概述

歷史上，JavaScript 一直沒有模塊（module）體系，無法將一個大程序拆分成互相依賴的小文件，再用簡單的方法拼裝起來。其他語言都有這項功能，比如 Ruby 的require、Python 的import，甚至就連 CSS 都有@import，但是 JavaScript 任何這方面的支持都沒有，這對開發(fā)大型的、復(fù)雜的項目形成了巨大障礙。

在 ES6 之前，社區(qū)制定了一些模塊加載方案，最主要的有 CommonJS 和 AMD 兩種。前者用于服務(wù)器，后者用于瀏覽器。ES6 在語言標(biāo)準(zhǔn)的層面上，實(shí)現(xiàn)了模塊功能，而且實(shí)現(xiàn)得相當(dāng)簡單，完全可以取代 CommonJS 和 AMD 規(guī)范，成為瀏覽器和服務(wù)器通用的模塊解決方案。

ES6 模塊的設(shè)計思想是盡量的靜態(tài)化，使得編譯時就能確定模塊的依賴關(guān)系，以及輸入和輸出的變量。CommonJS 和 AMD 模塊，都只能在運(yùn)行時確定這些東西。比如，CommonJS 模塊就是對象，輸入時必須查找對象屬性。

// CommonJS模塊
let { stat, exists, readfile } = require('fs');

// 等同于
let _fs = require('fs');
let stat = _fs.stat;
let exists = _fs.exists;
let readfile = _fs.readfile;

上面代碼的實(shí)質(zhì)是整體加載fs模塊（即加載fs的所有方法），生成一個對象（_fs），然后再從這個對象上面讀取 3 個方法。這種加載稱為“運(yùn)行時加載”，因為只有運(yùn)行時才能得到這個對象，導(dǎo)致完全沒辦法在編譯時做“靜態(tài)優(yōu)化”。

ES6 模塊不是對象，而是通過export命令顯式指定輸出的代碼，再通過import命令輸入。

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

上面代碼的實(shí)質(zhì)是從fs模塊加載 3 個方法，其他方法不加載。這種加載稱為“編譯時加載”或者靜態(tài)加載，即 ES6 可以在編譯時就完成模塊加載，效率要比 CommonJS 模塊的加載方式高。當(dāng)然，這也導(dǎo)致了沒法引用 ES6 模塊本身，因為它不是對象。

由于 ES6 模塊是編譯時加載，使得靜態(tài)分析成為可能。有了它，就能進(jìn)一步拓寬 JavaScript 的語法，比如引入宏（macro）和類型檢驗（type system）這些只能靠靜態(tài)分析實(shí)現(xiàn)的功能。

除了靜態(tài)加載帶來的各種好處，ES6 模塊還有以下好處。

• 不再需要UMD模塊格式了，將來服務(wù)器和瀏覽器都會支持 ES6 模塊格式。目前，通過各種工具庫，其實(shí)已經(jīng)做到了這一點(diǎn)。
• 將來瀏覽器的新 API 就能用模塊格式提供，不再必須做成全局變量或者navigator對象的屬性。
• 不再需要對象作為命名空間（比如Math對象），未來這些功能可以通過模塊提供。

本章介紹 ES6 模塊的語法，下一章介紹如何在瀏覽器和 Node 之中，加載 ES6 模塊。

嚴(yán)格模式

ES6 的模塊自動采用嚴(yán)格模式，不管你有沒有在模塊頭部加上"use strict";。

嚴(yán)格模式主要有以下限制。

• 變量必須聲明后再使用
• 函數(shù)的參數(shù)不能有同名屬性，否則報錯
• 不能使用with語句
• 不能對只讀屬性賦值，否則報錯
• 不能使用前綴 0 表示八進(jìn)制數(shù)，否則報錯
• 不能刪除不可刪除的屬性，否則報錯
• 不能刪除變量delete prop，會報錯，只能刪除屬性delete global[prop]
• eval不會在它的外層作用域引入變量
• eval和arguments不能被重新賦值
• arguments不會自動反映函數(shù)參數(shù)的變化
• 不能使用arguments.callee
• 不能使用arguments.caller
• 禁止this指向全局對象
• 不能使用fn.caller和fn.arguments獲取函數(shù)調(diào)用的堆棧
• 增加了保留字（比如protected、static和interface）

上面這些限制，模塊都必須遵守。由于嚴(yán)格模式是 ES5 引入的，不屬于 ES6，所以請參閱相關(guān) ES5 書籍，本書不再詳細(xì)介紹了。

其中，尤其需要注意this的限制。ES6 模塊之中，頂層的this指向undefined，即不應(yīng)該在頂層代碼使用this。

export 命令

模塊功能主要由兩個命令構(gòu)成：export和import。export命令用于規(guī)定模塊的對外接口，import命令用于輸入其他模塊提供的功能。

一個模塊就是一個獨(dú)立的文件。該文件內(nèi)部的所有變量，外部無法獲取。如果你希望外部能夠讀取模塊內(nèi)部的某個變量，就必須使用export關(guān)鍵字輸出該變量。下面是一個 JS 文件，里面使用export命令輸出變量。

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

上面代碼是profile.js文件，保存了用戶信息。ES6 將其視為一個模塊，里面用export命令對外部輸出了三個變量。

export的寫法，除了像上面這樣，還有另外一種。

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

export { firstName, lastName, year };

上面代碼在export命令后面，使用大括號指定所要輸出的一組變量。它與前一種寫法（直接放置在var語句前）是等價的，但是應(yīng)該優(yōu)先考慮使用這種寫法。因為這樣就可以在腳本尾部，一眼看清楚輸出了哪些變量。

export命令除了輸出變量，還可以輸出函數(shù)或類（class）。

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

上面代碼對外輸出一個函數(shù)multiply。

通常情況下，export輸出的變量就是本來的名字，但是可以使用as關(guān)鍵字重命名。

function v1() { ... }
function v2() { ... }

export {
  v1 as streamV1,
  v2 as streamV2,
  v2 as streamLatestVersion
};

上面代碼使用as關(guān)鍵字，重命名了函數(shù)v1和v2的對外接口。重命名后，v2可以用不同的名字輸出兩次。

需要特別注意的是，export命令規(guī)定的是對外的接口，必須與模塊內(nèi)部的變量建立一一對應(yīng)關(guān)系。

// 報錯
export 1;

// 報錯
var m = 1;
export m;

上面兩種寫法都會報錯，因為沒有提供對外的接口。第一種寫法直接輸出 1，第二種寫法通過變量m，還是直接輸出 1。1只是一個值，不是接口。正確的寫法是下面這樣。

// 寫法一
export var m = 1;

// 寫法二
var m = 1;
export {m};

// 寫法三
var n = 1;
export {n as m};

上面三種寫法都是正確的，規(guī)定了對外的接口m。其他腳本可以通過這個接口，取到值1。它們的實(shí)質(zhì)是，在接口名與模塊內(nèi)部變量之間，建立了一一對應(yīng)的關(guān)系。

同樣的，function和class的輸出，也必須遵守這樣的寫法。

// 報錯
function f() {}
export f;

// 正確
export function f() {};

// 正確
function f() {}
export {f};

另外，export語句輸出的接口，與其對應(yīng)的值是動態(tài)綁定關(guān)系，即通過該接口，可以取到模塊內(nèi)部實(shí)時的值。

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

上面代碼輸出變量foo，值為bar，500 毫秒之后變成baz。

這一點(diǎn)與 CommonJS 規(guī)范完全不同。CommonJS 模塊輸出的是值的緩存，不存在動態(tài)更新，詳見下文《Module 的加載實(shí)現(xiàn)》一節(jié)。

最后，export命令可以出現(xiàn)在模塊的任何位置，只要處于模塊頂層就可以。如果處于塊級作用域內(nèi)，就會報錯，下一節(jié)的import命令也是如此。這是因為處于條件代碼塊之中，就沒法做靜態(tài)優(yōu)化了，違背了 ES6 模塊的設(shè)計初衷。

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

上面代碼中，export語句放在函數(shù)之中，結(jié)果報錯。

import 命令

使用export命令定義了模塊的對外接口以后，其他 JS 文件就可以通過import命令加載這個模塊。

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

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

上面代碼的import命令，用于加載profile.js文件，并從中輸入變量。import命令接受一對大括號，里面指定要從其他模塊導(dǎo)入的變量名。大括號里面的變量名，必須與被導(dǎo)入模塊（profile.js）對外接口的名稱相同。

如果想為輸入的變量重新取一個名字，import命令要使用as關(guān)鍵字，將輸入的變量重命名。

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

import命令輸入的變量都是只讀的，因為它的本質(zhì)是輸入接口。也就是說，不允許在加載模塊的腳本里面，改寫接口。

import {a} from './xxx.js'

a = {}; // Syntax Error : 'a' is read-only;

上面代碼中，腳本加載了變量a，對其重新賦值就會報錯，因為a是一個只讀的接口。但是，如果a是一個對象，改寫a的屬性是允許的。

import {a} from './xxx.js'

a.foo = 'hello'; // 合法操作

上面代碼中，a的屬性可以成功改寫，并且其他模塊也可以讀到改寫后的值。不過，這種寫法很難查錯，建議凡是輸入的變量，都當(dāng)作完全只讀，不要輕易改變它的屬性。

import后面的from指定模塊文件的位置，可以是相對路徑，也可以是絕對路徑。如果不帶有路徑，只是一個模塊名，那么必須有配置文件，告訴 JavaScript 引擎該模塊的位置。

import { myMethod } from 'util';

上面代碼中，util是模塊文件名，由于不帶有路徑，必須通過配置，告訴引擎怎么取到這個模塊。

注意，import命令具有提升效果，會提升到整個模塊的頭部，首先執(zhí)行。

foo();

import { foo } from 'my_module';

上面的代碼不會報錯，因為import的執(zhí)行早于foo的調(diào)用。這種行為的本質(zhì)是，import命令是編譯階段執(zhí)行的，在代碼運(yùn)行之前。

由于import是靜態(tài)執(zhí)行，所以不能使用表達(dá)式和變量，這些只有在運(yùn)行時才能得到結(jié)果的語法結(jié)構(gòu)。

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

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

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

上面三種寫法都會報錯，因為它們用到了表達(dá)式、變量和if結(jié)構(gòu)。在靜態(tài)分析階段，這些語法都是沒法得到值的。

最后，import語句會執(zhí)行所加載的模塊，因此可以有下面的寫法。

import 'lodash';

上面代碼僅僅執(zhí)行lodash模塊，但是不輸入任何值。

如果多次重復(fù)執(zhí)行同一句import語句，那么只會執(zhí)行一次，而不會執(zhí)行多次。

import 'lodash';
import 'lodash';

上面代碼加載了兩次lodash，但是只會執(zhí)行一次。

import { foo } from 'my_module';
import { bar } from 'my_module';

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

上面代碼中，雖然foo和bar在兩個語句中加載，但是它們對應(yīng)的是同一個my_module模塊。也就是說，import語句是 Singleton 模式。

目前階段，通過 Babel 轉(zhuǎn)碼，CommonJS 模塊的require命令和 ES6 模塊的import命令，可以寫在同一個模塊里面，但是最好不要這樣做。因為import在靜態(tài)解析階段執(zhí)行，所以它是一個模塊之中最早執(zhí)行的。下面的代碼可能不會得到預(yù)期結(jié)果。

require('core-js/modules/es6.symbol');
require('core-js/modules/es6.promise');
import React from 'React';

模塊的整體加載

除了指定加載某個輸出值，還可以使用整體加載，即用星號（*）指定一個對象，所有輸出值都加載在這個對象上面。

下面是一個circle.js文件，它輸出兩個方法area和circumference。

// circle.js

export function area(radius) {
  return Math.PI * radius * radius;
}

export function circumference(radius) {
  return 2 * Math.PI * radius;
}

現(xiàn)在，加載這個模塊。

// main.js

import { area, circumference } from './circle';

console.log('圓面積：' + area(4));
console.log('圓周長：' + circumference(14));

上面寫法是逐一指定要加載的方法，整體加載的寫法如下。

import * as circle from './circle';

console.log('圓面積：' + circle.area(4));
console.log('圓周長：' + circle.circumference(14));

注意，模塊整體加載所在的那個對象（上例是circle），應(yīng)該是可以靜態(tài)分析的，所以不允許運(yùn)行時改變。下面的寫法都是不允許的。

import * as circle from './circle';

// 下面兩行都是不允許的
circle.foo = 'hello';
circle.area = function () {};

export default 命令

從前面的例子可以看出，使用import命令的時候，用戶需要知道所要加載的變量名或函數(shù)名，否則無法加載。但是，用戶肯定希望快速上手，未必愿意閱讀文檔，去了解模塊有哪些屬性和方法。

為了給用戶提供方便，讓他們不用閱讀文檔就能加載模塊，就要用到export default命令，為模塊指定默認(rèn)輸出。

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

上面代碼是一個模塊文件export-default.js，它的默認(rèn)輸出是一個函數(shù)。

其他模塊加載該模塊時，import命令可以為該匿名函數(shù)指定任意名字。

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

上面代碼的import命令，可以用任意名稱指向export-default.js輸出的方法，這時就不需要知道原模塊輸出的函數(shù)名。需要注意的是，這時import命令后面，不使用大括號。

export default命令用在非匿名函數(shù)前，也是可以的。

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

// 或者寫成

function foo() {
  console.log('foo');
}

export default foo;

上面代碼中，foo函數(shù)的函數(shù)名foo，在模塊外部是無效的。加載的時候，視同匿名函數(shù)加載。

下面比較一下默認(rèn)輸出和正常輸出。

// 第一組
export default function crc32() { // 輸出
  // ...
}

import crc32 from 'crc32'; // 輸入

// 第二組
export function crc32() { // 輸出
  // ...
};

import {crc32} from 'crc32'; // 輸入

上面代碼的兩組寫法，第一組是使用export default時，對應(yīng)的import語句不需要使用大括號；第二組是不使用export default時，對應(yīng)的import語句需要使用大括號。

export default命令用于指定模塊的默認(rèn)輸出。顯然，一個模塊只能有一個默認(rèn)輸出，因此export default命令只能使用一次。所以，import命令后面才不用加大括號，因為只可能唯一對應(yīng)export default命令。

本質(zhì)上，export default就是輸出一個叫做default的變量或方法，然后系統(tǒng)允許你為它取任意名字。所以，下面的寫法是有效的。

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

// app.js
import { default as foo } from 'modules';
// 等同于
// import foo from 'modules';

正是因為export default命令其實(shí)只是輸出一個叫做default的變量，所以它后面不能跟變量聲明語句。

// 正確
export var a = 1;

// 正確
var a = 1;
export default a;

// 錯誤
export default var a = 1;

上面代碼中，export default a的含義是將變量a的值賦給變量default。所以，最后一種寫法會報錯。

同樣地，因為export default命令的本質(zhì)是將后面的值，賦給default變量，所以可以直接將一個值寫在export default之后。

// 正確
export default 42;

// 報錯
export 42;

上面代碼中，后一句報錯是因為沒有指定對外的接口，而前一句指定對外接口為default。

有了export default命令，輸入模塊時就非常直觀了，以輸入 lodash 模塊為例。

import _ from 'lodash';

如果想在一條import語句中，同時輸入默認(rèn)方法和其他接口，可以寫成下面這樣。

import _, { each, forEach } from 'lodash';

對應(yīng)上面代碼的export語句如下。

export default function (obj) {
  // ···
}

export function each(obj, iterator, context) {
  // ···
}

export { each as forEach };

上面代碼的最后一行的意思是，暴露出forEach接口，默認(rèn)指向each接口，即forEach和each指向同一個方法。

export default也可以用來輸出類。

// MyClass.js
export default class { ... }

// main.js
import MyClass from 'MyClass';
let o = new MyClass();

export 與 import 的復(fù)合寫法

如果在一個模塊之中，先輸入后輸出同一個模塊，import語句可以與export語句寫在一起。

export { foo, bar } from 'my_module';

// 可以簡單理解為
import { foo, bar } from 'my_module';
export { foo, bar };

上面代碼中，export和import語句可以結(jié)合在一起，寫成一行。但需要注意的是，寫成一行以后，foo和bar實(shí)際上并沒有被導(dǎo)入當(dāng)前模塊，只是相當(dāng)于對外轉(zhuǎn)發(fā)了這兩個接口，導(dǎo)致當(dāng)前模塊不能直接使用foo和bar。

模塊的接口改名和整體輸出，也可以采用這種寫法。

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

// 整體輸出
export * from 'my_module';

默認(rèn)接口的寫法如下。

export { default } from 'foo';

具名接口改為默認(rèn)接口的寫法如下。

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

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

同樣地，默認(rèn)接口也可以改名為具名接口。

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

ES2020 之前，有一種import語句，沒有對應(yīng)的復(fù)合寫法。

import * as someIdentifier from "someModule";

ES2020補(bǔ)上了這個寫法。

export * as ns from "mod";

// 等同于
import * as ns from "mod";
export {ns};

模塊的繼承

模塊之間也可以繼承。

假設(shè)有一個circleplus模塊，繼承了circle模塊。

// circleplus.js

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

上面代碼中的export *，表示再輸出circle模塊的所有屬性和方法。注意，export *命令會忽略circle模塊的default方法。然后，上面代碼又輸出了自定義的e變量和默認(rèn)方法。

這時，也可以將circle的屬性或方法，改名后再輸出。

// circleplus.js

export { area as circleArea } from 'circle';

上面代碼表示，只輸出circle模塊的area方法，且將其改名為circleArea。

加載上面模塊的寫法如下。

// main.js

import * as math from 'circleplus';
import exp from 'circleplus';
console.log(exp(math.e));

上面代碼中的import exp表示，將circleplus模塊的默認(rèn)方法加載為exp方法。

跨模塊常量

本書介紹const命令的時候說過，const聲明的常量只在當(dāng)前代碼塊有效。如果想設(shè)置跨模塊的常量（即跨多個文件），或者說一個值要被多個模塊共享，可以采用下面的寫法。

// constants.js 模塊
export const A = 1;
export const B = 3;
export const C = 4;

// test1.js 模塊
import * as constants from './constants';
console.log(constants.A); // 1
console.log(constants.B); // 3

// test2.js 模塊
import {A, B} from './constants';
console.log(A); // 1
console.log(B); // 3

如果要使用的常量非常多，可以建一個專門的constants目錄，將各種常量寫在不同的文件里面，保存在該目錄下。

// constants/db.js
export const db = {
  url: 'http://my.couchdbserver.local:5984',
  admin_username: 'admin',
  admin_password: 'admin password'
};

// constants/user.js
export const users = ['root', 'admin', 'staff', 'ceo', 'chief', 'moderator'];

然后，將這些文件輸出的常量，合并在index.js里面。

// constants/index.js
export {db} from './db';
export {users} from './users';

使用的時候，直接加載index.js就可以了。

// script.js
import {db, users} from './constants/index';

import()

簡介

前面介紹過，import命令會被 JavaScript 引擎靜態(tài)分析，先于模塊內(nèi)的其他語句執(zhí)行（import命令叫做“連接” binding 其實(shí)更合適）。所以，下面的代碼會報錯。

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

上面代碼中，引擎處理import語句是在編譯時，這時不會去分析或執(zhí)行if語句，所以import語句放在if代碼塊之中毫無意義，因此會報句法錯誤，而不是執(zhí)行時錯誤。也就是說，import和export命令只能在模塊的頂層，不能在代碼塊之中（比如，在if代碼塊之中，或在函數(shù)之中）。

這樣的設(shè)計，固然有利于編譯器提高效率，但也導(dǎo)致無法在運(yùn)行時加載模塊。在語法上，條件加載就不可能實(shí)現(xiàn)。如果import命令要取代 Node 的require方法，這就形成了一個障礙。因為require是運(yùn)行時加載模塊，import命令無法取代require的動態(tài)加載功能。

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

上面的語句就是動態(tài)加載，require到底加載哪一個模塊，只有運(yùn)行時才知道。import命令做不到這一點(diǎn)。

ES2020提案 引入import()函數(shù)，支持動態(tài)加載模塊。

import(specifier)

上面代碼中，import函數(shù)的參數(shù)specifier，指定所要加載的模塊的位置。import命令能夠接受什么參數(shù)，import()函數(shù)就能接受什么參數(shù)，兩者區(qū)別主要是后者為動態(tài)加載。

import()返回一個 Promise 對象。下面是一個例子。

const main = document.querySelector('main');

import(`./section-modules/${someVariable}.js`)
  .then(module => {
    module.loadPageInto(main);
  })
  .catch(err => {
    main.textContent = err.message;
  });

import()函數(shù)可以用在任何地方，不僅僅是模塊，非模塊的腳本也可以使用。它是運(yùn)行時執(zhí)行，也就是說，什么時候運(yùn)行到這一句，就會加載指定的模塊。另外，import()函數(shù)與所加載的模塊沒有靜態(tài)連接關(guān)系，這點(diǎn)也是與import語句不相同。import()類似于 Node 的require方法，區(qū)別主要是前者是異步加載，后者是同步加載。

適用場合

下面是import()的一些適用場合。

（1）按需加載。

import()可以在需要的時候，再加載某個模塊。

button.addEventListener('click', event => {
  import('./dialogBox.js')
  .then(dialogBox => {
    dialogBox.open();
  })
  .catch(error => {
    /* Error handling */
  })
});

上面代碼中，import()方法放在click事件的監(jiān)聽函數(shù)之中，只有用戶點(diǎn)擊了按鈕，才會加載這個模塊。

（2）條件加載

import()可以放在if代碼塊，根據(jù)不同的情況，加載不同的模塊。

if (condition) {
  import('moduleA').then(...);
} else {
  import('moduleB').then(...);
}

上面代碼中，如果滿足條件，就加載模塊 A，否則加載模塊 B。

（3）動態(tài)的模塊路徑

import()允許模塊路徑動態(tài)生成。

import(f())
.then(...);

上面代碼中，根據(jù)函數(shù)f的返回結(jié)果，加載不同的模塊。

注意點(diǎn)

import()加載模塊成功以后，這個模塊會作為一個對象，當(dāng)作then方法的參數(shù)。因此，可以使用對象解構(gòu)賦值的語法，獲取輸出接口。

import('./myModule.js')
.then(({export1, export2}) => {
  // ...·
});

上面代碼中，export1和export2都是myModule.js的輸出接口，可以解構(gòu)獲得。

如果模塊有default輸出接口，可以用參數(shù)直接獲得。

import('./myModule.js')
.then(myModule => {
  console.log(myModule.default);
});

上面的代碼也可以使用具名輸入的形式。

import('./myModule.js')
.then(({default: theDefault}) => {
  console.log(theDefault);
});

如果想同時加載多個模塊，可以采用下面的寫法。

Promise.all([
  import('./module1.js'),
  import('./module2.js'),
  import('./module3.js'),
])
.then(([module1, module2, module3]) => {
   ···
});

import()也可以用在 async 函數(shù)之中。

async function main() {
  const myModule = await import('./myModule.js');
  const {export1, export2} = await import('./myModule.js');
  const [module1, module2, module3] =
    await Promise.all([
      import('./module1.js'),
      import('./module2.js'),
      import('./module3.js'),
    ]);
}
main();