ES6 模块的加载实现 import和export

2023-07-31 17:14:52

ES6的Class只是面向对象编程的语法糖，升级了ES5的构造函数的原型链继承的写法，并没有解决模块化问题。Module功能就是为了解决这个问题而提出的。

历史上，JavaScript一直没有模块（module）体系，无法将一个大程序拆分成互相依赖的小文件，再用简单方法拼装起来。其他语言都有这项功能，比如Ruby的require、Python的import，甚至就连CSS都有@import 但是JavaScript任何这方面的支持都没有，这对开发大型的、复杂的项目形成了巨大障碍。

在ES6之前，社区制定了一些模块加载方案，最主要的有CommonJS和AMD两种。前者用于服务器，后者用于浏览器。ES6在语言规格的层面上，实现了模块功能，而且实现得相当简单，完全可以取代现有的CommonJS和AMD规范，成为浏览器和服务器通用的模块解决方案。

ES6模块的设计思想，是尽量的静态化，使得编译时就能确定模块的依赖关系，以及输入和输出的变量。CommonJS和AMD模块，都只能在运行时确定这些东西。比如，CommonJS模块就是对象，输入时必须查找对象属性。

// CommonJS模块 let { stat, exists, readFile } = require('fs'); // 等同于
let _fs = require('fs');
let stat = _fs.stat, exists = _fs.exists, readfile = _fs.readfile;

上面代码的实质是整体加载fs模块（即加载fs的所有方法），生成一个对象（_fs），然后再从这个对象上面读取3个方法。这种加载称为“运行时加载”，因为只有运行时才能得到这个对象，导致完全没办法在编译时做“静态优化”。

ES6模块不是对象，而是通过export命令指式指定输出的代码，输入时也采用静态命令的形式。

// ES6模块 import { stat, exists, readFile } from 'fs';

上面代码的实质是从fs模块加载3个方法，其他方法不加载。这种加载称为“编译时加载”，即ES6可以在编译时就完成模块加载，效率要比CommonJS模块的加载方式高。当然，这也导致了没法引用ES6模块本身，因为它不是对象。

由于ES6模块是编译时加载，使得静态分析成为可能。有了它，就能进一步拓宽JavaScript的语法，比如引入宏（macro）和类型检验（type system）这些只能靠静态分析实现的功能。

除了静态加载带来的各种好处，ES6模块还有以下好处。

不再需要UMD模块格式了，将来服务器和浏览器都会支持ES6模块格式。目前，通过各种工具库，其实已经做到了这一点。
将来浏览器的新API就能用模块格式提供，不再必要做成全局变量或者navigator对象的属性。
不再需要对象作为命名空间（比如Math对象），未来这些功能可以通过模块提供。

浏览器使用ES6模块的语法如下。

上面代码在网页中插入一个模块foo.js，由于type属性设为module，所以浏览器知道这是一个ES6模块。

Node的默认模块格式是CommonJS，目前还没决定怎么支持ES6模块。所以，只能通过Babel这样的转码器，在Node里面使用ES6模块。

严格模式

ES6的模块自动采用严格模式，不管你有没有在模块头部加上"use strict";。

严格模式主要有以下限制：

变量必须声明后再使用
函数的参数不能有同名属性，否则报错
不能使用with语句
不能对只读属性赋值，否则报错
不能使用前缀0表示八进制数，否则报错
不能删除不可删除的属性，否则报错
不能删除变量delete prop，会报错，只能删除属性delete global[prop]
eval不会在它的外层作用域引入变量
eval和arguments不能被重新赋值
arguments不会自动反映函数参数的变化
不能使用arguments.callee
不能使用arguments.caller
禁止this指向全局对象
不能使用fn.caller和fn.arguments获取函数调用的堆栈
增加了保留字（比如protected、static和interface）

上面这些限制，模块都必须遵守。由于严格模式是ES5引入的，不属于ES6模块所以请参阅相关ES5书籍，本书不再详细介绍了。

export命令

模块功能主要由两个命令构成：export和import。export命令用于规定模块的对外接口，import命令用于输入其他模块提供的功能。

一个模块就是一个独立的文件。该文件内部的所有变量，外部无法获取。如果你希望外部能够读取模块内部的某个变量，就必须使用export关键字输出该变量。下面是一个JS文件，里面使用export命令输出变量。

// profile.js export var firstName = 'Michael';
export var lastName = 'Jackson';
export var year = 1958;

上面代码是profile.js文件，保存了用户信息。ES6将其视为一个模块，里面用export命令对外部输出了三个变量。

export的方法，除了像上面一样，还有另外一种。

// profile.js var firstName = 'Michael';
var lastName = 'Jackson';
var year = 1958;
export {firstName, lastName, year};

上面代码在export命令后面，使用大括号指定所要输出的一组变量。它与前一种写法（直接放置在var语句前）是等价的，但是应该优先考虑使用这种写法。因为这样就可以在脚本尾部，一眼看清楚输出了哪些变量。

export命令除了输出变量，还可以输出函数或类（class）。

export function multiply(x, y) { return x * y; };

上面代码对外输出一个函数multiply。

通常情况下，export输出的变量就是本来的名字，但是可以使用as关键字重命名。

function v1() { ... }
function v2() { ... }
export { v1 as streamV1, v2 as streamV2, v2 as streamLatestVersion };

上面代码使用as关键字，重命名了函数v1和v2的对外接口。重命名后，v2可以用不同的名字输出两次。

需要特别注意的是，export命令规定的是对外的接口，必须与模块内部的变量建立一一对应关系。

// 报错 export 1;
// 报错 var m = 1;
export m;

上面两种写法都会报错，因为没有提供对外的接口。第一种写法直接输出1，第二种写法通过变量m，还是直接输出1。1只是一个值，不是接口。正确的写法是下面这样。

// 写法一 export var m = 1;
// 写法二 var m = 1; export {m};
// 写法三 var n = 1; export {n as m};

上面三种写法都是正确的，规定了以外的接口m。其他脚本可以通过这个接口，取到值1。它们的实质是，在接口名与模块内部变量之间，建立了一一对应的关系。

同样的，function和class的输出，也必须遵守这样的写法。

// 报错 function f() {} export f;
// 正确 export function f() {};
// 正确 function f() {} export {f};

另外，export语句输出的接口，与其对应的值是动态绑定关系，即通过该接口，可以取到模块内部实时的值。

export var foo = 'bar'; setTimeout(() => foo = 'baz', 500);

上面代码输出变量foo，值为bar，500毫秒之后变成baz。

这一点与CommonJS规范完全不同。CommonJS模块输出的是值的缓存，不存在动态更新，详见下文《ES6模块加载的实质》一节。

最后，export命令可以出现在模块的任何位置，只要处于模块顶层就可以。如果处于块级作用域内，就会报错，下一节的import命令也是如此。这是因为处于条件代码块之中，就没法做静态优化了，违背了ES6模块的设计初衷。

function foo() { export default 'bar' // SyntaxError }
foo()

上面代码中，export语句放在函数之中，结果报错。

import命令

使用export命令定义了模块的对外接口以后，其他JS文件就可以通过import命令加载这个模块（文件）。

// main.js import {firstName, lastName, year} from './profile';
function setName(element) { element.textContent = firstName + ' ' + lastName; }

上面代码的import命令，就用于加载profile.js文件，并从中输入变量。import命令接受一个对象（用大括号表示），里面指定要从其他模块导入的变量名。大括号里面的变量名，必须与被导入模块（profile.js）对外接口的名称相同。

如果想为输入的变量重新取一个名字，import命令要使用as关键字，将输入的变量重命名。

import { lastName as surname } from './profile';

注意，import命令具有提升效果，变量提升到整个模块的头部，首先执行。

foo(); import { foo } from 'my_module';

上面的代码不会报错，因为import的执行早于foo的调用。

如果在一个模块之中，先输入后输出同一个模块，import语句可以与export语句写在一起。

export { es6 as default } from './someModule';
// 等同于 import { es6 } from './someModule';
export default es6;

上面代码中，export和import语句可以结合在一起，写成一行。但是从可读性考虑，不建议采用这种写法而应该采用标准写法。

另外，ES7有一个提案，简化先输入后输出的写法，拿掉输出时的大括号。

// 提案的写法 export v from 'mod';
// 现行的写法 export {v} from 'mod';

import语句会执行所加载的模块，因此可以有下面的写法。

import 'lodash';

上面代码仅仅执行lodash模块，但是不输入任何值。

模块的整体加载

除了指定加载某个输出值，还可以使用整体加载，即用星号（*）指定一个对象，所有输出值都加载在这个对象上面。

下面是一个circle.js文件，它输出两个方法area和circumference。

// circle.js export function area(radius) { return Math.PI * radius * radius; }
export function circumference(radius) { return 2 * Math.PI * radius; }

现在，加载这个模块。

// main.js import { area, circumference } from './circle';
console.log('圆面积：' + area(4));
console.log('圆周长：' + circumference(14));

上面写法是逐一指定要加载的方法，整体加载的写法如下。

import * as circle from './circle';
console.log('圆面积：' + circle.area(4));
console.log('圆周长：' + circle.circumference(14));

export default命令

从前面的例子可以看出，使用import命令的时候，用户需要知道所要加载的变量名或函数名，否则无法加载。但是，用户肯定希望快速上手，未必愿意阅读文档，去了解模块有哪些属性和方法。

为了给用户提供方便，让他们不用阅读文档就能加载模块，就要用到export default命令，为模块指定默认输出。

// export-default.js export default function () { console.log('foo'); }

上面代码是一个模块文件export-default.js，它的默认输出是一个函数。

其他模块加载该模块时，import命令可以为该匿名函数指定任意名字。

// import-default.js import customName from './export-default'; customName(); // 'foo'

上面代码的import命令，可以用任意名称指向export-default.js输出的方法，这时就不需要知道原模块输出的函数名。需要注意的是，这时import命令后面，不使用大括号。

export default命令用在非匿名函数前，也是可以的。

// export-default.js export default function foo() { console.log('foo'); }
// 或者写成 function foo() { console.log('foo'); } export default foo;

上面代码中，foo函数的函数名foo，在模块外部是无效的。加载的时候，视同匿名函数加载。

下面比较一下默认输出和正常输出。

// 输出 export default function crc32() { // ... }
// 输�� import crc32 from 'crc32';
// 输出 export function crc32() { // ... };
// 输入 import {crc32} from 'crc32';

上面代码的两组写法，第一组是使用export default时，对应的import语句不需要使用大括号；第二组是不使用export default时，对应的import语句需要使用大括号。

export default命令用于指定模块的默认输出。显然，一个模块只能有一个默认输出，因此export deault命令只能使用一次。所以，import命令后面才不用加大括号，因为只可能对应一个方法。

本质上，export default就是输出一个叫做default的变量或方法，然后系统允许你为它取任意名字。所以，下面的写法是有效的。

// modules.js function add(x, y) { return x * y; } export {add as default};
// 等同于 // export default add; // app.js import { default as xxx } from 'modules'; // 等同于 // import xxx from 'modules';

正是因为export default命令其实只是输出一个叫做default的变量，所以它后面不能跟变量声明语句。

// 正确 export var a = 1;
// 正确 var a = 1; export default a;
// 错误 export default var a = 1;

上面代码中，export default a的含义是将变量a的值赋给变量default。所以，最后一种写法会报错。

有了export default命令，输入模块时就非常直观了，以输入jQuery模块为例。

import $ from 'jquery';

如果想在一条import语句中，同时输入默认方法和其他变量，可以写成下面这样。

import customName, { otherMethod } from './export-default';

如果要输出默认的值，只需将值跟在export default之后即可。

export default 42;

export default也可以用来输出类。

// MyClass.js export default class { ... }
// main.js import MyClass from 'MyClass';
let o = new MyClass();

模块的继承

模块之间也可以继承。

假设有一个circleplus模块，继承了circle模块。

// circleplus.js export * from 'circle';
export var e = 2.71828182846;
export default function(x) { return Math.exp(x); }

码农公寓