVersion
};

上面代碼使用 as 關鍵字，重命名了函數 v1 和 v2 的對外接口。重命名后， v2 可以用不同的名字輸出兩次。

需要特別注意的是， export 命令規定的是對外的接口，必須與模塊內部的變量建立一一對應關系。

// 報錯
export 1;


// 報錯
var m = 1;
export m;

上面兩種寫法都會報錯，因為沒有提供對外的接口。第一種寫法直接輸出 1，第二種寫法通過變量 m ，還是直接輸出 1。 1 只是一個值，不是接口。正確的寫法是下面這樣。

// 寫法一
export var m = 1;


// 寫法二
var m = 1;
export {m};


// 寫法三
var n = 1;
export {n as m};

上面三種寫法都是正確的，規定了對外的接口 m 。其他腳本可以通過這個接口，取到值 1 。它們的實質是，在接口名與模塊內部變量之間，建立了一一對應的關系。

同樣的， function 和 class 的輸出，也必須遵守這樣的寫法。

// 報錯
function f() {}
export f;


// 正確
export function f() {};


// 正確
function f() {}
export {f};

另外， export 語句輸出的接口，與其對應的值是動態綁定關系，即通過該接口，可以取到模塊內部實時的值。

export var foo = 'bar';
setTimeout(() => foo = 'baz', 500);

上面代碼輸出變量 foo ，值為 bar ，500 毫秒之后變成 baz 。

這一點與 CommonJS 規范完全不同。CommonJS 模塊輸出的是值的緩存，不存在動態更新。

最后， export 命令可以出現在模塊的任何位置，只要處于模塊頂層就可以。如果處于塊級作用域內，就會報錯，下一節的 import 命令也是如此。這是因為處于條件代碼塊之中，就沒法做靜態優化了，違背了 ES6 模塊的設計初衷。

function foo() {
  export default 'bar' // SyntaxError
}
foo()

上面代碼中， export 語句放在函數之中，結果報錯。

4. import 命令

使用export 命令定義了模塊的對外接口以后，其他JS文件就可以通過import命令加載這個模塊。

// main.js
import { firstName, lastName, year } from './profile.js';


function setName(element) {
  element.textContent = firstName + ' ' + lastName;
}

上面代碼的 import 命令，用于加載 profile.js 文件，并從中輸入變量。 import 命令接受一對大括號，里面指定要從其他模塊導入的變量名。大括號里面的變量名，必須與被導入模塊（ profile.js ）對外接口的名稱相同。

如果想為輸入的變量重新取一個名字， import 命令要使用 as 關鍵字，將輸入的變量重命名。

import { lastName as surname } from './profile.js';

import 命令輸入的變量都是只讀的，因為它的本質是輸入接口。也就是說，不允許在加載模塊的腳本里面，改寫接口。

import {a} from './xxx.js'


a = {}; // Syntax Error : 'a' is read-only;

上面代碼中，腳本加載了變量 a ，對其重新賦值就會報錯，因為 a 是一個只讀的接口。但是，如果 a 是一個對象，改寫 a 的屬性是允許的。

import {a} from './xxx.js'


a.foo = 'hello'; // 合法操作

上面代碼中， a 的屬性可以成功改寫，并且其他模塊也可以讀到改寫后的值。不過，這種寫法很難查錯，建議凡是輸入的變量，都當作完全只讀，不要輕易改變它的屬性。

import 后面的 from 指定模塊文件的位置，可以是相對路徑，也可以是絕對路徑， .js 后綴可以省略。如果只是模塊名，不帶有路徑，那么必須有配置文件，告訴 JavaScript 引擎該模塊的位置。

import {myMethod} from 'util';

上面代碼中， util 是模塊文件名，由于不帶有路徑，必須通過配置，告訴引擎怎么取到這個模塊。

注意， import 命令具有提升效果，會提升到整個模塊的頭部，首先執行。

foo();


import { foo } from 'my_module';

上面的代碼不會報錯，因為 import 的執行早于 foo 的調用。這種行為的本質是， import 命令是編譯階段執行的，在代碼運行之前。

由于 import 是靜態執行，所以不能使用表達式和變量，這些只有在運行時才能得到結果的語法結構。

// 報錯
import { 'f' + 'oo' } from 'my_module';


// 報錯
let module = 'my_module';
import { foo } from module;


// 報錯
if (x === 1) {
  import { foo } from 'module1';
} else {
  import { foo } from 'module2';
}

上面三種寫法都會報錯，因為它們用到了表達式、變量和 if 結構。在靜態分析階段，這些語法都是沒法得到值的。

最后， import 語句會執行所加載的模塊，因此可以有下面的寫法。

import 'lodash';

上面代碼僅僅執行 lodash 模塊，但是不輸入任何值。

如果多次重復執行同一句 import 語句，那么只會執行一次，而不會執行多次。

import 'lodash';
import 'lodash';

上面代碼加載了兩次 lodash ，但是只會執行一次。

import { foo } from 'my_module';
import { bar } from 'my_module';


// 等同于
import { foo, bar } from 'my_module';

上面代碼中，雖然 foo 和 bar 在兩個語句中加載，但是它們對應的是同一個 my_module 實例。也就是說， import 語句是 Singleton 模式。

目前階段，通過 Babel 轉碼，CommonJS 模塊的 require 命令和 ES6 模塊的 import 命令，可以寫在同一個模塊里面，但是最好不要這樣做。因為 import 在靜態解析階段執行，所以它是一個模塊之中最早執行的。下面的代碼可能不會得到預期結果。

require('core-js/modules/es6.symbol');
require('core-js/modules/es6.promise');
import React from 'React';

5. 模塊的整體加載

除了指定加載某個輸出值，還可以使用整體加載，即用星號（ * ）指定一個對象，所有輸出值都加載在這個對象上面。

下面是一個 circle.js 文件，它輸出兩個方法 area 和 circumference 。

// circle.js


export function area(radius) {
  return Math.PI * radius * radius;
}


export function circumference(radius) {
  return 2 * Math.PI * radius;
}

現在，加載這個模塊。

// main.js


import { area, circumference } from './circle';


console.log('圓面積：' + area(4));
console.log('圓周長：' + circumference(14));

上面寫法是逐一指定要加載的方法，整體加載的寫法如下。

import * as circle from './circle';


console.log('圓面積：' + circle.area(4));
console.log('圓周長：' + circle.circumference(14));

注意，模塊整體加載所在的那個對象（上例是 circle ），應該是可以靜態分析的，所以不允許運行時改變。下面的寫法都是不允許的。

import * as circle from './circle';


// 下面兩行都是不允許的
circle.foo = 'hello';
circle.area = function () {};

6. export default 命令

從前面的例子可以看出，使用 import 命令的時候，用戶需要知道所要加載的變量名或函數名，否則無法加載。但是，用戶肯定希望快速上手，未必愿意閱讀文檔，去了解模塊有哪些屬性和方法。

為了給用戶提供方便，讓他們不用閱讀文檔就能加載模塊，就要用到 export default 命令，為模塊指定默認輸出。

// export-default.js
export default function () {
  console.log('foo');
}

上面代碼是一個模塊文件 export-default.js ，它的默認輸出是一個函數。

其他模塊加載該模塊時， import 命令可以為該匿名函數指定任意名字。

// import-default.js
import customName from './export-default';
customName(); // 'foo'

上面代碼的 import 命令，可以用任意名稱指向 export-default.js 輸出的方法，這時就不需要知道原模塊輸出的函數名。需要注意的是，這時 import 命令后面，不使用大括號。

export default 命令用在非匿名函數前，也是可以的。

// export-default.js
export default function foo() {
  console.log('foo');
}


// 或者寫成


function foo() {
  console.log('foo');
}


export default foo;

上面代碼中， foo 函數的函數名 foo ，在模塊外部是無效的。加載的時候，視同匿名函數加載。

下面比較一下默認輸出和正常輸出。

// 第一組
export default function crc32() { // 輸出
  // ...
}


import crc32 from 'crc32'; // 輸入


// 第二組
export function crc32() { // 輸出
  // ...
};


import {crc32} from 'crc32'; // 輸入

上面代碼的兩組寫法，第一組是使用 export default 時，對應的 import 語句不需要使用大括號；第二組是不使用 export default 時，對應的 import 語句需要使用大括號。

export default 命令用于指定模塊的默認輸出。顯然，一個模塊只能有一個默認輸出，因此 export default 命令只能使用一次。所以，import命令后面才不用加大括號，因為只可能唯一對應 export default 命令。

本質上， export default 就是輸出一個叫做 default 的變量或方法，然后系統允許你為它取任意名字。所以，下面的寫法是有效的。

// modules.js
function add(x, y) {
  return x * y;
}
export {add as default};
// 等同于
// export default add;


// app.js
import { default as foo } from 'modules';
// 等同于
// import foo from 'modules';

正是因為 export default 命令其實只是輸出一個叫做 default 的變量，所以它后面不能跟變量聲明語句。

// 正確
export var a = 1;


// 正確
var a = 1;
export default a;


// 錯誤
export default var a = 1;

上面代碼中， export default a 的含義是將變量 a 的值賦給變量 default 。所以，最后一種寫法會報錯。

同樣地，因為 export default 命令的本質是將后面的值，賦給 default 變量，所以可以直接將一個值寫在 export default 之后。

// 正確
export default 42;


// 報錯
export 42;

上面代碼中，后一句報錯是因為沒有指定對外的接口，而前一句指定對外接口為 default 。

有了 export default 命令，輸入模塊時就非常直觀了，以輸入 lodash 模塊為例。

import _ from 'lodash';

如果想在一條 import 語句中，同時輸入默認方法和其他接口，可以寫成下面這樣。

import _, { each, forEach } from 'lodash';

對應上面代碼的 export 語句如下。

export default function (obj) {
  // ···
}


export function each(obj, iterator, context) {
  // ···
}


export { each as forEach };

上面代碼的最后一行的意思是，暴露出 forEach 接口，默認指向 each 接口，即 forEach 和 each 指向同一個方法。

export default 也可以用來輸出類。

// MyClass.js
export default class { ... }


// main.js
import MyClass from 'MyClass';
let o = new MyClass();

7. export 與 import 的復合寫法

如果在一個模塊之中，先輸入后輸出同一個模塊， import 語句可以與export 語句寫在一起。

export { foo, bar } from 'my_module';


// 可以簡單理解為
import { foo, bar } from 'my_module';
export { foo, bar };

上面代碼中， export 和 import 語句可以結合在一起，寫成一行。但需要注意的是，寫成一行以后， foo 和 bar 實際上并沒有被導入當前模塊，只是相當于對外轉發了這兩個接口，導致當前模塊不能直接使用 foo 和 bar 。

模塊的接口改名和整體輸出，也可以采用這種寫法。

// 接口改名
export { foo as myFoo } from 'my_module';


// 整體輸出
export * from 'my_module';

默認接口的寫法如下。

export { default } from 'foo';

具名接口改為默認接口的寫法如下。

export { es6 as default } from './someModule';


// 等同于
import { es6 } from './someModule';
export default es6;

同樣地，默認接口也可以改名為具名接口。

export { default as es6 } from './someModule';

ES2020 之前，有一種 import 語句，沒有對應的復合寫法。

import * as someIdentifier from "someModule";

ES2020補上了這個寫法。

export * as ns from "mod";


// 等同于
import * as ns from "mod";
export {ns};

8. 模塊的繼承

模塊之間也可以繼承。

假設有一個 circleplus 模塊，繼承了 circle 模塊。

// circleplus.js


export * from 'circle';
export var e = 2.71828182846;
export default function(x) {
  return Math.exp(x);
}

上面代碼中的 export ，表示再輸出 circle 模塊的所有屬性和方法。注意， export 命令會忽略 circle 模塊的 default 方法。然后，上面代碼又輸出了自定義的 e 變量和默認方法。

這時，也可以將 circle 的屬性或方法，改名后再輸出。

// circleplus.js


export { area as circleArea } from 'circle';

上面代碼表示，只輸出 circle 模塊的 area 方法，且將其改名為 circleArea 。

加載上面模塊的寫法如下。

// main.js


import * as math from 'circleplus';
import exp from 'circleplus';
console.log(exp(math.e));

上面代碼中的 import exp 表示，將 circleplus 模塊的默認方法加載為 exp 方法。

9. 跨模塊常量

本書介紹 const 命令的時候說過， const 聲明的常量只在當前代碼塊有效。如果想設置跨模塊的常量（即跨多個文件），或者說一個值要被多個模塊共享，可以采用下面的寫法。

// constants.js 模塊
export const A = 1;
export const B = 3;
export const C = 4;


// test1.js 模塊
import * as constants from './constants';
console.log(constants.A); // 1
console.log(constants.B); // 3


// test2.js 模塊
import {A, B} from './constants';
console.log(A); // 1
console.log(B); // 3

如果要使用的常量非常多，可以建一個專門的 constants 目錄，將各種常量寫在不同的文件里面，保存在該目錄下。

// constants/db.js
export const db = {
  url: 'http://my.couchdbserver.local:5984',
  admin_username: 'admin',
  admin_password: 'admin password'
};


// constants/user.js
export const users = ['root', 'admin', 'staff', 'ceo', 'chief', 'moderator'];

然后，將這些文件輸出的常量，合并在 index.js 里面。

// constants/index.js
export {db} from './db';
export {users} from './users';

使用的時候，直接加載 index.js 就可以了。

// script.js
import {db, users} from './constants/index';

10. import()

簡介

前面介紹過，import命令會被JavaScript 引擎靜態分析，先于模塊內的其他語句執行（ import 命令叫做“連接” binding 其實更合適）。所以，下面的代碼會報錯。

// 報錯
if (x === 2) {
  import MyModual from './myModual';
}

上面代碼中，引擎處理 import 語句是在編譯時，這時不會去分析或執行 if 語句，所以 import 語句放在 if 代碼塊之中毫無意義，因此會報句法錯誤，而不是執行時錯誤。也就是說， import 和 export 命令只能在模塊的頂層，不能在代碼塊之中（比如，在 if 代碼塊之中，或在函數之中）。

這樣的設計，固然有利于編譯器提高效率，但也導致無法在運行時加載模塊。在語法上，條件加載就不可能實現。如果 import 命令要取代 Node 的 require 方法，這就形成了一個障礙。因為 require 是運行時加載模塊， import 命令無法取代 require 的動態加載功能。

const path = './' + fileName;
const myModual = require(path);

上面的語句就是動態加載， require 到底加載哪一個模塊，只有運行時才知道。 import 命令做不到這一點。

ES2020提案 引入 import() 函數，支持動態加載模塊。

import(specifier)

上面代碼中， import 函數的參數 specifier ，指定所要加載的模塊的位置。 import 命令能夠接受什么參數， import() 函數就能接受什么參數，兩者區別主要是后者為動態加載。

import() 返回一個 Promise 對象。下面是一個例子。

const main = document.querySelector('main');


import( ./section-modules/${someVariable}.js )
  .then(module => {
    module.loadPageInto(main);
  })
  .catch(err => {
    main.textContent = err.message;
  });

import() 函數可以用在任何地方，不僅僅是模塊，非模塊的腳本也可以使用。它是運行時執行，也就是說，什么時候運行到這一句，就會加載指定的模塊。另外， import() 函數與所加載的模塊沒有靜態連接關系，這點也是與 import 語句不相同。 import() 類似于 Node 的 require 方法，區別主要是前者是異步加載，后者是同步加載。

適用場合

下面是 import() 的一些適用場合。

（1）按需加載。

import() 可以在需要的時候，再加載某個模塊。

button.addEventListener('click', event => {
  import('./dialogBox.js')
  .then(dialogBox => {
    dialogBox.open();
  })
  .catch(error => {
    /* Error handling */
  })
});

上面代碼中， import() 方法放在 click 事件的監聽函數之中，只有用戶點擊了按鈕，才會加載這個模塊。

（2）條件加載

import() 可以放在 if 代碼塊，根據不同的情況，加載不同的模塊。

if (condition) {
  import('moduleA').then(...);
} else {
  import('moduleB').then(...);
}

上面代碼中，如果滿足條件，就加載模塊 A，否則加載模塊 B。

（3）動態的模塊路徑

import() 允許模塊路徑動態生成。

import(f())
.then(...);

上面代碼中，根據函數 f 的返回結果，加載不同的模塊。

注意點

import() 加載模塊成功以后，這個模塊會作為一個對象，當作 then 方法的參數。因此，可以使用對象解構賦值的語法，獲取輸出接口。

import('./myModule.js')
.then(({export1, export2}) => {
  // ...·
});

上面代碼中， export1 和 export2 都是 myModule.js 的輸出接口，可以解構獲得。

如果模塊有 default 輸出接口，可以用參數直接獲得。

import('./myModule.js')
.then(myModule => {
  console.log(myModule.default);
});

上面的代碼也可以使用具名輸入的形式。

import('./myModule.js')
.then(({default: theDefault}) => {
  console.log(theDefault);
});

如果想同時加載多個模塊，可以采用下面的寫法。

Promise.all([
  import('./module1.js'),
  import('./module2.js'),
  import('./module3.js'),
])
.then(([module1, module2, module3]) => {
   ···
});

import() 也可以用在 async 函數之中。

async function main() {
  const myModule = await import('./myModule.js');
  const {export1, export2} = await import('./myModule.js');
  const [module1, module2, module3] =
    await Promise.all([
      import('./module1.js'),
      import('./module2.js'),
      import('./module3.js'),
    ]);
}
main();

感謝各位的閱讀，以上就是“es6模塊的原理是什么”的內容了，經過本文的學習后，相信大家對es6模塊的原理是什么這一問題有了更深刻的體會，具體使用情況還需要大家實踐驗證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關知識點的文章，歡迎關注！