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JavaScript 模块的循环加载

作者:中国研究生就业网 | 发布时间:2018-12-22 16

"循环加载"(circular dependency)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 var b = require('b'); // b.js var a = 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; var b = 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; var a = 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。

var a = require('./a.js'); var b = 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。

$ node main.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 export var foo = '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-node m2.js bar baz

上面代码表明,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. Axel Rauschmayer 的《Exploring ES6》)。

// a.js import {bar} from './b.js'; export function foo() { bar(); console.log('执行完毕'); } foo(); // b.js import {foo} from './a.js'; export function bar() { 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-node a.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' export var counter = 0; export function even(n) { counter++; return n == 0 || odd(n - 1); } // odd.js import { even } from './even'; export function odd(n) { return n != 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 * as m from './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 var odd = require('./odd'); var counter = 0; exports.counter = counter; exports.even = function(n) { counter++; return n == 0 || odd(n - 1); } // odd.js var even = require('./even').even; module.exports = function(n) { return n != 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 > var m = require('./even'); > m.even(10) TypeError: even is not a function

[说明] 本文是我写的《ECMAScript 6入门》第20章《Module》中的一节。

(完)