ECMAScript6笔记：Module

ES6的Class只是面向对象编程的语法糖，升级了ES5的构造函数的原型链继承的写法，并没有解决模块化问题。Module功能就是为了解决这个问题而提出的。

历史上，JavaScript一直没有模块（module）体系，无法将一个大程序拆分成互相依赖的小文件，再用简单的方法拼装起来。其他语言都有这项功能，比如Ruby的require、Python的import，甚至就连CSS都有@import，但是JavaScript任何这方面的支持都没有，这对开发大型的、复杂的项目形成了巨大障碍。

在ES6之前，社区制定了一些模块加载方案，最主要的有CommonJS和AMD两种。前者用于服务器，后者用于浏览器。ES6在语言规格的层面上，实现了模块功能，而且实现得相当简单，完全可以取代现有的CommonJS和AMD规范，成为浏览器和服务器通用的模块解决方案。

ES6模块的设计思想，是尽量的静态化，使得编译时就能确定模块的依赖关系，以及输入和输出的变量。CommonJS和AMD模块，都只能在运行时确定这些东西。比如，CommonJS模块就是对象，输入时必须查找对象属性。

// CommonJS模块let { stat, exists, readFile } = require('fs');// 等同于let _fs = require('fs');let stat = _fs.stat, exists = _fs.exists, readfile = _fs.readfile;

上面代码的实质是整体加载fs模块（即加载fs的所有方法），生成一个对象（_fs），然后再从这个对象上面读取3个方法。这种加载称为“运行时加载”，因为只有运行时才能得到这个对象，导致完全没办法在编译时做“静态优化”。

ES6模块不是对象，而是通过export命令显式指定输出的代码，输入时也采用静态命令的形式。

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

上面代码的实质是从fs模块加载3个方法，其他方法不加载。这种加载称为“编译时加载”，即ES6可以在编译时就完成模块加载，效率要比CommonJS模块的加载方式高。当然，这也导致了没法引用ES6模块本身，因为它不是对象。

由于ES6模块是编译时加载，使得静态分析成为可能。有了它，就能进一步拓宽JavaScript的语法，比如引入宏（macro）和类型检验（type system）这些只能靠静态分析实现的功能。

除了静态加载带来的各种好处，ES6模块还有以下好处。

不再需要UMD模块格式了，将来服务器和浏览器都会支持ES6模块格式。目前，通过各种工具库，其实已经做到了这一点。将来浏览器的新API就能用模块格式提供，不再必要做成全局变量或者navigator对象的属性。不再需要对象作为命名空间（比如Math对象），未来这些功能可以通过模块提供。

浏览器使用ES6模块的语法如下。

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

上面代码在网页中插入一个模块foo.js，由于type属性设为module，所以浏览器知道这是一个ES6模块。

Node的默认模块格式是CommonJS，目前还没决定怎么支持ES6模块。所以，只能通过Babel这样的转码器，在Node里面使用ES6模块。

严格模式

ES6的模块自动采用严格模式，不管你有没有在模块头部加上”use strict”;。

严格模式主要有以下限制。

变量必须声明后再使用函数的参数不能有同名属性，否则报错不能使用with语句不能对只读属性赋值，否则报错不能使用前缀0表示八进制数，否则报错不能删除不可删除的属性，否则报错不能删除变量delete prop，会报错，只能删除属性delete global[prop]eval不会在它的外层作用域引入变量eval和arguments不能被重新赋值arguments不会自动反映函数参数的变化不能使用arguments.callee不能使用arguments.caller禁止this指向全局对象不能使用fn.caller和fn.arguments获取函数调用的堆栈增加了保留字（比如protected、static和interface）

上面这些限制，模块都必须遵守。由于严格模式是ES5引入的，不属于ES6，所以请参阅相关ES5书籍，本书不再详细介绍了。

export命令

模块功能主要由两个命令构成：export和import。export命令用于规定模块的对外接口，import命令用于输入其他模块提供的功能。

一个模块就是一个独立的文件。该文件内部的所有变量，外部无法获取。如果你希望外部能够读取模块内部的某个变量，就必须使用export关键字输出该变量。下面是一个JS文件，里面使用export命令输出变量。

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

上面代码是profile.js文件，保存了用户信息。ES6将其视为一个模块，里面用export命令对外部输出了三个变量。

export的写法，除了像上面这样，还有另外一种。

// profile.jsvar firstName = 'Michael';var lastName = 'Jackson';var year = 1958;export {firstName, lastName, year};

上面代码在export命令后面，使用大括号指定所要输出的一组变量。它与前一种写法（直接放置在var语句前）是等价的，但是应该优先考虑使用这种写法。因为这样就可以在脚本尾部，一眼看清楚输出了哪些变量。

export命令除了输出变量，还可以输出函数或类（class）。

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

上面代码对外输出一个函数multiply。

通常情况下，export输出的变量就是本来的名字，但是可以使用as关键字重命名。

function v1() { ... }function v2() { ... }export {  v1 as streamV1,  v2 as streamV2,  v2 as streamLatestVersion};

需要特别注意的是，export命令规定的是对外的接口，必须与模块内部的变量建立一一对应关系。

// 报错export 1;// 报错var m = 1;export m;

上面两种写法都会报错，因为没有提供对外的接口。第一种写法直接输出1，第二种写法通过变量m，还是直接输出1。1只是一个值，不是接口。正确的写法是下面这样。

// 写法一export var m = 1;// 写法二var m = 1;export {m};// 写法三var n = 1;export {n as m};

上面三种写法都是正确的，规定了对外的接口m。其他脚本可以通过这个接口，取到值1。它们的实质是，在接口名与模块内部变量之间，建立了一一对应的关系。

同样的，function和class的输出，也必须遵守这样的写法。

// 报错function f() {}export f;// 正确export function f() {};// 正确function f() {}export {f};

另外，export语句输出的接口，与其对应的值是动态绑定关系，即通过该接口，可以取到模块内部实时的值。

这一点与CommonJS规范完全不同。CommonJS模块输出的是值的缓存，不存在动态更新。

最后，export命令可以出现在模块的任何位置，只要处于模块顶层就可以。如果处于块级作用域内，就会报错，下一节的import命令也是如此。这是因为处于条件代码块之中，就没法做静态优化了，违背了ES6模块的设计初衷。

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

上面代码中，export语句放在函数之中，结果报错。

import命令

使用export命令定义了模块的对外接口以后，其他JS文件就可以通过import命令加载这个模块（文件）。

// main.jsimport {firstName, lastName, year} from './profile';function setName(element) {  element.textContent = firstName + ' ' + lastName;}

上面代码的import命令，就用于加载profile.js文件，并从中输入变量。import命令接受一个对象（用大括号表示），里面指定要从其他模块导入的变量名。大括号里面的变量名，必须与被导入模块（profile.js）对外接口的名称相同。

如果想为输入的变量重新取一个名字，import命令要使用as关键字，将输入的变量重命名。

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

注意，import命令具有提升效果，会提升到整个模块的头部，首先执行。

如果在一个模块之中，先输入后输出同一个模块，import语句可以与export语句写在一起。

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

上面代码中，export和import语句可以结合在一起，写成一行。但是从可读性考虑，不建议采用这种写法，而应该采用标准写法。

另外，ES7有一个提案，简化先输入后输出的写法，拿掉输出时的大括号。

// 提案的写法export v from 'mod';// 现行的写法export {v} from 'mod';

import语句会执行所加载的模块，因此可以有下面的写法。

import 'lodash';

上面代码仅仅执行lodash模块，但是不输入任何值。

模块的整体加载

除了指定加载某个输出值，还可以使用整体加载，即用星号（*）指定一个对象，所有输出值都加载在这个对象上面。

下面是一个circle.js文件，它输出两个方法area和circumference。

// circle.jsexport function area(radius) {  return Math.PI * radius * radius;}export function circumference(radius) {  return 2 * Math.PI * radius;}

现在，加载这个模块。

// main.jsimport { area, circumference } from './circle';console.log('圆面积：' + area(4));console.log('圆周长：' + circumference(14));

上面写法是逐一指定要加载的方法，整体加载的写法如下。

import * as circle from './circle';console.log('圆面积：' + circle.area(4));console.log('圆周长：' + circle.circumference(14));

export default命令

从前面的例子可以看出，使用import命令的时候，用户需要知道所要加载的变量名或函数名，否则无法加载。但是，用户肯定希望快速上手，未必愿意阅读文档，去了解模块有哪些属性和方法。

为了给用户提供方便，让他们不用阅读文档就能加载模块，就要用到export default命令，为模块指定默认输出。

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

上面代码是一个模块文件export-default.js，它的默认输出是一个函数。

其他模块加载该模块时，import命令可以为该匿名函数指定任意名字。

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

上面代码的import命令，可以用任意名称指向export-default.js输出的方法，这时就不需要知道原模块输出的函数名。需要注意的是，这时import命令后面，不使用大括号。

export default命令用在非匿名函数前，也是可以的。

// export-default.jsexport default function foo() {  console.log('foo');}// 或者写成function foo() {  console.log('foo');}export default foo;

上面代码中，foo函数的函数名foo，在模块外部是无效的。加载的时候，视同匿名函数加载。

下面比较一下默认输出和正常输出。

// 输出export default function crc32() {  // ...}// 输入import crc32 from 'crc32';// 输出export function crc32() {  // ...};// 输入import {crc32} from 'crc32';

上面代码的两组写法，第一组是使用export default时，对应的import语句不需要使用大括号；第二组是不使用export default时，对应的import语句需要使用大括号。

export default命令用于指定模块的默认输出。显然，一个模块只能有一个默认输出，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号，因为只可能对应一个方法。

本质上，export default就是输出一个叫做default的变量或方法，然后系统允许你为它取任意名字。

正是因为export default命令其实只是输出一个叫做default的变量，所以它后面不能跟变量声明语句。

// 正确export var a = 1;// 正确var a = 1;export default a;// 错误export default var a = 1;

有了export default命令，输入模块时就非常直观了，以输入jQuery模块为例。

import $ from 'jquery';

如果要输出默认的值，只需将值跟在export default之后即可。

export default 42;

export default也可以用来输出类。

// MyClass.jsexport default class { ... }// main.jsimport MyClass from 'MyClass';let o = new MyClass();

模块的继承

模块之间也可以继承。

假设有一个circleplus模块，继承了circle模块。

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

上面代码中的export ，表示再输出circle模块的所有属性和方法。注意，export 命令会忽略circle模块的default方法。然后，上面代码又输出了自定义的e变量和默认方法。

这时，也可以将circle的属性或方法，改名后再输出。

// circleplus.jsexport { area as circleArea } from 'circle';

上面代码表示，只输出circle模块的area方法，且将其改名为circleArea。

加载上面模块的写法如下。

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

上面代码中的import exp表示，将circleplus模块的默认方法加载为exp方法。

ES6模块加载的实质

ES6模块加载的机制，与CommonJS模块完全不同。CommonJS模块输出的是一个值的拷贝，而ES6模块输出的是值的引用。

CommonJS模块输出的是被输出值的拷贝，也就是说，一旦输出一个值，模块内部的变化就影响不到这个值。

ES6模块的运行机制与CommonJS不一样，它遇到模块加载命令import时，不会去执行模块，而是只生成一个动态的只读引用。等到真的需要用到时，再到模块里面去取值，换句话说，ES6的输入有点像Unix系统的“符号连接”，原始值变了，import输入的值也会跟着变。因此，ES6模块是动态引用，并且不会缓存值，模块里面的变量绑定其所在的模块。

由于ES6输入的模块变量，只是一个“符号连接”，所以这个变量是只读的，对它进行重新赋值会报错。

// lib.jsexport let obj = {};// main.jsimport { obj } from './lib';obj.prop = 123; // OKobj = {}; // TypeError

上面代码中，main.js从lib.js输入变量obj，可以对obj添加属性，但是重新赋值就会报错。因为变量obj指向的地址是只读的，不能重新赋值，这就好比main.js创造了一个名为obj的const变量。

最后，export通过接口，输出的是同一个值。不同的脚本加载这个接口，得到的都是同样的实例。

循环加载

“循环加载”（circular dependency）指的是，a脚本的执行依赖b脚本，而b脚本的执行又依赖a脚本。

通常，“循环加载”表示存在强耦合，如果处理不好，还可能导致递归加载，使得程序无法执行，因此应该避免出现。

但是实际上，这是很难避免的，尤其是依赖关系复杂的大项目，很容易出现a依赖b，b依赖c，c又依赖a这样的情况。这意味着，模块加载机制必须考虑“循环加载”的情况。

对于JavaScript语言来说，目前最常见的两种模块格式CommonJS和ES6，处理“循环加载”的方法是不一样的，返回的结果也不一样。

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.js如下import {bar} from './b.js';console.log('a.js');console.log(bar);export let foo = 'foo';// b.jsimport {foo} from './a.js';console.log('b.js');console.log(foo);export let bar = 'bar';

上面代码中，a.js加载b.js，b.js又加载a.js，构成循环加载。执行a.js，结果如下。

$ babel-node a.jsb.jsundefineda.jsbar

上面代码中，由于a.js的第一行是加载b.js，所以先执行的是b.js。而b.js的第一行又是加载a.js，这时由于a.js已经开始执行了，所以不会重复执行，而是继续往下执行b.js，所以第一行输出的是b.js。

接着，b.js要打印变量foo，这时a.js还没执行完，取不到foo的值，导致打印出来是undefined。b.js执行完，开始执行a.js，这时就一切正常了。

跨模块常量

上面说过，const声明的常量只在当前代码块有效。如果想设置跨模块的常量（即跨多个文件），可以采用下面的写法。

// constants.js 模块export const A = 1;export const B = 3;export const C = 4;// test1.js 模块import * as constants from './constants';console.log(constants.A); // 1console.log(constants.B); // 3// test2.js 模块import {A, B} from './constants';console.log(A); // 1console.log(B); // 3

ES6模块的转码

浏览器目前还不支持ES6模块，为了现在就能使用，可以将转为ES5的写法。除了Babel可以用来转码之外，还有以下两个方法，也可以用来转码。

ES6 module transpiler

ES6 module transpiler是square公司开源的一个转码器，可以将ES6模块转为CommonJS模块或AMD模块的写法，从而在浏览器中使用。

SystemJS

另一种解决方法是使用SystemJS。它是一个垫片库（polyfill），可以在浏览器内加载ES6模块、AMD模块和CommonJS模块，将其转为ES5格式。它在后台调用的是Google的Traceur转码器。