JS 模块规范详解：CommonJS、AMD、CMD、UMD 与 ES6 对比

JavaScript 模块化演进概述

JavaScript 是一门极具灵活性的语言，甚至具备自我编译的能力。正是这种高度的自由度，催生了众多规范与框架，其中基础且关键的一环便是模块化（Module）。

不妨做一个小测试：CommonJS、AMD、CMD、UMD 以及 ES6，这些模块规范中，你熟悉几个？

需要说明的是，本文基于笔者个人的理解与梳理，可能与模块规范形成的确切历史存在一定差异。

模块概念的起源与挑战

一切的根源

JavaScript 本身在设计之初并未包含模块概念，但凭借极高的自由度，开发者可以通过立即执行函数表达式（IIFE）或构造函数来模拟模块行为，从而实现代码复用、作用域隔离及易于维护的效果。然而，这种散装的模块管理方式难以处理模块间的依赖关系。当一个 JS 文件中包含大量模块时，代码维护将变得异常困难，形成所谓的“灾难现场”。

主流模块规范诞生历程

Module 的诞生

为了解决这一问题，JavaScript 模块（JS Module）这一概念应运而生。由于 JS 原生缺乏模块支持，业界专家制定了 CommonJS 规范，实现了模块功能。但由于大多数浏览器不支持该规范，它主要适用于 Node.js 环境。随后，CommonJS 发生分裂，衍生出适用于浏览器端的 AMD 规范。由于 AMD 与 CommonJS 差异巨大，AMD 独立推出并推广了 RequireJS 框架。鉴于两者差异及适用环境不同，UMD（Universal Module Definition）随之出现，旨在兼容这两个平台，尽管笔者认为它更像是一个 polyfill。与此同时，CommonJS 的支持者尝试在浏览器端实现该规范，稍作改动后形成了 CMD 规范，并推出了 Sea.js 框架。当 AMD 与 CMD 争论不休时，ECMAScript 6（ES6）为 JS 引入了原生模块加载功能，宣告“JS 模块有了原生语法”。

真正规范与模拟环境的区别

真正的规范

在众多规范中，只有 CommonJS 和 ES6 的 import/export 属于真正的规范。其余规范均是利用 JS 现有特性模拟出的环境，以达成各自的目标。

之所以称 CommonJS 和 ES6 import/export 为真正规范，是因为只有原生支持其语法，才能完整实现规范定义。

对于 CommonJS 而言，运行环境必须提供 require 和 module.exports 支持才能运行。这也是浏览器与 CommonJS 难以直接兼容的主要原因。

至于 ES6，若失去对 import 和 export 关键字的支持，一切将归零。例如，Node.js 曾长期不支持 import 和 export，尽管它支持其他 ES6 语法。笔者认为，Node.js 为了维持 CommonJS 规范的稳定性，对 ES6 模块持保留态度，以免扰乱现有模块体系。

因此，CommonJS 和 ES6 模块被视为真正的规范。

关于 CommonJS 和 ES6 模块，笔者曾撰写过相关文章，此处不再赘述，感兴趣者可移步阅读《读懂 CommonJS 的模块加载》。

浏览器实现 CommonJS 的原理

有关浏览器实现 CommonJS 模块的原理

既然浏览器缺乏 CommonJS 所需的关键字导致模块无法直接运行，那么可以通过创建模块环境来解决。利用 define 方法，在函数内部模拟 CommonJS 环境，提供 require 和 module.exports 接口。无论是 Sea.js 还是 RequireJS，均通过 define 模拟环境的方式来实现模块功能。

AMD 规范与 RequireJS 解析

自立门户的 AMD

笔者此前在组装台式机时，曾在 A 卡（AMD）和 N 卡（NVIDIA）之间犹豫，最终因价格因素选择了 A 卡。这里的 AMD 指的是 AMD 公司，与 JS 中的 AMD 规范并无关联，仅是缩写巧合。

AMD 全称为 Asynchronous Module Definition（异步模块定义）。与 CommonJS 的按需加载（即 require 时才加载）不同，AMD 会在模块执行前加载所有潜在依赖，即所谓的“高配”模式，至于是否实际使用则不在 AMD 考虑范围内。RequireJS 是 AMD 的代表性实现：

来自 AMD 的暴击：


define("module1",function(require) {
 'use strict';
 console.log("cccc")
});
define("module2",function(require) {
 'use strict';
 console.log("aaaa")
 if(false){
  console.log(require("module1"))
 }
 console.log("bbbb")
});

require(["module2"])

此时打印顺序为 cccc, aaaa, bbbb。由此可见，AMD 会在模块执行前加载所有依赖。因此，AMD 还有一种写法是将所有依赖模块写在头部。


define("module1",function(require) {
 'use strict';
 console.log("cccc")
});
define("module2",[module1],function(module1) {
 'use strict';
 console.log("aaaa")
 if(false){
  console.log(require("module1"))
 }
 console.log("bbbb")
});

浏览一下 requirejs 的源码：

RequireJS 获取依赖有两种方式：一是通过配置，二是利用正则匹配所有 require 内容并加入依赖列表。当调用当前模块时，会先检查依赖模块是否已运行。


cjsRequireRegExp = /[^.]\s*require\s*\(\s*["']([^'"\s]+)["']\s*\)/g,

已定义完成的模块会被缓存在一个对象中，以模块名为唯一键值。若再次调用该缓存模块，则无需重新执行。

执行之后缓存结果


defined[id] = exports;

二次执行时，先检查是否存在缓存，若存在则不重复执行。


function callGetModule(args) {
 //Skip modules already defined.
 if (!hasProp(defined, args[0])) {
  getModule(makeModuleMap(args[0], null, true)).init(args[1], args[2]);
 }
}

若是远程依赖，则创建一个 script 标签加载远程资源，并将其加入头部。


req.createNode = function (config, moduleName, url) {
 var node = config.xhtml ?
   document.createElementNS('http://www.w3.org/1999/xhtml', 'html:script') :
   document.createElement('script');
 node.type = config.scriptType || 'text/javascript';
 node.charset = 'utf-8';
 node.async = true;
 return node;
};

UMD 兼容方案解析

那么 UMD 是个什么样的存在

初次接触 UMD 是在使用 Webpack 打包库时，面对 CommonJS、AMD 和 UMD 等多个选项，当时感到困惑。在不知情的情况下，又出现了一个模块规范，令人头疼。

来自 webpack 的凝视：


output: {
 path: path.join(__dirname),
 filename: 'index.js',
 libraryTarget: "umd",//此处是希望打包的插件类型
 library: "Swiper",
}

看一眼打包后的效果：


!function(root,callback){
"object"==typeof exports&&"object"==typeof module?//判断是不是nodejs环境
 module.exports=callback(require("react"),require("prop-types"))
 :
 "function"==typeof define&&define.amd?//判断是不是requirejs的AMD环境
  define("Swiper",["react","prop-types"],callback)
  :"object"==typeof exports?//相当于连接到module.exports.Swiper
   exports.Swiper=callback(require("react"),require("prop-types"))
   :
   root.Swiper=callback(root.React,root.PropTypes)//全局变量
}(window,callback)

这样一个 polyfill，瞬间兼容了 CommonJS、AMD 和全局模块。这就是 UMD，与其说是规范，不如说它是一个兼容层，支持多种模块规范。

CMD 规范与 AMD 的差异

where is CMD？

细心的读者可能发现，CMD 不知去向，Webpack 打包选项中也没有 CMD 模块选项。CMD 实际上是基于 CommonJS 规范改造，以支持浏览器端的一种规范。

主要说说他和 AMD 的主要区别吧：

require 关键字引入内容的执行顺序。AMD 是依赖提前加载的概念，而 CMD 是同步执行，遇到 require 后再执行当前模块。


define("c",function(require, exports, module) {
 console.log("bbb")
});
define("b",function(require, exports, module) {
 console.log("aaa")
 require("c")
 console.log("ccc")
});
seajs.use("b")

这样打印的就是 aaa，bbb，ccc。按照代码出现的顺序执行。

当然这是同步代码的区别，至于异步代码，CMD 和 AMD 均通过 script 标签 append 到 head 加载，存入模块对象中，然后根据 id 调用。不过 CMD 有一点不同，加了一个小小的优化：


if (!data.debug) {
 head.removeChild(node)
}

当代码加载完毕之后，并且缓存在模块之中之后，便在 head 之中删除了这个 script。

总结与展望

后记

借用鲁迅的一句话“世上本没有路，走的人多了也就成了路”。JS MODULE 的规范也是如此，用的人多了也就是默认的解决方案了。

JS MODULE 大战就写到这边吧，大家都不晓得这些模块的规范能够存活多久，但是概念都很好。所以好好学习概念，以后就算有新的规范出来了，和老规范一对比，找出不同点，加以分析，便能够轻松上手！

参考地址

不能忘记帮助笔者认知模块的文章们，谢谢大佬们：

RequireJS 官网关于 AMD 产生历史的解释。《前端模块化开发那点历史》：Sea.js 作者对模块的看法，梳理了笔者对于 AMD 的困惑。 Overflow 上对于 AMD 和 RequireJS 的一个解释

以上所述是小编给大家介绍的 js module 详解整合，希望对大家有所帮助，如果大家有任何疑问请给我留言，小编会及时回复大家的。在此也非常感谢大家对本站网站的支持！

JavaScript 模块规范演进：从 CommonJS 到 ES6 的实战解析