JavaScript模块化编程（一）：模块原型和理论概念详解

文章源自：http://www.diguage.com/archives/70.html

 

JavaScript模块化编程（一）：模块原型和理论概念详解

随着网站逐渐变成"互联网应用程序"，嵌入网页的Javascript代码越来越庞大，越来越复杂。

　　网页越来越像桌面程序，需要一个团队分工协作、进度管理、单元测试等等……开发者不得不使用软件工程的方法，管理网页的业务逻辑。

　　Javascript模块化编程，已经成为一个迫切的需求。理想情况下，开发者只需要实现核心的业务逻辑，其他都可以加载别人已经写好的模块。

　　但是，Javascript不是一种模块化编程语言，它不支持"类"（class），更遑论"模块"（module）了。（正在制定中的ECMAScript标准第六版，将正式支持"类"和"模块"，但还需要很长时间才能投入实用。）

　　Javascript社区做了很多努力，在现有的运行环境中，实现"模块"的效果。本文总结了当前＂Javascript模块化编程＂的最佳实践，说明如何投入实用。虽然这不是初级教程，但是只要稍稍了解Javascript的基本语法，就能看懂。

 

一、原始写法

　　模块就是实现特定功能的一组方法。

　　只要把不同的函数（以及记录状态的变量）简单地放在一起，就算是一个模块。

function m1(){

	//...

}

function m2(){

	//...

}

上面的函数m1()和m2()，组成一个模块。使用的时候，直接调用就行了。

　　这种做法的缺点很明显："污染"了全局变量，无法保证不与其他模块发生变量名冲突，而且模块成员之间看不出直接关系。

 

二、对象写法

　　为了解决上面的缺点，可以把模块写成一个对象，所有的模块成员都放到这个对象里面。

var module1 = new Object({

	_count : 0,

	m1 : function (){
		//...
	},

	m2 : function (){
		//...
	}

});

 上面的函数m1()和m2(），都封装在module1对象里。使用的时候，就是调用这个对象的属性。

module1.m1();

 但是，这样的写法会暴露所有模块成员，内部状态可以被外部改写。比如，外部代码可以直接改变内部计数器的值。

module1._count = 5;

 

三、立即执行函数写法

　　使用"立即执行函数"（Immediately-Invoked Function Expression，IIFE），可以达到不暴露私有成员的目的。

var module1 = (function(){

	var _count = 0;

	var m1 = function(){
		//...
	};

	var m2 = function(){
		//...
	};

	return {
		m1 : m1,
		m2 : m2
	};

})();

 使用上面的写法，外部代码无法读取内部的_count变量。

module1就是Javascript模块的基本写法。下面，再对这种写法进行加工。

 

四、放大模式

　　如果一个模块很大，必须分成几个部分，或者一个模块需要继承另一个模块，这时就有必要采用"放大模式"（augmentation）。

var module1 = (function (mod){

	mod.m3 = function () {

		//...

	};

	return mod;

})(module1);

 上面的代码为module1模块添加了一个新方法m3()，然后返回新的module1模块。

 

五、宽放大模式（Loose augmentation）

　　在浏览器环境中，模块的各个部分通常都是从网上获取的，有时无法知道哪个部分会先加载。如果采用上一节的写法，第一个执行的部分有可能加载一个不存在空对象，这时就要采用"宽放大模式"。

var module1 = ( function (mod){

	//...

	return mod;

})(window.module1 || {});

 与"放大模式"相比，＂宽放大模式＂就是"立即执行函数"的参数可以是空对象。

 

六、输入全局变量

　　独立性是模块的重要特点，模块内部最好不与程序的其他部分直接交互。

　　为了在模块内部调用全局变量，必须显式地将其他变量输入模块。

var module1 = (function ($, YAHOO) {

	//...

})(jQuery, YAHOO);

 上面的module1模块需要使用jQuery库和YUI库，就把这两个库（其实是两个模块）当作参数输入module1。这样做除了保证模块的独立性，还使得模块之间的依赖关系变得明显。这方面更多的讨论，参见Ben Cherry的著名文章《JavaScript Module Pattern: In-Depth》。

 

七、模块的规范

　　先想一想，为什么模块很重要？

　　因为有了模块，我们就可以更方便地使用别人的代码，想要什么功能，就加载什么模块。

　　但是，这样做有一个前提，那就是大家必须以同样的方式编写模块，否则你有你的写法，我有我的写法，岂不是乱了套！考虑到Javascript模块现在还没有官方规范，这一点就更重要了。

　　目前，通行的Javascript模块规范共有两种：CommonJS和AMD。我主要介绍AMD，但是要先从CommonJS讲起。

 

八、CommonJS

　　2009年，美国程序员Ryan Dahl创造了node.js项目，将javascript语言用于服务器端编程。

       这标志"Javascript模块化编程"正式诞生。因为老实说，在浏览器环境下，没有模块也不是特别大的问题，毕竟网页程序的复杂性有限；但是在服务器端，一定要有模块，与操作系统和其他应用程序互动，否则根本没法编程。

　　node.js的模块系统，就是参照CommonJS规范实现的。在CommonJS中，有一个全局性方法require()，用于加载模块。假定有一个数学模块math.js，就可以像下面这样加载。

var math = require('math');

 然后，就可以调用模块提供的方法：

var math = require('math');

math.add(2,3); // 5

 因为这个系列主要针对浏览器编程，不涉及node.js，所以对CommonJS就不多做介绍了。我们在这里只要知道，require()用于加载模块就行了。

 

九、浏览器环境

　　有了服务器端模块以后，很自然地，大家就想要客户端模块。而且最好两者能够兼容，一个模块不用修改，在服务器和浏览器都可以运行。

　　但是，由于一个重大的局限，使得CommonJS规范不适用于浏览器环境。还是上一节的代码，如果在浏览器中运行，会有一个很大的问题，你能看出来吗？

var math = require('math');

math.add(2, 3);

 第二行math.add(2, 3)，在第一行require(‘math’)之后运行，因此必须等math.js加载完成。也就是说，如果加载时间很长，整个应用就会停在那里等。

　　这对服务器端不是一个问题，因为所有的模块都存放在本地硬盘，可以同步加载完成，等待时间就是硬盘的读取时间。但是，对于浏览器，这却是一个大问题，因为模块都放在服务器端，等待时间取决于网速的快慢，可能要等很长时间，浏览器处于"假死"状态。

　　因此，浏览器端的模块，不能采用"同步加载"（synchronous），只能采用"异步加载"（asynchronous）。这就是AMD规范诞生的背景。

 

十、AMD

　　AMD是"Asynchronous Module Definition"的缩写，意思就是"异步模块定义"。它采用异步方式加载模块，模块的加载不影响它后面语句的运行。所有依赖这个模块的语句，都定义在一个回调函数中，等到加载完成之后，这个回调函数才会运行。

　　AMD也采用require()语句加载模块，但是不同于CommonJS，它要求两个参数：

require([module], callback);

 第一个参数[module]，是一个数组，里面的成员就是要加载的模块；第二个参数callback，则是加载成功之后的回调函数。如果将前面的代码改写成AMD形式，就是下面这样：

require(['math'], function (math) {

	math.add(2, 3);

});

 math.add()与math模块加载不是同步的，浏览器不会发生假死。所以很显然，AMD比较适合浏览器环境。

　　目前，主要有两个Javascript库实现了AMD规范：require.js和curl.js。本系列的下一部分，将通过介绍require.js，进一步讲解AMD的用法，以及如何将模块化编程投入实战。