原文链接：JavaScript Modules: A Beginner’s Guide 作者：Preethi Kasireddy
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作为一名JS初学者。假如你听到了一些诸如“模块化构建&模块化载入” “Webpack&Browserify” 或者 “AMD&CMD”之类的术语，肯定瞬间就凌乱了。
JavaScript的模块化听起来挺深奥，可其实理解它对开发者来说特别实用。
在这篇文章里，我会尽量深入浅出地把这些深奥的术语翻译成浅显易懂的人话（加上一些代码示例）。希望你多少能从中学到点东西。
为了避免长篇大论，整个内容会分为两篇文章，这是第一部分，主要介绍模块化是什么，为什么要使用模块。之后的第二部分会介绍如何打包JS模块，以及各类构建工具。
求解释到底什么是模块化
称职的作家会把他的书分章节和段落；好的程序员会把他的代码分成模块。
就好像书籍的一章，模块仅仅是一坨代码而已。
好的代码模块分割的内容一定是很合理的，便于你增加减少或者修改功能，同时又不会影响整个系统。
为什么要使用模块
模块化可以使你的代码低耦合，功能模块直接不相互影响。我个人认为模块化主要有以下几点好处：
1.可维护性：根据定义，每个模块都是独立的。良好设计的模块会尽量与外部的代码撇清关系，以便于独立对其进行改进和维护。维护一个独立的模块比起一团凌乱的代码来说要轻松很多。
2.命名空间：在JavaScript中，最高级别的函数外定义的变量都是全局变量（这意味着所有人都可以访问到它们）。也正因如此，当一些无关的代码碰巧使用到同名变量的时候，我们就会遇到“命名空间污染”的问题。
这样的问题在我们开发过程中是要极力避免的。
后面的内容里我也会举一些具体的例子来说明这一点。
3.可复用性：现实来讲，在日常工作中我们经常会复制自己之前写过的代码到新项目中。
复制粘贴虽然很快很方便，但难道我们找不到更好的办法了么？要是……有一个可以重复利用的模块岂不妙哉？
如何引入模块
引入模块有很多种方式，这里我们先介绍一些：
模块模式
模块模式一般用来模拟类的概念（因为原生JavaScript并不支持类，虽然最新的ES6里引入了Class不过还不普及）这样我们就能把公有和私有方法还有变量存储在一个对象中——这就和我们在Java或Python里使用类的感觉一样。这样我们就能在公开调用API的同时，仍然在一个闭包范围内封装私有变量和方法。
实现模块模式的方法有很多种，下面的例子是通过匿名闭包函数的方法。（在JavaScript中，函数是创建作用域的唯一方式。）
例1：匿名闭包函数
(function () {
// 在函数的作用域中下面的变量是私有的
var myGrades = [93, 95, 88, 0, 55, 91];
var average = function() {
var total = myGrades.reduce(function(accumulator, item) {
return accumulator + item}, 0);
return 'Your average grade is ' + total / myGrades.length + '.';
}
var failing = function(){
var failingGrades = myGrades.filter(function(item) {
return item < 70;});
return 'You failed ' + failingGrades.length + ' times.';
}
console.log(failing());
}());
// 控制台显示：'You failed 2 times.'
通过这种构造，我们的匿名函数有了自己的作用域或“闭包”。 这允许我们从父（全局）命名空间隐藏变量。
这种方法的好处在于，你可以在函数内部使用局部变量，而不会意外覆盖同名全局变量，但仍然能够访问到全局变量，如下所示：
var global = 'Hello, I am a global variable :)';
(function () {
// 在函数的作用域中下面的变量是私有的
var myGrades = [93, 95, 88, 0, 55, 91];
var average = function() {
var total = myGrades.reduce(function(accumulator, item) {
return accumulator + item}, 0);
return 'Your average grade is ' + total / myGrades.length + '.';
}
var failing = function(){
var failingGrades = myGrades.filter(function(item) {
return item < 70;});
return 'You failed ' + failingGrades.length + ' times.';
}
console.log(failing());
console.log(global);
}());
// 控制台显示：'You failed 2 times.'
// 控制台显示：'Hello, I am a global variable :)'
要注意的是，一定要用括号把匿名函数包起来，以关键词function开头的语句总是会被解释成函数声明（JS中不允许没有命名的函数声明），而加上括号后，内部的代码就会被识别为函数表达式。其实这个也叫作立即执行函数（IIFE）感兴趣的同学可以在这里了解更多
例2：全局引入
另一种比较受欢迎的方法是一些诸如jQuery的库使用的全局引入。和我们刚才举例的匿名闭包函数很相似，只是传入全局变量的方法不同：
(function (globalVariable) {
// 在函数的作用域中下面的变量是私有的
var privateFunction = function() {
console.log('Shhhh, this is private!');
}
// 通过全局变量设置下列方法的外部访问接口
// 与此同时这些方法又都在函数内部
globalVariable.each = function(collection, iterator) {
if (Array.isArray(collection)) {
for (var i = 0; i < collection.length; i++) {
iterator(collection[i], i, collection);
}
} else {
for (var key in collection) {
iterator(collection[key], key, collection);
}
}
};
globalVariable.filter = function(collection, test) {
var filtered = [];
globalVariable.each(collection, function(item) {
if (test(item)) {
filtered.push(item);
}
});
return filtered;
};
globalVariable.map = function(collection, iterator) {
var mapped = [];
globalUtils.each(collection, function(value, key, collection) {
mapped.push(iterator(value));
});
return mapped;
};
globalVariable.reduce = function(collection, iterator, accumulator) {
var startingValueMissing = accumulator === undefined;
globalVariable.each(collection, function(item) {
if(startingValueMissing) {
accumulator = item;
startingValueMissing = false;
} else {
accumulator = iterator(accumulator, item);
}
});
return accumulator;
};
}(globalVariable));
在这个例子中，globalVariable 是唯一的全局变量。这种方法的好处是可以预先声明好全局变量，让你的代码更加清晰可读。
例3：对象接口
像下面这样，还有一种创建模块的方法是使用独立的对象接口：
var myGradesCalculate = (function () {
// 在函数的作用域中下面的变量是私有的
var myGrades = [93, 95, 88, 0, 55, 91];
// 通过接口在外部访问下列方法
// 与此同时这些方法又都在函数内部
return {
average: function() {
var total = myGrades.reduce(function(accumulator, item) {
return accumulator + item;
}, 0);
return'Your average grade is ' + total / myGrades.length + '.';
},
failing: function() {
var failingGrades = myGrades.filter(function(item) {
return item < 70;
});
return 'You failed ' + failingGrades.length + ' times.';
}
}
})();
myGradesCalculate.failing(); // 'You failed 2 times.'
myGradesCalculate.average(); // 'Your average grade is 70.33333333333333.'
例4：揭示模块模式 Revealing module pattern
这和我们之前的实现方法非常相近，除了它会确保，在所有的变量和方法暴露之前都会保持私有：
var myGradesCalculate = (function () {
// 在函数的作用域中下面的变量是私有的
var myGrades = [93, 95, 88, 0, 55, 91];
var average = function() {
var total = myGrades.reduce(function(accumulator, item) {
return accumulator + item;
}, 0);
return'Your average grade is ' + total / myGrades.length + '.';
};
var failing = function() {
var failingGrades = myGrades.filter(function(item) {
return item < 70;
});
return 'You failed ' + failingGrades.length + ' times.';
};
// 将公有指针指向私有方法
return {
average: average,
failing: failing
}
})();
myGradesCalculate.failing(); // 'You failed 2 times.'
myGradesCalculate.average(); // 'Your average grade is 70.33333333333333.'
到这里，其实我们只聊了模块模式的冰山一角。感兴趣的朋友可以阅读更详细的资料：
CommonJS & AMD
上述的所有解决方案都有一个共同点：使用单个全局变量来把所有的代码包含在一个函数内，由此来创建私有的命名空间和闭包作用域。
虽然每种方法都比较有效，但也都有各自的短板。
有一点，作为开发者，你必须清楚地了解引入依赖文件的正确顺序。就拿Backbone.js来举个例子，想要使用Backbone就必须在你的页面里引入Backbone的源文件。
然而Backbone又依赖 Underscore.js，所以Backbone的引入必须在其之后。
而在工作中，这些依赖管理经常会成为让人头疼的问题。
另外一点，这些方法也有可能引起命名空间冲突。举个例子，要是你碰巧写了俩重名的模块怎么办？或者你同时需要一个模块的两个版本时该怎么办？
难道就没有不通过全局作用域来实现的模块方法么？
当然是有的。
接下来介绍两种广受欢迎的解决方案：CommonJS 和 AMD.
CommonJS
CommonJS 扩展了JavaScript声明模块的API.
CommonJS模块可以很方便得将某个对象导出，让他们能够被其他模块通过 require 语句来引入。要是你写过 Node.js 应该很熟悉这些语法。
通过CommonJS，每个JS文件独立地存储它模块的内容（就像一个被括起来的闭包一样）。在这种作用域中，我们通过 module.exports 语句来导出对象为模块，再通过 require 语句来引入。
还是举个直观的例子吧：
function myModule() {
this.hello = function() {
return 'hello!';
}
this.goodbye = function() {
return 'goodbye!';
}
}
module.exports = myModule;
通过指定导出的对象名称，CommonJS模块系统可以识别在其他文件引入这个模块时应该如何解释。
然后在某个人想要调用 myMoudle 的时候，只需要 require 一下：
var myModule = require('myModule');
var myModuleInstance = new myModule();
myModuleInstance.hello(); // 'hello!'
myModuleInstance.goodbye(); // 'goodbye!'
这种实现比起模块模式有两点好处：
并且这种书写方式也非常舒服友好，我自己很喜欢。
需要注意的一点是，CommonJS以服务器优先的方式来同步载入模块，假使我们引入三个模块的话，他们会一个个地被载入。
它在服务器端用起来很爽，可是在浏览器里就不会那么高效了。毕竟读取网络的文件要比本地耗费更多时间。只要它还在读取模块，浏览器载入的页面就会一直卡着不动。（在下一篇第二部分的教程里我们会讨论如何解决这个问题）
AMD
CommonJS已经挺不错了，但假使我们想要实现异步加载模块该怎么办？答案就是Asynchronous Module Definition（异步模块定义规范），简称AMD.
通过AMD载入模块的代码一般这么写：
define(['myModule', 'myOtherModule'], function(myModule, myOtherModule) {
console.log(myModule.hello());
});
这里我们使用 define 方法，第一个参数是依赖的模块，这些模块都会在后台无阻塞地加载，第二个参数则作为加载完毕的回调函数。
回调函数将会使用载入的模块作为参数。在这个例子里就是 myMoudle 和 myOtherModule.最后，这些模块本身也需要通过 define 关键词来定义。
拿 myModule 来举个例子：
define([], function() {
return {
hello: function() {
console.log('hello');
},
goodbye: function() {
console.log('goodbye');
}
};
});
重申一下，不像CommonJS，AMD是优先浏览器的一种异步载入模块的解决方案。（记得，很多人认为一个个地载入小文件是很低效的，我们将在下一篇文章理介绍如何打包模块）
除了异步加载以外，AMD的另一个优点是你可以在模块里使用对象、函数、构造函数、字符串、JSON或者别的数据类型，而CommonJS只支持对象。
再补充一点，AMD不支持Node里的一些诸如 IO,文件系统等其他服务器端的功能。另外语法上写起来也比CommonJS麻烦一些。
UMD
在一些同时需要AMD和CommonJS功能的项目中，你需要使用另一种规范：Universal Module Definition（通用模块定义规范）。
UMD创造了一种同时使用两种规范的方法，并且也支持全局变量定义。所以UMD的模块可以同时在客户端和服务端使用。
下面是一个解释其功能的例子：
(function (root, factory) {
if (typeof define === 'function' && define.amd) {
// AMD
define(['myModule', 'myOtherModule'], factory);
} else if (typeof exports === 'object') {
// CommonJS
module.exports = factory(require('myModule'), require('myOtherModule'));
} else {
// Browser globals (Note: root is window)
root.returnExports = factory(root.myModule, root.myOtherModule);
}
}(this, function (myModule, myOtherModule) {
// Methods
function notHelloOrGoodbye(){}; // A private method
function hello(){}; // A public method because it's returned (see below)
function goodbye(){}; // A public method because it's returned (see below)
// Exposed public methods
return {
hello: hello,
goodbye: goodbye
}
}));
更多有关UMD的例子请看其Github上的官方repo.
原生JS
希望你坚持读到了现在，我们最后再介绍一种定义模块的方式。
你可能注意到了，上述的这几种方法都不是JS原生支持的。要么是通过模块模式来模拟，要么是使用CommonJS或AMD.
幸运的是在JS的最新规范ECMAScript 6 (ES6)中，引入了模块功能。
ES6 的模块功能汲取了CommonJS 和 AMD 的优点，拥有简洁的语法并支持异步加载，并且还有其他诸多更好的支持。
我最喜欢的ES6 模块功能的特性是，导入是实时只读的。（CommonJS 只是相当于把导出的代码复制过来）。
来看例子：
// lib/counter.js
var counter = 1;
function increment() {
counter++;
}
function decrement() {
counter--;
}
module.exports = {
counter: counter,
increment: increment,
decrement: decrement
};
// src/main.js
var counter = require('../../lib/counter');
counter.increment();
console.log(counter.counter); // 1
上面这个例子中，我们一共创建了两份模块的实例，一个在导出的时候，一个在引入的时候。
在 main.js 当中的实例是和原本模块完全不相干的。这也就解释了为什么调用了 counter.increment() 之后仍然返回1。因为我们引入的 counter 变量和模块里的是两个不同的实例。
所以调用 counter.increment() 方法只会改变模块中的 counter .想要修改引入的 counter 只有手动一下啦：
counter.counter++;
console.log(counter.counter); // 2
而通过 import 语句，可以引入实时只读的模块：
// lib/counter.js
export let counter = 1;
export function increment() {
counter++;
}
export function decrement() {
counter--;
}
// src/main.js
import * as counter from '../../counter';
console.log(counter.counter); // 1
counter.increment();
console.log(counter.counter); // 2
这看起来很酷不是么？这样就实现了我们把模块分隔在不同的文件里，需要的时候又可以合并在一起而且不影响它的功能。
期待下一篇：模块打包
我想看到这里的你应该已经对JavaScript模块化有了进一步的了解。
在下一篇教程里，我们会介绍：
- 为什么要打包模块
- 几种不同的打包构建方式
- ECMAScript 模块载入API
- 其他
欢迎在评论区讨论提问，如果有什么不对的地方也欢迎批评指正~
