JavaScript 模块的循环加载实现方法
"循环加载"(circulardependency)指的是,a脚本的执行依赖b脚本,而b脚本的执行又依赖a脚本。
//a.js varb=require('b'); //b.js vara=require('a');
通常,"循环加载"表示存在强耦合,如果处理不好,还可能导致递归加载,使得程序无法执行,因此应该避免出现。
但是实际上,这是很难避免的,尤其是依赖关系复杂的大项目,很容易出现a依赖b,b依赖c,c又依赖a这样的情况。这意味着,模块加载机制必须考虑"循环加载"的情况。
本文介绍JavaScript语言如何处理"循环加载"。目前,最常见的两种模块格式CommonJS和ES6,处理方法是不一样的,返回的结果也不一样。
一、CommonJS模块的加载原理
介绍ES6如何处理"循环加载"之前,先介绍目前最流行的CommonJS模块格式的加载原理。
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。
{ id:'...', exports:{...}, loaded:true, ... }
上面代码中,该对象的id属性是模块名,exports属性是模块输出的各个接口,loaded属性是一个布尔值,表示该模块的脚本是否执行完毕。其他还有很多属性,这里都省略了。(详细介绍情参见《require()源码解读》。)
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。
二、CommonJS模块的循环加载
CommonJS模块的重要特性是加载时执行,即脚本代码在require的时候,就会全部执行。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。
让我们来看,官方文档里面的例子。脚本文件a.js代码如下。
exports.done=false; varb=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');
上面代码之中,a.js脚本先输出一个done变量,然后加载另一个脚本文件b.js。注意,此时a.js代码就停在这里,等待b.js执行完毕,再往下执行。
再看b.js的代码。
exports.done=false; vara=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,而不是最后的值。
a.js已经执行的部分,只有一行。
exports.done=false;
因此,对于b.js来说,它从a.js只输入一个变量done,值为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。我们写一个脚本main.js,验证这个过程。
vara=require('./a.js'); varb=require('./b.js'); console.log('在main.js之中,a.done=%j,b.done=%j',a.done,b.done);
执行main.js,运行结果如下。
$nodemain.js 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
上面的代码证明了两件事。一是,在b.js之中,a.js没有执行完毕,只执行了第一行。二是,main.js执行到第二行时,不会再次执行b.js,而是输出缓存的b.js的执行结果,即它的第四行。
exports.done=true;
三、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 exportvarfoo='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-nodem2.js bar baz
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(摘自Dr.AxelRauschmayer的《ExploringES6》)。
//a.js import{bar}from'./b.js'; exportfunctionfoo(){ bar(); console.log('执行完毕'); } foo(); //b.js import{foo}from'./a.js'; exportfunctionbar(){ 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-nodea.js
执行完毕
a.js之所以能够执行,原因就在于ES6加载的变量,都是动态引用其所在的模块。只要引用是存在的,代码就能执行。
我们再来看ES6模块加载器SystemJS给出的一个例子。
//even.js import{odd}from'./odd' exportvarcounter=0; exportfunctioneven(n){ counter++; returnn==0||odd(n-1); } //odd.js import{even}from'./even'; exportfunctionodd(n){ returnn!=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*asmfrom'./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 varodd=require('./odd'); varcounter=0; exports.counter=counter; exports.even=function(n){ counter++; returnn==0||odd(n-1); } //odd.js vareven=require('./even').even; module.exports=function(n){ returnn!=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 >varm=require('./even'); >m.even(10) TypeError:evenisnotafunction
[说明]本文是我写的《ECMAScript6入门》第20章《Module》中的一节。