引言
俗话说的好，不喜欢研究原理的程序员不是好的程序员，不喜欢读源码的程序员不是好的 jser。这两天看到了有关前端模块化的问题，才发现 JavaScript 社区为了前端工程化真是煞费苦心。今天研究了一天前端模块化的问题，先是大概了解了下模块化的标准规范，然后了解了一下 RequireJs 的语法和使用方法，最后研究了下 RequireJs 的设计模式和源码，所以想记录一下相关的心得，剖析一下模块加载的原理。
一、认识 RequireJs
在开始之前，我们需要了解前端模块化，本文不讨论有关前端模块化的问题，有关这方面的问题可以参考阮一峰的系列文章 Javascript 模块化编程。
使用 RequireJs 的第一步：前往官网 http://requirejs.org/；
第二步：下载文件；
第三步：在页面中引入 requirejs.js 并设置 main 函数；
<script type="text/javascript" src="scripts/require.js" data-main="scripts/main.js"></script>
然后我们就可以在 main.js 文件里编程了，requirejs 采用了 main 函数式的思想，一个文件即为一个模块，模块与模块之间可以依赖，也可以毫无干系。使用 requirejs ，我们在编程时就不必将所有模块都引入页面，而是需要一个模块，引入一个模块，就相当于 Java 当中的 import 一样。
定义模块：
//直接定义一个对象
define({
color: "black",
size: "unisize"
});
//通过函数返回一个对象，即可以实现 IIFE
define(function () {
//Do setup work here return {
color: "black",
size: "unisize"
}
});
//定义有依赖项的模块
define(["./cart", "./inventory"], function(cart, inventory) {
//return an object to define the "my/shirt" module.
return {
color: "blue",
size: "large",
addToCart: function() {
inventory.decrement(this);
cart.add(this);
}
}
}
);
导入模块：
//导入一个模块
require(['foo'], function(foo) {
//do something
});
//导入多个模块
require(['foo', 'bar'], function(foo, bar) {
//do something
});
关于 requirejs 的使用，可以查看官网 API ，也可以参考 RequireJS 和 AMD 规范 ，本文暂不对 requirejs 的使用进行讲解。
二、main 函数入口
requirejs 的核心思想之一就是使用一个规定的函数入口，就像 C++ 的 int main()，Java 的 public static void main()，requirejs 的使用方式是把 main 函数缓存在 script 标签上。也就是将脚本文件的 url 缓存在 script 标签上。
<script type="text/javascript" src="scripts/require.js" data-main="scripts/main.js"></script>
初来乍到电脑同学一看，哇！script 标签难道还有什么不为人知的属性吗？吓得我赶紧打开了 W3C 查看相关 API，并为自己的 HTML 基础知识感到惭愧，可是遗憾的是 script 标签并没有相关的属性，甚至这都不是一个标准的属性，那么它到底是什么玩意呢？下面直接上一部分 requirejs 源码：
//Look for a data-main attribute to set main script for the page
//to load. If it is there, the path to data main becomes the
//baseUrl, if it is not already set.
dataMain = script.getAttribute('data-main');
实际上在 requirejs 中只是获取在 script 标签上缓存的数据，然后取出数据加载而已，也就是跟动态加载脚本是一样的，具体是怎么操作，在下面的讲解中会放出源码。
三、动态加载脚本
这一部分是整个 requirejs 的核心，我们知道在 Node.js 中加载模块的方式是同步的，这是因为在服务器端所有文件都存储在本地的硬盘上，传输速率快而且稳定。而换做了浏览器端，就不能这么干了，因为浏览器加载脚本会与服务器进行通信，这是一个未知的请求，如果使用同步的方式加载，就可能会一直阻塞下去。为了防止浏览器的阻塞，我们要使用异步的方式加载脚本。因为是异步加载，所以与模块相依赖的操作就必须得在脚本加载完成后执行，这里就得使用回调函数的形式。
我们知道，如果显示的在 HTML 中定义脚本文件，那么脚本的执行顺序是同步的，比如：
//module1.js
console.log("module1");
//module2.js
console.log("module2");
//module3.js
console.log("module3");
<script type="text/javascript" src="scripts/module/module1.js"></script>
<script type="text/javascript" src="scripts/module/module2.js"></script>
<script type="text/javascript" src="scripts/module/module3.js"></script>
那么在浏览器端总是会输出：
但是如果是动态加载脚本的话，脚本的执行顺序是异步的，而且不光是异步的，还是无序的：
//main.js
console.log("main start"); var script1 = document.createElement("script");
script1.src = "scripts/module/module1.js";
document.head.appendChild(script1); var script2 = document.createElement("script");
script2.src = "scripts/module/module2.js";
document.head.appendChild(script2); var script3 = document.createElement("script");
script3.src = "scripts/module/module3.js";
document.head.appendChild(script3); console.log("main end");
使用这种方式加载脚本会造成脚本的无序加载，浏览器按照先来先运行的方法执行脚本，如果 module1.js 文件比较大，那么极其有可能会在 module2.js 和 module3.js 后执行，所以说这也是不可控的。要知道一个程序当中最大的 BUG 就是一个不可控的 BUG ，有时候它可能按顺序执行，有时候它可能乱序，这一定不是我们想要的。
注意这里的还有一个重点是，"module" 的输出永远会在 "main end" 之后。这正是动态加载脚本异步性的特征，因为当前的脚本是一个 task ，而无论其他脚本的加载速度有多快，它都会在 Event Queue 的后面等待调度执行。这里涉及到一个关键的知识 — Event Loop ，如果你还对 JavaScript Event Loop 不了解，那么请先阅读这篇文章 深入理解 JavaScript 事件循环（一）— Event Loop。
四、导入模块原理
在上一小节，我们了解到，使用动态加载脚本的方式会使脚本无序执行，这一定是软件开发的噩梦，想象一下你的模块之间存在上下依赖的关系，而这时候他们的加载顺序是不可控的。动态加载同时也具有异步性，所以在 main.js 脚本文件中根本无法访问到模块文件中的任何变量。那么 requirejs 是如何解决这个问题的呢？我们知道在 requirejs 中，任何文件都是一个模块，一个模块也就是一个文件，包括主模块 main.js，下面我们看一段 requirejs 的源码：
/**
* Creates the node for the load command. Only used in browser envs.
*/
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;
};
在这段代码中我们可以看出， requirejs 导入模块的方式实际就是创建脚本标签，一切的模块都需要经过这个方法创建。那么 requirejs 又是如何处理异步加载的呢？传说江湖上最高深的医术不是什么灵丹妙药，而是以毒攻毒，requirejs 也深得其精髓，既然动态加载是异步的，那么我也用异步来对付你，使用 onload 事件来处理回调函数：
//In the browser so use a script tag
node = req.createNode(config, moduleName, url); node.setAttribute('data-requirecontext', context.contextName);
node.setAttribute('data-requiremodule', moduleName); //Set up load listener. Test attachEvent first because IE9 has
//a subtle issue in its addEventListener and script onload firings
//that do not match the behavior of all other browsers with
//addEventListener support, which fire the onload event for a
//script right after the script execution. See:
//https://connect.microsoft.com/IE/feedback/details/648057/script-onload-event-is-not-fired-immediately-after-script-execution
//UNFORTUNATELY Opera implements attachEvent but does not follow the script
//script execution mode.
if (node.attachEvent &&
//Check if node.attachEvent is artificially added by custom script or
//natively supported by browser
//read https://github.com/requirejs/requirejs/issues/187
//if we can NOT find [native code] then it must NOT natively supported.
//in IE8, node.attachEvent does not have toString()
//Note the test for "[native code" with no closing brace, see:
//https://github.com/requirejs/requirejs/issues/273
!(node.attachEvent.toString && node.attachEvent.toString().indexOf('[native code') < 0) &&
!isOpera) {
//Probably IE. IE (at least 6-8) do not fire
//script onload right after executing the script, so
//we cannot tie the anonymous define call to a name.
//However, IE reports the script as being in 'interactive'
//readyState at the time of the define call.
useInteractive = true; node.attachEvent('onreadystatechange', context.onScriptLoad);
//It would be great to add an error handler here to catch
//404s in IE9+. However, onreadystatechange will fire before
//the error handler, so that does not help. If addEventListener
//is used, then IE will fire error before load, but we cannot
//use that pathway given the connect.microsoft.com issue
//mentioned above about not doing the 'script execute,
//then fire the script load event listener before execute
//next script' that other browsers do.
//Best hope: IE10 fixes the issues,
//and then destroys all installs of IE 6-9.
//node.attachEvent('onerror', context.onScriptError);
} else {
node.addEventListener('load', context.onScriptLoad, false);
node.addEventListener('error', context.onScriptError, false);
}
node.src = url;
注意在这段源码当中的监听事件，既然动态加载脚本是异步的的，那么干脆使用 onload 事件来处理回调函数，这样就保证了在我们的程序执行前依赖的模块一定会提前加载完成。因为在事件队列里， onload 事件是在脚本加载完成之后触发的，也就是在事件队列里面永远处在依赖模块的后面，例如我们执行：
require(["module"], function (module) {
//do something
});
那么在事件队列里面的相对顺序会是这样：
相信细心的同学可能会注意到了，在源码当中不光光有 onload 事件，同时还添加了一个 onerror 事件，我们在使用 requirejs 的时候也可以定义一个模块加载失败的处理函数，这个函数在底层也就对应了 onerror 事件。同理，其和 onload 事件一样是一个异步的事件，同时也永远发生在模块加载之后。
谈到这里 requirejs 的核心模块思想也就一目了然了，不过其中的过程还远不直这些，博主只是将模块加载的实现思想抛了出来，但 requirejs 的具体实现还要复杂的多，比如我们定义模块的时候可以导入依赖模块，导入模块的时候还可以导入多个依赖，具体的实现方法我就没有深究过了， requirejs 虽然不大，但是源码也是有两千多行的... ...但是只要理解了动态加载脚本的原理过后，其思想也就不难理解了，比如我现在就可以想到一个简单的实现多个模块依赖的方法，使用计数的方式检查模块是否加载完全：
function myRequire(deps, callback){
//记录模块加载数量
var ready = 0;
//创建脚本标签
function load (url) {
var script = document.createElement("script");
script.type = 'text/javascript';
script.async = true;
script.src = url;
return script;
}
var nodes = [];
for (var i = deps.length - 1; i >= 0; i--) {
nodes.push(load(deps[i]));
}
//加载脚本
for (var i = nodes.length - 1; i >= 0; i--) {
nodes[i].addEventListener("load", function(event){
ready++;
//如果所有依赖脚本加载完成，则执行回调函数；
if(ready === nodes.length){
callback()
}
}, false);
document.head.appendChild(nodes[i]);
}
}
实验一下是否能够工作：
myRequire(["module/module1.js", "module/module2.js", "module/module3.js"], function(){
console.log("ready!");
});
Yes, it's work！
总结
requirejs 加载模块的核心思想是利用了动态加载脚本的异步性以及 onload 事件以毒攻毒，关于脚本的加载，我们需要注意一下几点：
- 在 HTML 中引入 <script> 标签是同步加载；
- 在脚本中动态加载是异步加载，且由于被加载的脚本在事件队列的后端，因此总是会在当前脚本之后执行；
- 使用 onload 和 onerror 事件可以监听脚本加载完成，以异步的事件来处理异步的事件；
参考文献：
阮一峰 — RequireJS 和 AMD 规范
阮一峰 — Javascript 模块化编程
requirejs.org — requirejs api