ES6 module

历史上，JavaScript 一直没有 module 体系，无法实现模块化，就使得开发大型的、复杂的项目几乎不可能。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 在语言标准的层面上，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 命令显式指定输出的代码，再通过 import 命令输入。

// 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”或者静态加载，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。

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";。由于严格模式是 ES5 引入的，不属于 ES6，所以请参阅相关 ES5 书籍，本书不再详细介绍了。

export 命令

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 的写法，除了像上面这样，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）。

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};

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()

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。

// main.js
import {firstName, lastName, year} from './profile';

function setName(element) {
  element.textContent = firstName + ' ' + lastName;
}

上面代码的 import 命令，用于加载 profile.js 文件，并从中输入变量。import 命令接受一对大括号，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，会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。这种行为的本质是，import 命令是编译阶段执行的，在代码运行之前。

由于 import 是静态执行，所以不能使用表达式和变量，这些只有在运行时才能得到结果的语法结构。

// 报错
import { 'f' + 'oo' } from 'my_module';

// 报错
let module = 'my_module';
import { foo } from module;

// 报错
if (x === 1) {
  import { foo } from 'module1';
} else {
  import { foo } from 'module2';
}

最后，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。如果多次重复执行同一句 import语句，那么只会执行一次，而不会执行多次。也就是说 import 语句是 Singleton (单例)模式。

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。

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');
}

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

// 第一组
export default function crc32() { // 输出
  // ...
}

import crc32 from 'crc32'; // 输入

// 第二组
export function crc32() { // 输出
  // ...
};

import {crc32} from 'crc32'; // 输入

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;

export {add as default};
// 等同于
// export default add;

export 与 import 的复合写法

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 { foo, bar } from 'my_module';

// 等同于
import { foo, bar } from 'my_module';
export { foo, boo};

模块的接口改名和整体输出，也可以采用这种写法。

// 接口改名
export { foo as myFoo } from 'my_module';

// 整体输出
export * from 'my_module';

// 默认接口的写法
export { default } from 'foo';

ES6 模块加载的实质

ES6 模块加载的机制，与 CommonJS 模块完全不同。CommonJS 模块输出的是一个值的拷贝，而 ES6 模块输出的是值的引用。

CommonJS 模块输出的是被输出值的拷贝，也就是说，一旦输出一个值，模块内部的变化就影响不到这个值。

// lib.js
var counter = 3;
function incCounter() {
  counter++;
}
module.exports = {
  counter: counter,
  incCounter: incCounter,
};

// main.js
var mod = require('./lib');

console.log(mod.counter);  // 3
mod.incCounter();
console.log(mod.counter); // 3

上面代码说明，lib.js 模块加载以后，它的内部变化就影响不到输出的 mod.counter 了。这是因为 mod.counter是一个原始类型的值，会被缓存。除非写成一个函数，才能得到内部变动后的值。

// lib.js
var counter = 3;
function incCounter() {
  counter++;
}
module.exports = {
  get counter() {
    return counter
  },
  incCounter: incCounter,
};

上面代码中，输出的 counter 属性实际上是一个取值器函数。现在再执行 main.js，就可以正确读取内部变量counter 的变动了。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，而是只生成一个动态的只读引用。等到真的需要用到时，再到模块里面去取值。由于 ES6 输入的模块变量，只是一个“符号连接”，所以这个变量是只读的，对它进行重新赋值会报错。

// lib.js
export let obj = {};

// main.js
import { obj } from './lib';

obj.prop = 123; // OK
obj = {}; // TypeError

上面代码中，main.js 从 lib.js 输入变量 obj，可以对 obj 添加属性，但是重新赋值就会报错。因为变量 obj 指向的地址是只读的，不能重新赋值，这就好比 main.js 创造了一个名为 obj 的 const 变量。

最后，export 通过接口，输出的是同一个值。不同的脚本加载这个接口，得到的都是同样的实例。

// mod.js
function C() {
  this.sum = 0;
  this.add = function () {
    this.sum += 1;
  };
  this.show = function () {
    console.log(this.sum);
  };
}

export let c = new C();

// x.js
import {c} from './mod';
c.add();

// y.js
import {c} from './mod';
c.show();

// main.js
import './x';
import './y';

// 输出的是1。

浏览器的模块加载

浏览器使用 ES6 模块的语法如下。

<script type="module" src="foo.js"></script>

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。浏览器对于带有 type="module" 的 <script> ，都是异步加载外部脚本，不会造成堵塞浏览器。相当于 defer 。

循环加载

“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。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。

对于 JavaScript 语言来说，目前最常见的两种模块格式 CommonJS 和 ES6 ，处理“循环加载”的方法是不一样的，返回的结果也不一样。

CommonJS模块的加载原理

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,
  ...
}

上面代码就是 Node 内部加载模块后生成的一个对象。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。

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。也就是说，CommonJS 模块无论加载多少次，都只会在第一次加载时运行一次，以后再加载，就返回第一次运行的结果，除非手动清除系统缓存。

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。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。

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。

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);

// 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

另外，由于 CommonJS 模块遇到循环加载时，返回的是当前已经执行的部分的值，而不是代码全部执行后的值，两者可能会有差异。所以，输入变量的时候，必须非常小心。

var a = require('a'); // 安全的写法
var foo = require('a').foo; // 危险的写法

exports.good = function (arg) {
  return a.foo('good', arg); // 使用的是 a.foo 的最新值
};

exports.bad = function (arg) {
  return foo('bad', arg); // 使用的是一个部分加载时的值
};

上面代码中，如果发生循环加载，require('a').foo 的值很可能后面会被改写，改用 require('a') 会更保险一点。

ES6模块的循环加载

// a.js如下
import {bar} from './b.js';
console.log('a.js');
console.log(bar);
export let foo = 'foo';

// b.js
import {foo} from './a.js';
console.log('b.js');
console.log(foo);
export let bar = 'bar';

上面代码中，a.js 加载 b.js，b.js 又加载 a.js，构成循环加载。执行 a.js，结果如下。

$ babel-node a.js
b.js
undefined
a.js
bar

上面代码中，由于 a.js 的第一行是加载 b.js，所以先执行的是 b.js。而 b.js 的第一行又是加载 a.js，这时由于 a.js 已经开始执行了，所以不会重复执行，而是继续往下执行 b.js，所以第一行输出的是 b.js。

接着，b.js 要打印变量 foo，这时 a.js 还没执行完，取不到 foo 的值，导致打印出来是 undefined。b.js执行完，开始执行 a.js，这时就一切正常了。

再看一个稍微复杂的例子（摘自 Dr. Axel Rauschmayer 的《Exploring ES6》）。

// a.js
import {bar} from './b.js';
export function foo() {
  console.log('foo');
  bar();
  console.log('执行完毕');
}
foo();

// b.js
import {foo} from './a.js';
export function bar() {
  console.log('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
foo
bar
执行完毕

// 执行结果也有可能是
foo
bar
foo
bar
执行完毕
执行完毕

动态加载功能

上面说过了，import 语句会被 JavaScript 引擎静态分析，先于模块内的其他模块执行（叫做”连接“更合适）。所以，下面的代码会报错。

// 报错
if (x === 2) {
  import MyModual from './myModual';
}

上面代码中，引擎处理 import 语句是在执行之前，所以 import 语句放在 if 代码块之中毫无意义，因此会报句法错误，而不是执行时错误。

这样的设计，固然有利于编译器提高效率，但也导致无法在运行时加载模块。从长远来看，import 语句会取代 Node 的 require 方法，但是 require 是运行时加载模块，import 语句显然无法取代这种动态加载功能。

const path = './' + fileName;
const myModual = require(path);

上面的语句就是动态加载，require 到底加载哪一个模块，只有运行时才知道。import 语句做不到这一点。因此，有一个提案，建议引入import()函数，完成动态加载。

ES6模块的转码

浏览器若不支持 ES6 模块，为了使用，可以转为 ES5 的写法。除了 Babel 可以用来转码之外，还有以下两个方法，也可以用来转码。

• ES6 module transpiler

ES6 module transpiler 是 square 公司开源的一个转码器，可以将 ES6 模块转为 CommonJS 模块或 AMD 模块的写法，从而在浏览器中使用。

首先，安装这个转码器。$ npm install -g es6-module-transpiler。然后，使用 compile-modules convert命令，将 ES6 模块文件转码 $ compile-modules convert file1.js file2.js。-o参数可以指定转码后的文件名。$ compile-modules convert -o out.js file1.js。

• SystemJS

它是一个垫片库（polyfill），可以在浏览器内加载 ES6 模块、AMD 模块和 CommonJS 模块，将其转为 ES5 格式。它在后台调用的是 Google 的 Traceur 转码器。

使用时，先在网页内载入system.js文件。<script src="system.js"></script>。然后，使用 System.import 方法加载模块文件。

<script>
  System.import('./app.js');
</script>

上面代码中的./app，指的是当前目录下的app.js文件。它可以是ES6模块文件，System.import会自动将其转码。需要注意的是，System.import使用异步加载，返回一个 Promise 对象，可以针对这个对象编程。下面是一个模块文件。

// app/es6-file.js:

export class q {
  constructor() {
    this.es6 = 'hello';
  }
}

然后，在网页内加载这个模块文件。

<script>

System.import('app/es6-file').then(function(m) {
  console.log(new m.q().es6); // hello
});

</script>

上面代码中，System.import方法返回的是一个 Promise 对象，所以可以用then方法指定回调函数。