作者: 阮一峰
“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。
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。
一、CommonJS模块的加载原理
介绍ES6如何处理”循环加载”之前,先介绍目前最流行的CommonJS模块格式的加载原理。
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, ... }
上面代码中,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。(详细介绍情参见《require() 源码解读》。)
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。
二、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。CommonJS的做法是,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。
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”。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);
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;
三、ES6模块的循环加载
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,以及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根本不会关心是否发生了”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’).even;
module.exports = 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: even is not a function
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