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。为了解决模块化的问题，ES5中提供了AMD、CMD、CommonJs模块化编程方案，ES6中新增了export/import。

CommonJS规范

CommonJS就是一个JavaScript模块化的规范，是用在服务器端的node的模块规范，前端的webpack也是对CommonJS原生支持的。在CommonJS规范中，每个文件就是一个模块，有自己的作用域。在一个文件里面定义的变量、函数、类，都是私有的，对其他文件不可见。每个模块内部，module变量代表当前模块。这个变量是一个对象，它的exports属性（即module.exports）是对外的接口。加载某个模块，其实是加载该模块的module.exports属性。 require方法用于加载模块。 CommonJS的特点：

所有代码都运行在模块作用域，不会污染全局作用域。
模块可以多次加载，但是只会在第一次加载时运行一次，然后运行结果就被缓存了，以后再加载，就直接读取缓存结果。要想让模块再次运行，必须清除缓存。
模块加载的顺序，按照其在代码中出现的顺序。 Node内部提供一个Module构建函数。所有模块都是Module的实例。

function Module(id, parent) {

  this.id = id;

  this.exports = {};

  this.parent = parent;

  this.filename = null;

  this.loaded = false;

  this.children = [];

}

var module = new Module(filename, parent);

module.exports = Module;

module.exports属性表示当前模块对外输出的接口，其他文件加载该模块，实际上就是读取module.exports变量。例如，我们在moduleA.js文件中定义funA方法，并用module.exports变量把该方法暴露出，实例代码如下：

//moduleA.js

module.exports.funcA= function(){

  console.log('This is moduleA!');

}

然后，在moduleB模块中加载引入moduleA模块，便可以使用funA方法了，示例代码如下：

//moduleB.js

var a = require('./moduleA');

a.funcA();//打印'This is moduleA!'

Node为每个模块提供一个exports变量,指向module.exports。在对外输出模块接口时，可以向exports对象添加方法，但不能对exports重新赋值。因为如果对exports重新赋值，会改版exports的指向，而导出的时候require的是module.exports不是exports，因此在exports上的操作就无效了。模块引用通过require实现，主要有以下三种方式

var httpModule=require('HTTP');//用 “模块名”加载服务模块http

var b=require('./user/b');//用“相对路径”加载文件b.js

var b=require('../ home/user/c');//用“绝对路径”加载文件c.js

根据参数的不同格式，require命令去不同路径寻找模块文件。加载规则如下：

（1）如果参数字符串以“/”开头，则表示加载的是一个位于绝对路径的模块文件。比如，require('/home/marco/foo.js')将加载/home/marco/foo.js。

（2）如果参数字符串以“./”开头，则表示加载的是一个位于相对路径（跟当前执行脚本的位置相比）的模块文件。比如，require('./circle')将加载当前脚本同一目录的circle.js。

（3）如果参数字符串不以“./“或”/“开头，则表示加载的是一个默认提供的核心模块（位于Node的系统安装目录中），或者一个位于各级node_modules目录的已安装模块（全局安装或局部安装）。

（4）如果参数字符串不以“./“或”/“开头，而且是一个路径，比如require('example-module/path/to/file')，则将先找到example-module的位置，然后再以它为参数，找到后续路径。

（5）如果指定的模块文件没有发现，Node会尝试为文件名添加.js、.json、.node后，再去搜索。.js件会以文本格式的JavaScript脚本文件解析，.json文件会以JSON格式的文本文件解析，.node文件会以编译后的二进制文件解析。

（6）如果想得到require命令加载的确切文件名，使用require.resolve()方法。 CommonJS是同步的，意味着你想调用模块里的方法，必须先用require加载模块。这对服务器端的Nodejs来说不是问题，因为模块的JS文件都在本地硬盘上，CPU的读取时间非常快，同步不是问题。但如果是浏览器环境，要从服务器加载模块。模块的加载将取决于网速，如果采用同步，网络情绪不稳定时，页面可能卡住,这就必须采用异步模式。所以，就有了 AMD解决方案。

AMD

AMD是Asynchronous Module Definition，即‘异步模块定义’，它是一个在浏览器前端实现模块化的规范，RequireJS是对这个规范的实现。 RequireJS主要解决两个问题

无多个js文件可能有依赖关系，被依赖的文件需要早于依赖它的文件加载到浏览器
js加载的时候浏览器会停止页面渲染，加载文件越多，页面失去响应时间越长

AMD有两个API，define用于定义模块，require用于调用模块。

define

RequireJS要求每个模块放在一个单独的文件里，按照是否依赖其他模块，可以分成两种情况讨论： 1.定义独立模块

define(function(){
  return {
    method1:function(){},
    method2:function(){}
  }
})

2.定义非独立模块，所定义的模块需要依赖其他模块

//AMD实例alpha,依赖require，exports，beta
define('alpha',["require", "exports", "beta"],function(require,exports,beta){
  exports.verb = function() {
 
&emsp;&emsp;       return beta.verb();
 
&emsp;&emsp;    //或者:
 
&emsp;&emsp;    return require("beta").verb();
})

//匿名模块
define(["alpha"],function (alpha){
  return {
&emsp;&emsp;    verb: function(){
&emsp;&emsp;        return alpha.verb() + 2;
&emsp;&emsp;    }
&emsp;&emsp;}; 
})

require

require(
    [ "backbone" ], 
    function ( Backbone ) {
        return Backbone.View.extend({ /* ... */ });
    }, 
    function (err) { //错误处理函数
        // ...
    }
);

实际应用

//定义M模块，本申明一个全局变量
define('M',[],function(){
    window.M={};
    return M;
})
//定义模块a 依赖模块 M,b,c
define('a',['M','b','c'],function(M){
    alert(M.ob);
    alert(M.oc);
})
//定义b模块
define('b',[],function(){
    M.ob = 2;
    return M;
})
//定义c模块
define('c',[],function(){
    M.oc = 3;
    return M;
})
//引入a模块
require(['a'],function(a){
    
})

CMD

CMD 即Common Module Definition通用模块定义，CMD规范是国内发展出来的，就像AMD有个requireJS，CMD有个浏览器的实现SeaJS，SeaJS要解决的问题和requireJS一样，只不过在模块定义方式和模块加载（可以说运行、解析）时机上有所不同。Sea.js 推崇一个模块一个文件，遵循统一的写法。 CMD格式如下

define(function(require, exports, module) {

  // 模块代码

});

CMD和AMD的区别

AMD是依赖关系前置,在定义模块的时候就要声明其依赖的模块；
CMD是按需加载依赖就近,只有在用到某个模块的时候再去require；

// CMD
define(function(require, exports, module) {
  var a = require('./a')
  a.doSomething()
  // 此处略去 100 行
  var b = require('./b') // 依赖可以就近书写
  b.doSomething()
  // ... 
})

// AMD 默认推荐的是
define(['./a', './b'], function(a, b) { // 依赖必须一开始就写好
  a.doSomething()
  // 此处略去 100 行
  b.doSomething()
  ...
})

ES6模块化import

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.stsat, 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( )，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。在 ES6 模块中，无论你是否加入“use strict;”语句，默认情况下模块都是在严格模式下运行。

default export 默认导出

一个模块只能有一个默认导出，对于默认导出，导入的名称可以和导出的名称不一致。

/******************************导出**********************/
export default function(){
    return "默认导出一个方法"
}
/******************************引入**********************/
import myFn from "./test.js";//注意这里默认导出不需要用{}。
console.log(myFn());//默认导出一个方法

Node的默认模块格式是CommonJS，要通过Babel这样的转码器，在Node里面使用ES6模块

js模块化总结

名称	CommonJS	AMD	CMD	ES6
API	module.exports+require	define+require	define+require	export+import
执行环境	服务端	客户端	客户端	服务端+客户端
执行方式	运行时加载	运行时加载	运行时加载	编译时加载
同步/异步	同步	异步	需要时加载

循环加载

在大型项目中，经常会有a依赖b，b依赖c，c又依赖a的情况，模块加载机制必须考虑"循环加载"的情况。CommonJS和ES6的循环加载机制是不同的。

CommonJS的循环加载

CommonJS的一个模块，就是一个脚本文件。require命令第一次加载该脚本，就会执行整个脚本，然后在内存生成一个对象。以后需要用到这个模块的时候，就会到exports属性上面取值。即使再次执行require命令，也不会再次执行该模块，而是到缓存之中取值。 CommonJS的做法是，一旦出现某个模块被"循环加载"，就只输出已经执行的部分，还未执行的部分不会输出。举例

//main.js
var a = require('./a.js');
var b = require('./b.js');
console.log('在 main.js 之中, a.done=%j, b.done=%j', a.done, b.done);

上面的代码依赖了a.js和b.js两个文件，node main.js，执行到第二行的时候，会去执行a.js文件

//a.js
exports.done = false;
var b = require('./b.js');
console.log('在 a.js 之中，b.done = %j', b.done);
exports.done = true;
console.log('a.js 执行完毕');

上面代码中，a.js执行到第二行，会在这个地方停住，去加载b.js文件，此时a.js就停在这里，等待b.js执行完毕

//b.js
exports.done = false;
var a = require('./a.js');
console.log('在 b.js 之中，a.done = %j', a.done);
exports.done = true;
console.log('b.js 执行完毕');

上面代码之中，b.js执行到第二行，就会去加载a.js，这时，就发生了"循环加载"。系统会去a.js模块对应对象的exports属性取值，可是因为a.js还没有执行完，从exports属性只能取回已经执行的部分，即“副本”，而不是最后的值。 a.js只执行了exports.done = false，所以a.done = false。然后，b.js接着往下执行，等到全部执行完毕，再把执行权交还给a.js。于是，a.js接着往下执行，直到执行完毕。 main.js的执行结果是

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
在 main.js 之中, a.done=true, b.done=true

ES6模块的循环加载

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，而是只生成一个引用。等到真的需要用到时，再到模块里面去取值。因此，ES6模块是动态引用，不存在缓存值的问题，而且模块里面的变量，绑定其所在的模块。请看下面的例子。

// m1.js
export var foo = 'bar';
setTimeout(() => foo = 'baz', 500);

// m2.js
import {foo} from './m1.js';
console.log(foo);
setTimeout(() => console.log(foo), 500);

上面代码中，m1.js的变量foo，在刚加载时等于bar，过了500毫秒，又变为等于baz。让我们看看，m2.js能否正确读取这个变化。

$ babel-node m2.js

bar
baz

上面代码表明，ES6模块不会缓存运行结果，而是动态地去被加载的模块取值，以及变量总是绑定其所在的模块。

这导致ES6处理"循环加载"与CommonJS有本质的不同。ES6根本不会关心是否发生了"循环加载"，只是生成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。 请看下面的例子

// a.js
import {bar} from './b.js';
export function foo() {
  bar();  
  console.log('执行完毕');
}
foo();

// b.js
import {foo} from './a.js';
export function bar() {  
  if (Math.random() > 0.5) {
    foo();
  }
}

按照CommonJS规范，上面的代码是没法执行的。a先加载b，然后b又加载a，这时a还没有任何执行结果，所以输出结果为null，即对于b.js来说，变量foo的值等于null，后面的foo()就会报错。

但是，ES6可以执行上面的代码。

$ babel-node a.js

执行完毕

再来看一个例子

// even.js
import { odd } from './odd'
export var counter = 0;
export function even(n) {
  counter++;
  return n == 0 || odd(n - 1);
}

// odd.js
import { even } from './even';
export function odd(n) {
  return n != 0 && even(n - 1);
}

上面代码中，even.js里面的函数foo有一个参数n，只要不等于0，就会减去1，传入加载的odd()。odd.js也会做类似操作。

运行上面这段代码，结果如下。

$ babel-node
> import * as m from './even.js';
> m.even(10);
true
> m.counter
6
> m.even(20)
true
> m.counter
17

上面代码中，参数n从10变为0的过程中，foo()一共会执行6次，所以变量counter等于6。第二次调用even（）时，参数n从20变为0，foo()一共会执行11次，加上前面的6次，所以变量counter等于17。

这个例子要是改写成CommonJS，就根本无法执行，会报错。

// even.js
var odd = require('./odd');
var counter = 0;
exports.counter = counter;
exports.even = function(n) {
  counter++;
  return n == 0 || odd(n - 1);
}

// odd.js
var even = require('./even').even;
module.exports = function(n) {
  return n != 0 && even(n - 1);
}

上面代码中，even.js加载odd.js，而odd.js又去加载even.js，形成"循环加载"。这时，执行引擎就会输出even.js已经执行的部分（不存在任何结果），所以在odd.js之中，变量even等于null，等到后面调用even(n-1)就会报错。

$ node
> var m = require('./even');
> m.even(10)
TypeError: even is not a function

模块化相关面试题

1.a.js 和 b.js 两个文件互相 require 是否会死循环? 双方是否能导出变量? 如何从设计上避免这种问题? 答：这个问题考察的是JavaScript 模块的循环加载不会死循环，双方按照顺序同步执行，导出的是已经执行部分的副本。

2.如果 a.js require 了 b.js, 那么在 b 中定义全局变量 t = 111 能否在 a 中直接打印出来? 答：每个 .js 能独立一个环境只是因为 node 帮你在外层包了一圈自执行, 所以你使用 t = 111 定义全局变量在其他地方当然能拿到. 情况如下:

// b.js
(function (exports, require, module, __filename, __dirname) {
  t = 111;
})();

// a.js
(function (exports, require, module, __filename, __dirname) {
  // ...
  console.log(t); // 111
})();

附加题

require源码