模块化之AMD与CMD原理(附源码)

1. 前言

现在初入前端的同学们，都直接就上手webpack了，而在几年前没有node还是jquery打天下的时候，不借助node或软件让不同js文件之间互相引用、模块化开发，是件很麻烦的事。

接下来会介绍两个有名的工具AMD（require.js）和CMD（sea.js），虽然现在用的很少了，但还是需要知道模块化经历的过程，面试也可能会问到。

2. 需求的产生

一开始前端的工作内容不多，html中如图中引入js文件，有很多缺点：

1. 必须按顺序引入，如果 1.js中要用到jquery，那就将jquery.js放到1.js上方。
2. 同步加载各个js，只有1.js加载并执行完，才去加载2.js。
3. 各个js文件可能会有多个window全局变量的创建，污染。
4. ......还有很多缺点

总之，上面的结构，在前端内容越来越多，尤其ajax的趋势、前后端分离、越来越注重前端体验，js文件越来越多且互相引用更复杂的情况下，真心乱套了，所以需要有一个新的模块化工具。

我们当然是希望像现在这样，文件之间互相 import、export 就行了，但遗憾的是，这是es6配合node的用法，需要服务端做支撑处理文件，而一开始仅通过静态文件去模块化。

3. AMD

即Asynchronous Module Definition，中文名是异步模块定义的意思。它是一个模块化开发的规范，是一种思路，是一个概念。我们不用过于纠结它到底是个啥，只需要知道它是一个规范概念，而大名鼎鼎的require.js，是它的一个具体的实现，以前很多都用这个工具开发。

require.js的用法

这里只介绍大概简单的用法，没用过的同学最好去看教程。

login.html中

引入了require.js文件，然后指定了入口文件login.js

~~

入口文件login.js中

loginModule.js中

loginCtrl.js中

注意：

1. 实际上就是定义了两个全局变量函数，一个require()，一个define()

2. 其实这两个函数功能和原理差不多，你可以认为他俩除了名字不一样，其他都差不多。

3. define函数的第一个参数是个数组，写的是所依赖的模块；第二个参数是回调函数，回调函数里的参数对应的是依赖数组里的模块返回值，如：

   es6 :

   import A from 'a.js'

   import B from 'b.js'

   require.js:

   define(['a.js', 'b.js'], function(A, B) {

   })

最需要注意的是！！！：

无论是CMD还是AMD，都只是让开发者写代码时变爽了，而对于浏览器来说，可以认为没啥太大变化，该加载多少js文件，js文件的顺序，都和以前没啥区别！！！

4. require.js 原理

到这里我们大概知道了，这两个工具的意义，是让开发者不再需要写一堆 <script> 标签 引入js了，让编码更爽。。。但是对于浏览器那边，没啥大的变化。

以前：

编码：

浏览器：

require.js后

编码：

浏览器：

所以结论：require.js只是采取了某种“方法”，让你在写代码时只写一个<script>，运行html文档时却是多个<script>

分析实现原理：

可能1：

编码时的html文件和运行时的html文件是两个文件，即通过某些工具复制并修改了html。可惜修改文件需要服务端程序去做，而require.js只是个js文件，所以不是这个原理。这在node下webpack可以轻松的实现。

可能2：

既然可能1是不对的，那么说明了，浏览器运行的html文件和编码时的html文件是一模一样的。所以只剩下第二条路了，就是运行时由js代码去修改html文档~

工具目的：

所以我们的目的就成了，浏览器文档一开始运行时：

就只引用了一个require.js文件

执行了require.js之后，由js在dom上添加了一堆 <script>

也就是说，红框里的<script>，都是require.js里的js代码手动在body元素尾部添加的！！！

还有，添加了<script src="3.js" > ， 不能只是在html文档上添加了这行字符串，而是要加载并且运行 3.js ！！！

!!!重要方法：

1. 插入sciprt节点，并且 加载 + 运行 其js文件

// 建一个node节点, script标签
var node = document.createElement('script')
node.type = 'text/javascript'
node.src = '3.js'

// 将script节点插入dom中
document.body.appendChild(node)

注意：

采用dom.appendChild方法插入script节点，会立即下载js文件，并且运行文件！

而采用dom.innerHTML = '<script src="3.js"></script>'，则只是在dom中插入了一行字符串，就更不会管字符串里引入的js了，所以不能用这个方法插入script！！！

2. 各个js文件的加载时机（script标签插入文档的时机顺序）

文件之间有依赖关系的，所以加载js文件 (dom中插入script节点) 是要有顺序的，比如： 1.js 依赖 2.js，2.js 依赖 3.js

那么，实际的加载顺序是为 1.js，2.js，3.js

有同学可能会问，按理说加载顺序应该是反过来 3.js，2.js，1.js啊。。。那是因为，只有 1.js 加载并且运行之后，才知道1.js依赖啥啊。。。仔细想想，你在 1.js 里面写得define([2.js])，那是不是得 先加载运行 1.js 后才能从define函数的参数中拿到依赖 2.js ？

注意： 而实际模块运行的顺序，才是 3.js，2.js，1.js。。。所以，文件的加载、加载后文件的运行、模块的运行，这是 3 个东西啊，别混了先，下一部分再细说。

继续这里，那么就需要判断，1.js什么时候加载完呢？

<script src="1.js" onload="alert()"></script>

关键就在于，onload 这个函数，其作用是，1.js 加载完并且执行完之后，执行onload里的 alert

所以要实现 1.js 加载完后再加载 2.js ，则只需这样：

var node = document.createElement('script')
node.type = 'text/javascript'
node.src = '1.js'

// 给该节点添加onload事件，标签上onload，这里是load，见事件那里的知识点
// 1.js 加载完后onload的事件
node.addEventListener('load', function(evt) {
    // 开始加载 2.js
    var node2 = document.createElement('script')
    node2.type = 'text/javascript'
    node2.src = '2.js'
    // 插入 2.js script 节点
    document.body.appendChild(node2)
})
// 插入 1.js script 节点
document.body.appendChild(node)

所以，处理依赖的核心就是利用 onload 事件，不断的递归嵌套的加载依赖文件。事实上，最麻烦的也是这里处理依赖文件，尤其是一个文件可能被多个文件所依赖，的情况。

3. 文件模块的执行时机

这一点一定要理解，这也是require.js和sea.js的区别之一。

刚才说了3个东西，文件的加载、加载后文件的运行、模块的运行，这里千万别蒙圈，举例：

// 1.js 中的代码
require([], functionA() {
    // 主要逻辑代码
})

js文件加载后就会瞬间执行文件，那么

• 文件的加载：将<script src='1.js' > 节点插入dom中，之后，下载 1.js 文件

• 加载后文件的运行：1.js 文件加载完后，执行 1.js 中的代码，即执行 require() 函数！！！

• 模块的运行： require回调函数，上方的，主要逻辑代码，所在的函数，functionA，的运行！！！

所以我们以后所说的 运行，都指的是 模块的运行 ，而文件的运行默认和加载一起了就，不需考虑。。。而且我们每个页面的逻辑代码都要是写在require/define 的回调函数，functionA中的啊。。。

！！！一定要要仔细想清楚，模块加载顺序和模块运行的顺序？

就像 es6 你 1.js 中 import '2.js'，不得 2.js 先执行并且返给你个值？即：

1.js 依赖 2.js 时，那么是 1.js 先加载， 但是 2.js 模块先运行（还是要注意：是模块的运行，不是文件的运行！！！）

总结顺序：

• 文件加载/文件运行 顺序： 1.js , 2.js , 3.js

• 模块运行 顺序：3.js , 2.js , 1.js

5. require.js 简单代码实现

用法例子

// 1.js 中（入口用require，其他用define）
require(['2.js'], function(A) {
    // A得到的就是2.js模块的返回值
    // 主要的执行代码
    // 2.js 3.js都加载完，才执行1.js的这回调函数！！！！！！！！！！！！！！！
})

// 2.js 中
define(['3.js', 'xxxx.js'], functionA(B, C) {
    // B得到的就是3.js模块的返回值，C是xxxx.js的
    return aaaaa    // 2.js 模块的返回值
})

// 3.js 中
define([], functionA() {
    
    retrun {}   // 3.js 模块的返回值
})

require.js 简单源码原理

利用递归去加载层层的嵌套依赖，代码的难点就在于，怎样判断递归结束？即怎样判断所有的依赖都加载完了？

var modules = {},	// 存放所有文件模块的信息，每个js文件模块的信息
    loadings = [];	//	存放所有已经加载了的文件模块的id，一旦该id的所有依赖都
                                加载完后，该id将会在数组中移除

// 上面说了，每个文件模块都要有个id，这个函数是返回当前运行的js文件的文件名，拿文件名作为文件对象的id
// 比如，当前加载 3.js 后运行 3.js ，那么该函数返回的就是 '3.js'
function getCurrentJs() {
	return document.currentScript.src
}
// 创建节点
function createNode() {
	var node = document.createElement('script')
	node.type = 'text/javascript'
	node.async = true;
	return node
}
// 开始运行
function init() {
    // 加载 1.js
    loadJs('1.js')
}	
// 加载文件(插入dom中)，如果传了回调函数，则在onload后执行回调函数
function loadJs(url, callback) {
    var node = createNode()
    node.src = url;
    node.setAttribute('data-id', url)
    node.addEventListener('load', function(evt) {
    	var e = evt.target
    	setTimeout(() => {  // 这里延迟一秒，只是让在浏览器上直观的看到每1秒加载出一个文件
    		callback && callback(e)
    	}, 1000)
    }, false)
    
    document.body.appendChild(node)
}	
	
// 此时，loadJs(1.js)后，并没有传回调函数，所以1.js加载成功后只是自动运行1.js代码
// 而1.js代码中，是require( ['2.js', 'xxx.js'], functionA（B, C）{} )，则执行的是require函数, 在下面是require的定义

window.require = function(deps, callback) {
    // deps 就是对应的 ['2.js', 'xxx.js']
    // callback 就是对应的 functionA
    // 在这里，是不会运行callback的(即模块的运行！)，得等到所有依赖都加载完的啊
    // 所以得有个地方，把一个文件的所有信息都先存起来啊，尤其是deps和callback
    var id = getCurrentJs();// 当前运行的是1.js，所以id就是'1.js'
    if(!modules.id) {
    	modules[id] = { // 该模块对象信息
    		id: id,
    		deps: deps,
    		callback: callback, 
    		exports: null,  // 该模块的返回值return ，
    		就是functionA(B, C)运行后的返回值，仔细想想？在后面的getExports中详细讲
    		
    		status: 1, 
    		
    	}
    	loadings.unshift(id); // 加入这个id，之后会循环loadings数组，递归判断id所有依赖
    }
    
    loadDepsJs(id); // 加载这个文件的所有依赖,即去加载[2.js]
}

function loadDepsJs(id) {
    var module = modules[id]; // 获取到这个文件模块对象
    // deps是['2.js']
    module.deps.map(item => {   // item 其实是依赖的Id，即 '2.js'
        if(!modules[i]) {   // 如果这个文件没被加载过（注：加载过的肯定在modules中有）
        （1）    loadJs(item, function() {   // 加载 2.js，并且传了个回调，准备要递归了
                    // 2.js加载完后，执行了这个回调函数
                    loadings.unshift(item); // 此时里面有两个了, 1.js 和 2.js
                    // 递归。。。要去搞3.js了
                    loadDepsJs(item)// item传的2.js，递归再进来时，就去modules中取2.js的deps了
                    // 每次检查一下，是否都加载完了
                    checkDeps(); // 循环loadings，配合递归嵌套和modules信息，判断是否都加载完了
                })
        }
    })
}

// 上面（1）那里，加载了2.js后马上会运行2.js的，而2.js里面是
define(['js'], fn)
// 所以相当于执行了 define函数

window.define = function(deps,callback) {
    var id = getCurrentJs()
    if(!modules.id) {
        modules[id] = {
        	id: id,
        	deps: getDepsIds(deps),
        	callback: callback,
        	exports: null,
        	status: 1,
        	
        }
    }
}

// 注意，define运行的结果，只是在modules中添加了该模块的信息
// 因为其实在上面的loadDepsJs中已经事先做了loadings和递归deps的操作，
而且是一直不断的循环往复的进行探查，所以define里面就不需要再像require中写一次loadDeps了

// 循环loadings，查看loadings里面的id，其所依赖的所有层层嵌套的依赖模块是否都加载完了

function checkDeps() {
    for(var i = 0, id; i < loadings.length ; i++) {
	id = loadings[i]
	if(!modules[id]) continue
	
	var obj = modules[id], 
	deps = obj.deps
	
	// 下面那行为什么要执行checkCycle函数呢，checkDeps是循环loadings数组的模块id，而checkCycle是去判断该id模块所依赖的**层级**的模块是否加载完
	// 即checkDeps是**广度**的循环已经加载（但依赖没完全加载完的）的id
	// checkCycle是**深度**的探查所关联的依赖
	// 还是举例吧。。。假如除了1.js, 2.js, 3.js, 还有个4.js，依赖5.js，那么
	// loadings 可能 是 ['1.js', '4.js']
	// 所以checkDeps --> 1.js，  4.js
	// checkCycle深入内部 1.js --> 2.js --> 3.js ;;; 4.js --> 5.js
	// 一旦比如说1.js的所有依赖2.js、3.js都加载完了，那么1.js 就会在loadings中移出
	
	var flag = checkCycle(deps)
	
	if(flag) {
            console.log(i, loadings[i] ,'全部依赖已经loaded');
		
            loadings.splice(i,1);
            // ！！！运行模块，然后同时得到该模块的返回值！！！
            getExport(obj.id)
            // 不断的循环探查啊~~~~
            checkDeps()
	}
	
    }
}
// 深层次的递归的去判断，层级依赖是否都加在完了
// 进入1.js的依赖2.js，再进入2.js的依赖3.js ......
function checkCycle(deps) {
   var flag = true
   
   function cycle(deps) {
        deps.forEach(item => {
             if(!modules[item] || modules[item].status == 1) {
                   flag = false
             } else if(modules[item].deps.length) {
//                         console.log('inner deps', modules[item].deps);
                   
                   cycle(modules[item].deps)
             }
                   
        })
   }
   
   cycle(deps)
   
   return flag
}

/*
    运行该id的模块，同时得到模块返回值，modules[id].export
*/
function getExport(id) {
/*
    先想一下，例如模块2.js, 这时 id == 2.js
    define(['3.js', 'xxxx.js'], functionA(B, C) {
        // B得到的就是3.js模块的返回值，C是xxxx.js的
        return aaaaa    // 2.js 模块的返回值
    })
    所以：
    1. 运行模块，就是运行 functionA （模块的callback）
    2. 得到模块的返回值，就是functionA运行后的返回值 aaaaa
    问题：
    1. 运行functionA(B, C)   B, C是什么？怎么来的？
    2. 有B, C 了，怎么运行functionA ？
    
*/
    // 解决问题1
    // B, C 就是该模块依赖 deps [3.js, xxxx.js]对应的返回值啊 
    // 那么循环deps 得到 依赖模块Id, 取模块的export。。。
   var params = [];
   var deps = modules[id].deps  
   
   for(var i = 0; i < deps.length; i++) {
        // 取依赖模块的exports即模块返回值，注意不要害怕取不到，因为你这个模块
        都进来打算运行了，那么你的所有依赖的模块早都进来过运行完了（还记得模块运行顺序不？）
        let depId = deps[i]
        params.push( modules[ depId ].exports ) 
        
   }
   
   // 到这里,params就是依赖模块的返回值的数组，也就是B，C对应的实参
   // 也就是 params == [3.js的返回值，xxxx.js的返回值]
   
   if(!modules[id].exports) {
        // 解决问题2： callback(functionA)的执行，用.apply，这也是为什么params是个数组了
        // 这一行代码，既运行了该模块，同时也得到了该模块的返回值export
        modules[id].exports = modules[id].callback.apply(global, params)
   }
  
}
	

代码的难点就在于checkDeps以及对loadings进行递归那里，很难去讲清楚，需要自己去写去实践，这里也很难全都描述清楚。。。

结尾会给一个简单的能运行的例子

不要想着花一两个小时就搞定所有了，刚开始确实会看的烦，多回来几次，隔段时间再研究一下，每次都会加深一点

6. CMD

CMD 即Common Module Definition通用模块定义，sea.js是它的实现

sea.js是阿里的大神写得，和require.js很像，先看一下用法的区别

// 只有define，没有require
// 和AMD那个例子一样，还是1依赖2, 2依赖3
1.js中
define(function() {
    
    var a = require('2.js')
    console.log(33333)
    var b = require('4.js')
})

2.js 中
define(function() {
    var b = require('3.js')
})
3.js 中
define(function() {
    // xxx
})

看着是比require.js要好一点。。。

AMD和CMD的区别

对依赖模块的执行时机不同，注意：不是加载的时机，模块加载的时机是一样的！！！

文件加载顺序： 都是先加载1.js，再加载2.js，最后加载3.js

模块运行顺序：

AMD： 3.js，2.js，1.js，，，即如果模块以及该模块的依赖都加载完了，那么就执行。。。 比如 3.js 加载完后，发现自己也没有依赖啊，那么直接执行3.js的回调了，，，2.js加载完后探查到依赖的3.js也加载完了，那么2.js就执行自己的回调了。。。。 主模块一定在最后执行

CMD： 1.js，2.js，3.js，，，即先执行主模块1.js，碰到require('2.js')就执行2.js，2.js中碰到require('3.js')就执行3.js

会不会又不理解，怎么能控制执行哪个文件模块呢？啥时执行呢？

还记得不，之前说过，执行模块，是指的执行那个functionA回调函数，callback，，，那么这个callback函数其实在一开始执行define()中，就已经通过参数，赋到了modules上了啊，所以无论CMD还是AMD，执行模块，都是执行modules[id].callback()

所以，sea.js里，你用的var a = require('2.js')，中的执行的require函数，源码中就是简单的执行了模块的callback

7. sea.js源码

源码，大部分和require.js都很像，上面说的执行时机不同，也很简单，就是控制一下啥时执行modules[id].callback呗。

之前又说了，加载模块差不多，那么sea.js是怎么通过require(3.js)，require(2.js)去控制3.js和2.js的加载呢？？？上面说require函数已经就是执行callback了，那么require函数就不能承担起加载模块的功能了啊，再来看

CMD的define

用法

define(function() {
    var a = require('2.js')
})

define源码的定义

window.define = function(callback) {
    var id = getCurrentJs()
    var depsInit = s.parseDependencies(callback.toString())
    var a = depsInit.map(item => basepath + item)
    // 和require.js的define相比，就多了上面的2行代码
    // 1. 把传进来的函数给转换成字符串，'function (){var a = require("2.js")}'
    // 2. 利用一个正则函数，取出字符串中require中的2.js，最后拼成一个数组['2.js']返回来。
    // 3. 之后就和require.js差不多了啊。。。
    
    
    // 下面的都差不多
    if(!modules[id]) {
        modules[id] = {
            id: id,
            status: 1,
            callback: callback,
            deps: a,
            exports: null
        }
    }
    
    s.loadDepsJs(id)

    }

所以sea.js，是写了一个正则的函数，去查询define中传入的fn的字符串，然后得到的依赖数组。。。 而require.js的依赖数组，是咱们自己写并且传入的：define(['2.js'])。。。

这个正则方法，大家不用去探究，练习时直接用就行了

8. 最后

简单源码地址：

my-require.js

my-sea.js

这个文章内容写得确实有点多有点罗嗦，还是希望能够讲的通俗易懂一点。之后会不断的完善文章，也欢迎大家留言提问，不对的地方也欢迎指正~~~希望对大家能有帮助

转载请注明出处，谢谢~~