JavaScript 模块的循环加载

2020-06-22

Ann Ann

“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。

// a.js
var b = require('b');

// b.js
var a = require('a');

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cc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。

本文介绍JavaScript语言如何处理“循环加载”。目前,最常见的两种模块格式CommonJS和ES6,处理方法是不一样的,返回的结果也不一样。

CommonJS模块

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。因此,CommonJS规定,一旦发现某个模块被“循环加载”,就立即停止加载,只输出已经执行的部分。

让我们来看,官方文档里面的例子。脚本文件a.js代码如下。

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。

再看b.js的代码。

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”。为了避免无穷递归,执行引擎不会去再次执行a.js,而是只返回已经执行的部分。

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);

执行main.js,运行结果如下。

$ node main.js

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

上面的代码证明了两件事。一是,在b.js之中,a.js没有执行完毕,只执行了第一行。二是,main.js执行到第二行时,不会再次执行b.js,而是输出缓存的b.js的执行结果,即它的第四行。

exports.done = true;

ES6模块

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,而是只生成一个引用。等到真的需要用到时,再到模块里面去取值。

因此,ES6模块是动态引用,不存在缓存值的问题,而且模块里面的变量,绑定其所在的模块。请看下面的例子。

// m1.js
export var foo = 'bar';
setTimeout(() => foo = 'baz', 500);

// m2.js
import {foo} from './m1.js';
console.log(foo);
setTimeout(() => console.log(foo), 500);

上面代码中,m1.js的变量foo,在刚加载时等于bar,过了500毫秒,又变为等于baz

让我们看看,m2.js能否正确读取这个变化。

$ babel-node m2.js

bar
baz

上面代码表明,ES6模块不会缓存运行结果,而是动态地去被加载的模块取值,并且变量总是绑定其所在的模块。

这导致ES6处理“循环加载”与CommonJS有本质的不同。ES6根本不会检查是否发生了“循环加载”,只是生成一个指向被加载模块的引用,需要开发者自己保证,真正取值的时候能够取到值。

请看下面的例子(摘自 Dr. Axel Rauschmayer 的《Exploring ES6》)。

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

// b.js
import {foo} from './a.js';
export function 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

执行完毕

a.js之所以能够执行,原因就在于ES6加载的变量,都是动态引用其所在的模块。只要引用是存在的,代码就能执行。

我们再来看ES6模块加载器SystemJS给出的一个例子。

// even.js
import { odd } from './odd'
export var counter = 0;
export function even(n) {
  counter++;
  return n == 0 || odd(n - 1);
}

// odd.js
import { even } from './even';
export function odd(n) {
  return n != 0 && even(n - 1);
}

上面代码中,even.js里面的函数foo有一个参数n,只要不等于0,就会减去1,传入加载的odd()odd.js也会做类似操作。

运行上面这段代码,结果如下。

$ babel-node
> import * as m from './even.js';
> m.even(10);
true
> m.counter
6
> m.even(20)
true
> m.counter
17

上面代码中,参数n从10变为0的过程中,foo()一共会执行6次,所以变量counter等于6。第二次调用even()时,参数n从20变为0,foo()一共会执行11次,加上前面的6次,所以变量counter等于17。

这个例子要是改写成CommonJS,就根本无法执行,会报错。

// even.js
var odd = require('./odd');
var counter = 0;
exports.counter = counter;
exports.even = function(n) {
  counter++;
  return n == 0 || odd(n - 1);
}

// odd.js
var even = require('./even');
exports.odd = function(n) {
  return n != 0 && even(n - 1);
}

上面代码中,even.js加载odd.js,而odd.js又去加载even.js,形成“循环加载”。这时,执行引擎就会输出even.js已经执行的部分(不存在任何结果),所以在odd.js之中,变量even等于null,等到后面调用even(n-1)就会报错。

$ node
> var m = require('./even');
> m.even(10)
TypeError: odd is not a function
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