全面解析ECMAScript 6模块系统

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在任何一个大型应用中模块化是很常见的。ES6的模块为JavaScript提供了这个特性，并且为这些模块提供了许多选择方法来导出和引入对象。Ravi Kiran 在《 Modules in ECMAScript 6 (ES6) 》一文中主要讨论了ES6模块系统。以下为该文章的简译内容：

无论使用何种编程语言开发大型应用，最关键的特性就是代码模块化。这个概念在不同的编程语言里有着不同的命名，在C里为头部文件，C++和C#里为命名空间，Java中为包，名称不一样但解决的是同一问题。正如《 ECMAScript 6 – New language improvements in JavaScript 》系列文章中第一篇所提到的那样，最初JavaScript并不是用来编写大量代码的，比如创建大型框架、App应用等。就在我们因为JavaScript缺少对模块的支持而编写大量代码时，开源开发者提出了一些标准，如CommoneJs模块模型、异步模块定义（AMD）以及一些库，来实现模块化。在过去几年里,这些库获得了广泛关注，并成功应用到多个企业规模级的应用程序中。

ES6为JavaScript带来了模块特性。浏览器实现这一特性还需要一段时间，因为它们必须定义一个方法来动态下载文件。在浏览器支持该特性以前，我们可以使用编译器，如 Traceur、6to5、ES6 Module Loader以及其它可以让ES6模块转换成ES5的转码器。

JavaScript模块系统的现状

CommonJS模块系统

CommonJs是一个由开源开发者组成的团队，主要围绕JavaScript实现一些API及开展研发实践。该团队提出了一个JavaScript模块规范。每个文件都可当作一个模块，并且每个文件可以访问两个对象：require和export。require用来接收字符串（模块名），并返回该模块输出的对象。export对象用来导出该模块的方法和变量。require方法返回的就是export对象。模块同步加载。服务器端JavaScript引擎Node.js就是用的这个模块系统。

异步模块定义（AMD）

AMD是一个采用异步方式加载依赖模块的模块系统。如果模块在不同文件中，它们将采用XHR进行加载。某一模块将等其所依赖的模块一一加载后才会被执行。AMD模块必须是一个函数，并作为参数传入define函数中。函数的返回值将传输给所有依赖的模块，所获得返回值又将作为参数传给模块方法。Require.js库中实现了AMD。

TypeScript模块

TypeScript，作为JavaScript的超集，也提供了一个模块系统。当它被编译时，便开始使用JavaScript模块模式。TypeScript模块使用module关键字定义，任何被输出的对象必须使用export关键字定义。import关键字用来将其它模块加载入模块中，并捕捉该模块导出的对象。TypeScript模块是同步加载的。

ES6模块系统

ES6模块系统启发于上述现有模块系统，它具有以下特性：

1. 使用export关键词导出对象。这个关键字可以无限次使用；
2. 使用import关键字将其它模块导入某一模块中。它可用来导入任意数量的模块；
3. 支持模块的异步加载；
4. 为加载模块提供编程支持。

接下来让我们通过具体编程方法看看每一个特性。

导出对象

在现有的模块系统中，每个JavaScript代码文件在ES6中都是一个模块。只有模块中的对象需要被外部调用时，模块才会输出对象，其余则都是模块的私有对象。该处理方式将细节进行封装，仅导出必要的功能。

从模块里导出对象，ES6为我们提供了不同方法，见下面的讨论。

内联导出

ES6模块里的对象可在创建它们的声明中导出。一个模块中可无数次使用export，所有的对象将被一起导出。请看下面的例子：

export class Employee{
  constructor(id, name, dob){
    this.id = id;
    this.name=name;
    this.dob= dob;
  }
  getAge(){
    return (new Date()).getYear() - this.dob.getYear();
  }
}
export function getEmployee(id, name, dob){
  return new Employee(id, name, dob);
}
var emp = new Employee(1, "Rina", new Date(1987, 1, 22));

案例中的模块导出了两个对象： Employee类，getEmployee函数。因对象emp未被导出，所以其仍为模块私有。

导出一组对象

尽管内联导出很有效，但在大规模模块中，它就很难发挥作用了，因为我们可能无法追踪到模块导出来的对象。在这种情况下，更好的办法是，在模块的末尾单独进行导出声明，以导出该模块中的全部对象。

使用单独导出声明重写上一案例中的模块，结果如下：

class Employee{
  constructor(id, name, dob){
    this.id = id;
    this.name=name;
    this.dob= dob;
  }
  getAge(){
    return (new Date()).getYear() - this.dob.getYear();
  }
}
function getEmployee(id, name, dob){
  return new Employee(id, name, dob);
}
var x = new Employee(1, "Rina", new Date(1987, 1, 22));
export {Employee, getEmployee};

在导出时，重命名对象也是可以的。如下例所示，Employee在导出时名字改为了Associate，函数GetEmployee改名为getAssociate。

export {
    Associate as Employee,
    getAssociate as getEmployee
  };

Default导出

使用关键字default，可将对象标注为default对象导出。default关键字在每一个模块中只能使用一次。它既可以用于内联导出，也可以用于一组对象导出声明中。

下面案例展示了在组导出语句中使用default：

export default {
    Employee,
    getEmployee
};

导入模块

现有模块可以使用关键字import导入到其它模块。一个模块可以被导入任意数量的模块中。下文展示了导入模块的不同方式。

无对象导入

如果模块包含一些逻辑要执行，且不会导出任何对象，此类对象也可以被导入到另一模块中。如下面案例所示：

import './module1.js';

导入默认对象

采用Default导出方式导出对象，该对象在import声明中将直接被分配给某个引用，如下例中的“d”。

import d from './module1.js';

导入命名的对象

正如以上讨论的，一个模块可以导出许多命名对象。如果另一模块想导入这些命名对象，需要在导入声明中一一列出这些对象。举个例子：

import {Employee, getEmployee} from './module1.js';

当然也可在同一个声明中导入默认对象和命名对象。这种情况下，默认对象必须定义一个别名，如下例。

import {default as d, Employee} from './module1.js';

导入所有对象

以上几种情况，只有import声明中列举的对象才会被导入并被使用，而其它对象则无法在导入模块中使用。当然，这就要求用户了解哪些对象可以导出并加以利用。如果模块导出大量对象，另一模块想引入所有导出的对象，就必须使用如下声明：

import * as allFromModule1 from './module1.js';

allFromModule1这一别名将指向所有从module1导出的对象。在导入模块中，它们作为属性可被访问。

可编程式的按需导入

如果想基于某些条件或等某个事件发生后再加载需要的模块，可通过使用加载模块的可编程API（programmatic API）来实现。使用System.import方法，可按程序设定加载模块。这是一个异步的方法，并返回Promise。

该方法的语法示例如下：

System.import('./module1.js')
    .then(function(module1){
        //use module1
    }, function(e){
        //handle error
    });

如果模块加载成功且将导出的模块成功传递给回调函数，Promise将会通过。如果模块名称有误或由于网络延迟等原因导致模块加载失败，Promise将会失败。

ES6模块使用现状

到目前为止，所有浏览器还不能自然支持ES6模块，所以在浏览器加载之前，我们需要使用转译器（transpiler）将代码转换成ES5。直到现在，我一直使用Traceur作为我的转译器，建议大家使用相同的工具将模块代码转化为浏览器可识别的代码。让我们看看编译ES6模块的几种不同的方法。

使用Traceur动态编译ES6模块

当浏览器加载脚本后，我们可以使用Traceur的客户端库动态编译ES6模块。使用该方法，运行模块无需运行任何命令。我们要做得就是，在页面上加载Traceur库，及添加代码脚本来运行WebPageTranscoder。

<script>
    new traceur.WebPageTranscoder(document.location.href).run();
</script>

现在，我们就可以在script标签内，将类型指定成模块，以此导入任何一个ES6文件。

<script type="module">
    import './modules/import1.js';
</script>

类型指定为模块的任何脚本标签将被ES6客户端库获取并处理。上面代码块中的导入语句将发送AJAX请求，捕获相应的JavaScript文件，并载入它。如果模块内部引用了另一个模块，单独的AJAX请求将发出，以加载与引用模块相对应的文件。

使用Traceur命令编译ES6模块

使用Traceur命令可以将ES6模块编译成AMD或者CommonJS模块。这个方法有两大优点。

1. 模块完成编译，浏览器不必执行额外动作；
2. 如果应用已经使用ES5及AMD（或CommonJs）模块系统构建了一半，程序的另一半也可以使用ES6，并被编译为这些模块系统中的任何一个，而不是立即把整个应用编译成ES6。

为了使用编译完成的AMD/CommonJs的模块，我们需要包含支持模块系统的库。我个人比较倾向AMD，所以我将在这里介绍一下它。CommonJS模块的步骤和这个差不多。

下面这句命令是用来让包含ES6模块的文件夹编译成AMD，并把它们存储在一个单独的文件夹：

traceur --dir modules es5Modules --modules=amd

使用CommonJs，你需要在上面命令中使用commonjs代替modules。

在这里，modules指的是包含ES6的文件夹，es5Modules指的是输出目录。如果查看es5Modules文件夹下的任何文件，你将看到该AMD定义块。require.js支持AMD，所以我们可以在HTML页面中，使用script引入require.js，并用data-main属性指明开始文件，就像下面这样：

<script src="bower_components/requirejs/require.js" data-main="es5Modules/import2.js"></script>

使用Traceur Grunt Task编译ES6模块

使用命令编译模块很累而且更容易出错。我们可以使用grunt-traceur自动化编译过程。此时，你需要安装NPM包。

npm intall grunt-traceur –save

Grunt任务所需数据与提供给命令的数据一样。下面是任务的一些配置：

traceur: {
  options: {
    modules: "amd"
  },
  custom: {
    files: [{
      expand: true,
      cwd: 'modules',
      src: ['*.js'],
      dest: 'es5Modules'
    }]
  }
}

现在你可以在控制台里使用下面的命令来运行上面的Grunt任务：

grunt traceur

正如你所看见的那样，它和我们使用命令所产生的效果是一样的。

结论

任何一个大型应用中，模块化十分必要。ES6模块为JavaScript提供了该特性，这些模块提供了众多选择来导出和引入对象。我很期待该特性被浏览器支持的那一天，到时我们无需加载任何第三方库即可创建、加载JavaScript模块。目前流行的客户端MV*框架Angular.js在其2.0版本（目前还在开发中）中就使用了ES6的模块化。

让我们开始使用模块系统，从而让我们的代码更具组织和可读性。