前情回顾

• 在上篇文章中我们讲到了 CommonJs,如果还没有看,可以查找本文章所在的专栏进行学习。
• CommonJs 有很多优秀的特性,下面我们再简单的回顾一下:

• 模块代码只在加载后运行;

• 模块只能加载一次;

• 模块可以请求加载其他模块;

• 支持循环依赖;

• 模块可以定义公共接口,其他模块可以基于这个公共接口观察和交互;

天下苦 CommonJs 久矣

• Es Module 的独特之处在于,既可以通过浏览器原生加载,也可以与第三方加载器和构建工具一起加载。
• 支持 Es module 模块的浏览器可以从顶级模块加载整个依赖图,且是异步完成。浏览器会解析入口模块,确定依赖,并发送对依赖模块的请求。这些文件通过网络返回后,浏览器就会解析它们的依赖,,如果这些二级依赖还没有加载,则会发送更多请求。
• 这个异步递归加载过程会持续到整个应用程序的依赖图都解析完成。解析完成依赖图,引用程序就可以正式加载模块了。
• Es Module 不仅借用了 CommonJs 和 AMD 的很多优秀特性,还增加了一些新行为:

• Es Module 默认在严格模式下执行;

• Es Module 不共享全局命名空;

• Es Module 顶级的 this 的值是 undefined(常规脚本是window);

• 模块中的 var 声明不会添加到 window 对象;

• Es Module 是异步加载和执行的;

export 和 import

• 模块功能主要由两个命令构成: exports 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。

export的基本使用

• 导出的基本形式:

export const nickname = "moment";
export const address = "广州";
export const age = 18;

• 当然了,你也可以写成以下的形式:

const nickname = "moment";
const address = "广州";
const age = 18;

export { nickname, address, age };

• 对外导出一个对象和函数

export function foo(x, y) {
  return x + y;
}

export const obj = {
  nickname: "moment",
  address: "广州",
  age: 18,
};

// 也可以写成这样的方式
function foo(x, y) {
  return x + y;
}

const obj = {
  nickname: "moment",
  address: "广州",
  age: 18,
};

export { foo, obj };

• 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。

const address = "广州";
const age = 18;

export { nickname as name, address as where, age as old };

• 默认导出,值得注意的是,一个模块只能有一个默认导出:

export default "foo";

export default { name: 'moment' }

export default function foo(x,y) {
  return x+y
}

export { bar, foo as default };

export 的错误使用

• 导出语句必须在模块顶级,不能嵌套在某个块中:

if(true){
export {...};
}

• export 必须提供对外的接口:

// 1只是一个值,不是一个接口export 1// moment只是一个值为1的变量const moment = 1export moment// function和class的输出，也必须遵守这样的写法function foo(x, y) {    return x+y
}export foo复制代码

import的基本使用

• 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 命令加载整个模块

import {foo,age,nickname} from '模块标识符'

• 模块标识符可以是当前模块的相对路径,也可以是绝对路径,也可以是纯字符串,但不能是动态计算的结果,例如凭借的字符串。
• import 命令后面接受一个花括弧,里面指定要从其他模块导入的变量名,而且变量名必须与被导入模块的对外接口的名称相同。
• 对于导入的变量不能对其重新赋值,因为它是一个只读接口,如果是一个对象,可以对这个对象的属性重新赋值。导出的模块可以修改值,导入的变量也会跟着改变。

• 从上图可以看得出来,对象的属性被重新赋值了,而变量的则报了 Assignment to constant variable 的类型错误。
• 如果模块同时导出了命名导出和默认导出,则可以在 import 语句中同时取得它们。可以依次列出特定的标识符来取得,也可以使用 * 来取得:

// foo.js
export default function foo(x, y) {
  return x + y;
}

export const bar = 777;

export const baz = "moment";

// main.js
import { default as foo, bar, baz } from "./foo.js";

import foo, { bar, baz } from "./foo.js";

import foo, * as FOO from "./foo.js";

动态 import

• 标准用法的 import 导入的模块是静态的，会使所有被导入的模块，在加载时就被编译（无法做到按需编译，降低首页加载速度）。有些场景中，你可能希望根据条件导入模块或者按需导入模块，这时你可以使用动态导入代替静态导入。
• 关键字 import 可以像调用函数一样来动态的导入模块。以这种方式调用，将返回一个 promise。

import("./foo.js").then((module) => {  const { default: foo, bar, baz } = module;  console.log(foo); // [Function: foo]
  console.log(bar); // 777
  console.log(baz); // moment});复制代码

使用顶层 await

• 在经典脚本中使用 await 必须在带有 async 的异步函数中使用,否则会报错:

import("./foo.js").then((module) => {
  const { default: foo, bar, baz } = module;
  console.log(foo); // [Function: foo]
  console.log(bar); // 777
  console.log(baz); // moment
});

• 而在模块中,你可以直接使用 Top-level await:

const p = new Promise((resolve, reject) => {  resolve(777);
});const result = await p;console.log(result); 
// 777正常输出

import 的错误使用

• 由于import是静态执行，所以不能使用表达式和变量，这些只有在运行时才能得到结果的语法结构。

// 错误
import { 'b' + 'ar' } from './foo.js';

// 错误
let module = './foo.js';
import { bar } from module;

// 错误
if (x === 1) {
  import { bar } from './foo.js';
} else {
  import { foo } from './foo.js';
}

在浏览器中使用 Es Module

• 在浏览器上,你可以通过将 type 属性设置为 module 用来告知浏览器将 script 标签视为模块。

<script></script><script></script>

• 模块默认情况下是延迟的,因此你还可以使用 defer 的方式延迟你的 nomodule 脚本:

  <script>      
  console.log("模块情况下的");
    </script>    
    <script></script>
    <script>
      console.log("正常 script标签");    
      </script>

• 在浏览器中,引入相同的 nomodule 脚本会被执行多次,而模块只会被执行一次:

    <script></script>    <script></script>

    <script></script>
    <script></script>
    <script></script>

模块的默认延迟

• 默认情况下,nomodule 脚本会阻塞 HTML 解析。你可以通过添加 defer 属性来解决此问题,该属性是等到 HTML 解析完成之后才执行。

• defer 和 async 是一个可选属性,他们只可以选择其中一个,在 nomodule 脚本下,defer 等到 HTML 解析完才会解析当前脚本,而 async 会和 HTML 并行解析,不会阻塞 HTML 的解析,模块脚本可以指定 async 属性,但对于 defer 无效,因为模块默认就是延迟的。
• 对于模块脚本,如果存在 async 属性,模块脚本及其所有依赖项将于解析并行获取,并且模块脚本将在它可用时进行立即执行。

Es Module 和 Commonjs 的区别

• 讨论 Es Module 模块之前,必须先了解 Es Module 与 Commonjs 完全不同,它们有三个完全不同:

1. CommonJS 模块输出的是一个值的拷贝，Es Module 输出的是值的引用;
2. CommonJS 模块是运行时加载，Es Module 是编译时输出接口。
3. CommonJS 模块的 require() 是同步加载模块，ES6 模块的import命令是异步加载，有一个独立的模块依赖的解析阶段。

• 第二个差异是因为 CommonJS 加载的是一个对象（即module.exports属性），该对象只有在脚本运行完才会生成。而 Es Module 不是对象，它的对外接口只是一种静态定义，在代码静态解析阶段就会生成。
• Commonjs 输出的是值的拷贝，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。具体可以看上一篇写的文章。
• Es Module 的运行机制与 CommonJS 不一样。JS引擎 对脚本静态分析的时候，遇到模块加载命令import，就会生成一个只读引用。等到脚本真正执行时，再根据这个只读引用，到被加载的那个模块里面去取值。换句话说，import就是一个连接管道，原始值变了，import 加载的值也会跟着变。因此，Es Module 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。

Es Module 工作原理的相关概念

• 在学习工作原理之前,我们不妨来认识一下相关的概念。

Module Record

• 模块记录(Module Record) 封装了关于单个模块(当前模块)的导入和导出的结构信息。此信息用于链接连接模块集的导入和导出。一个模块记录包括四个字段，它们只在执行模块时使用。其中这四个字段分别是:

1. Realm: 创建当前模块的作用域;
2. Environment:模块的顶层绑定的环境记录,该字段在模块被链接时设置;
3. Namespace:模块命名空间对象是模块命名空间外来对象，它提供对模块导出绑定的基于运行时属性的访问。模块命名空间对象没有构造函数;
4. HostDefined:字段保留,以按 host environments 使用，需要将附加信息与模块关联。

Module Environment Record

• 模块环境记录是一种声明性环境记录，用于表示ECMAScript模块的外部作用域。除了普通的可变和不可变绑定之外，模块环境记录还提供了不可变的 import 绑定，这些绑定提供了对存在于另一个环境记录中的目标绑定的间接访问。

不可变绑定就是当前的模块引入其他的模块,引入的变量不能修改,这就是模块独特的不可变绑定。

Es Module 的解析流程

• 在开始之前,我们先大概了解一下整个流程大概是怎么样的,先有一个大概的了解:

1. 阶段一:构建(Construction),根据地址查找 js 文件,通过网络下载,并且解析模块文件为 Module Record;
2. 阶段二:实例化(Instantiation),对模块进行实例化,并且分配内存空间,解析模块的导入和导出语句,把模块指向对应的内存地址;
3. 阶段三:运行(Evaluation),运行代码,计算值,并且将值填充到内存地址中;

Construction 构建阶段

• loader 负责对模块进行寻址及下载。首先我们修改一个入口文件,这在 HTML 中通常是一个 <script type="module"></script> 的标签来表示一个模块文件。

• 模块继续通过 import语句声明,在 import声明语句中有一个 模块声明标识符(ModuleSpecifier),这告诉 loader 怎么查找下一个模块的地址。

• 每一个模块标识号对应一个 模块记录(Module Record),而每一个 模块记录 包含了 JavaScript代码、执行上下文、ImportEntries、LocalExportEntries、IndirectExportEntries、StarExportEntries。其中 ImportEntries 值是一个 ImportEntry Records 类型,而 LocalExportEntries、IndirectExportEntries、StarExportEntries 是一个 ExportEntry Records 类型。

ImportEntry Records

• 一个 ImportEntry Records 包含三个字段 ModuleRequest、ImportName、LocalName;

1. ModuleRequest: 一个模块标识符(ModuleSpecifier);
2. ImportName: 由 ModuleRequest 模块标识符的模块导出所需绑定的名称。值 namespace-object 表示导入请求是针对目标模块的命名空间对象的;
3. LocalName: 用于从导入模块中从当前模块中访问导入值的变量;

• 详情可参考下图:
• 下面这张表记录了使用 import 导入的 ImportEntry Records 字段的实例:

ExportEntry Records

• 一个 ExportEntry Records 包含四个字段 ExportName、ModuleRequest、ImportName、LocalName,和 ImportEntry Records不同的是多了一个 ExportName。

1. ExportName: 此模块用于导出时绑定的名称。

• 下面这张表记录了使用 export 导出的 ExportEntry Records 字段的实例:

  导出声明	导出名	模块标识符	导入名	本地名
  export var v;	"v"	null	null	"v"
  export default function f() {}	"default"	null	null	"f"
  export default function () {}	"default"	null	null	"default"
  export default 42;	"default"	null	null	"default"
  export {x};	"x"	null	null	"x"
  export {v as x};	"x"	null	null	"v"
  export {x} from "mod";	"x"	"mod"	"x"	null
  export {v as x} from "mod";	"x"	"mod"	"v"	null
  export * from "mod";	null	"mod"	all-but-default	null
  export * as ns from "mod";	"ns	"mod"	all	null

• 回到主题

• 只有当解析完当前的 Module Record 之后,才能知道当前模块依赖的是那些子模块,然后你需要 resolve 子模块,获取子模块,再解析子模块,不断的循环这个流程 resolving -> fetching -> parsing,结果如下图所示:

• 这个过程也称为 静态分析,不会运行JavaScript代码,只会识别 export 和 import 关键字,所以说不能在非全局作用域下使用 import,动态导入除外。
• 如果多个文件同时依赖一个文件呢,这会不会引起死循环,答案是不会的。
• loader 使用 Module Map 对全局的 MOdule Record 进行追踪、缓存这样就可以保证模块只被 fetch 一次,每个全局作用域中会有一个独立的 Module Map。

MOdule Map 是由一个 URL 记录和一个字符串组成的key/value的映射对象。URL记录是获取模块的请求URL，字符串指示模块的类型(例如。“javascript”)。模块映射的值要么是模块脚本，null(用于表示失败的获取)，要么是占位符值“fetching(获取中)”。

linking 链接阶段

• 在所有 Module Record 被解析完后，接下来 JS 引擎需要把所有模块进行链接。JS 引擎以入口文件的 Module Record 作为起点，以深度优先的顺序去递归链接模块，为每个 Module Record 创建一个 Module Environment Record，用于管理 Module Record 中的变量。

• Module Environment Record 中有一个 Binding,这个是用来存放 Module Record 导出的变量,如上图所示,在该模块 main.js 处导出了一个 count 的变量,在 Module Environment Record 中的 Binding 就会有一个 count,在这个时候,就相当于 V8 的编译阶段,创建一个模块实例对象,添加相对应的属性和方法,此时值为 undefined 或者 null,为其分配内存空间。
• 而在子模块 count.js 中使用了 import 关键字对 main.js 进行导入,而 count.js 的 import 和 main.js 的 export 的变量指向的内存位置是一致的,这样就把父子模块之间的关系链接起来了。如下图所示:

• 需要注意的是,我们称 export 导出的为父模块,import 引入的为子模块,父模块可以对变量进行修改,具有读写权限,而子模块只有读权限。

Evaluation 求值阶段

• 在模块彼此链接完之后,执行对应模块文件中顶层作用域的代码，确定链接阶段中定义变量的值，放入内存中。

Es module 是如何解决循环引用的

• 在 Es Module 中有5种状态，分别为 unlinked、linking、linked、evaluating和 evaluated，用循环模块记录(Cyclic Module Records)的 Status 字段来表示,正是通过这个字段来判断模块是否被执行过,每个模块只执行一次。这也是为什么会使用 Module Map 来进行全局缓存 Module Record 的原因了,如果一个模块的状态为 evaluated,那么下次执行则会自动跳过,从而包装一个模块只会执行一次。 Es Module 采用 深度优先 的方法对模块图进行遍历,每个模块只执行一次,这也就避免了死循环的情况了。

深度优先搜索算法（英语：Depth-First-Search，DFS）是一种用于遍历或搜索树或图的算法。这个算法会尽可能深地搜索树的分支。当节点v的所在边都己被探寻过，搜索将回溯到发现节点v的那条边的起始节点。这一过程一直进行到已发现从源节点可达的所有节点为止。如果还存在未被发现的节点，则选择其中一个作为源节点并重复以上过程，整个进程反复进行直到所有节点都被访问为止。

• 看下面的例子,所有的模块只会运行一次:

// main.js
import { bar } from "./bar.js";
export const main = "main";
console.log("main");

// foo.js
import { main } from "./main.js";
export const foo = "foo";
console.log("foo");

// bar.js
import { foo } from "./foo.js";
export const bar = "bar";
console.log("bar");

• 通过 node 运行 main.js ,得出以下结果:

• 好了,这篇文章到这也就结束了。《》