JS `Module Declarations` (提案) `Semantic Versioning` 与 `Resolution` 策略

各位观众，各位朋友，大家好！我是今天的主讲人，咱们今天聊聊JavaScript模块系统里那些让人头大的家伙：模块声明（Module Declarations）、语义化版本控制（Semantic Versioning）以及模块解析策略（Resolution）。别担心，我会尽量用大白话把这些东西讲清楚，争取让大家听完之后不再两眼一抹黑。

一、模块声明：告诉JS引擎“我是模块！”

首先，咱们得明确一点：以前的JavaScript，那真是“野蛮生长”，全局变量满天飞，污染严重。模块化就是为了解决这个问题，让代码组织更有序，更易于维护。模块声明，就是告诉JS引擎：“嘿，我是一个模块，别把我当成普通脚本！”

目前主流的JS模块声明方式主要有两种：ES Modules（简称ESM）和 CommonJS (Node.js使用的模块系统)。

• ES Modules (ESM)

  ESM是官方标准，也是浏览器和Node.js都在积极支持的。它的特点是使用import和export关键字。

  // math.js
  export function add(a, b) {
    return a + b;
  }
  
  export function subtract(a, b) {
    return a - b;
  }
  
  // 或者，更简洁的方式：
  function multiply(a, b) {
    return a * b;
  }
  
  function divide(a, b) {
    return a / b;
  }
  
  export { multiply, divide }; // 导出多个变量
  
  // index.js
  import { add, subtract, multiply } from './math.js'; // 导入指定变量
  
  console.log(add(1, 2)); // 3
  console.log(multiply(3, 4)); // 12
  
  // 默认导出
  // utils.js
  export default function greet(name) {
    return `Hello, ${name}!`;
  }
  
  // index.js
  import greet from './utils.js'; // 导入默认导出，名字可以随便起
  
  console.log(greet("Alice")); // Hello, Alice!

  ESM的优点：

  • 静态分析： JS引擎可以在编译时分析模块依赖关系，进行优化。
  • 按需加载： 只加载用到的模块，提高性能。
  • 官方标准： 未来趋势。

• CommonJS (CJS)

  CJS是Node.js的模块系统，使用require和module.exports。

  // math.js
  function add(a, b) {
    return a + b;
  }
  
  function subtract(a, b) {
    return a - b;
  }
  
  module.exports = {
    add: add,
    subtract: subtract
  };
  
  // 或者，更简洁的方式：
  module.exports.multiply = function(a, b) {
    return a * b;
  };
  
  module.exports.divide = function(a, b) {
    return a / b;
  };
  
  // index.js
  const math = require('./math.js');
  
  console.log(math.add(1, 2)); // 3
  console.log(math.multiply(3, 4)); // 12

  CJS的优点：

  • 简单易用： 语法简洁，上手快。
  • Node.js生态： 广泛应用于Node.js项目中。

  CJS的缺点：

  • 动态加载： 只能在运行时确定模块依赖关系，无法进行静态分析优化。
  • 同步加载： 在浏览器环境下不友好，容易阻塞页面渲染。

二、语义化版本控制 (Semantic Versioning)：给模块打标签

想象一下，你用了一个第三方库，突然有一天它升级了，结果你的代码跑不起来了。这种痛苦，相信大家都经历过。语义化版本控制就是为了解决这个问题，它给每个模块版本打上一个清晰的标签，告诉你这个版本做了哪些改动。

版本号的格式是 主版本号.次版本号.修订号 (MAJOR.MINOR.PATCH)。

• 主版本号 (MAJOR)： 当你做了不兼容的API修改时，必须升级主版本号。这意味着升级到这个版本，你的代码可能需要做较大的修改才能正常运行。
• 次版本号 (MINOR)： 当你增加了新的功能，并且向后兼容时，升级次版本号。这意味着升级到这个版本，你的代码应该可以正常运行，并且可以使用新的功能。
• 修订号 (PATCH)： 当你修复了bug，并且向后兼容时，升级修订号。这意味着升级到这个版本，你的代码应该可以正常运行，并且bug已经被修复。

版本号的比较：

假设有以下几个版本号： 1.2.3, 1.3.0, 2.0.0, 1.2.4, 1.2.3-alpha.1

比较规则：

1. 从左到右依次比较主版本号、次版本号和修订号。
2. 数值越大，版本越高。
3. 如果存在预发布版本（如 alpha, beta, rc），则预发布版本低于正式版本。

因此，版本号的排序应该是： 1.2.3-alpha.1 < 1.2.3 < 1.2.4 < 1.3.0 < 2.0.0

版本号范围：

为了更灵活地指定依赖的版本范围，可以使用以下符号：

• ^ (插入符)：允许升级到最新的兼容版本。例如，^1.2.3 表示可以升级到 1.x.x 的最新版本，但不包括 2.0.0。
• ~ (波浪符)：允许升级到最新的修订版本。例如，~1.2.3 表示可以升级到 1.2.x 的最新版本，但不包括 1.3.0。
• * (星号)：匹配任何版本。例如，1.2.* 表示 1.2.0 到 1.2.x 的所有版本。
• > (大于号), < (小于号), >= (大于等于号), <= (小于等于号), = (等于号)：指定明确的版本范围。
• - (连字符)：指定版本范围的上下限。例如，1.0.0 - 2.0.0 表示 1.0.0 到 2.0.0 的所有版本。
• || (或)：组合多个版本范围。例如，>1.0.0 || <0.5.0 表示大于 1.0.0 或小于 0.5.0 的版本。

package.json 里的版本依赖：

在 package.json 文件中，你可以使用这些符号来指定你的项目依赖的第三方库的版本范围。

{
  "dependencies": {
    "lodash": "^4.17.21", // 允许升级到lodash 4.x.x 的最新版本
    "react": "~17.0.0", // 允许升级到react 17.0.x 的最新版本
    "axios": ">=0.21.0" // 必须是axios 0.21.0 或更高的版本
  }
}

为什么要使用语义化版本控制？

• 降低风险： 避免升级到不兼容的版本导致代码崩溃。
• 方便管理： 清晰了解每个版本的改动，便于维护和升级。
• 提高协作效率： 团队成员可以更放心地使用和更新第三方库。

三、模块解析策略 (Resolution)：JS引擎如何找到模块？

模块声明了，版本也控制了，接下来就是JS引擎如何找到这些模块的问题了。这就像找东西一样，得知道去哪里找，怎么找。

模块解析策略，就是JS引擎查找模块的规则。不同的环境（浏览器、Node.js）有不同的解析策略。

• Node.js 模块解析策略

  Node.js 的模块解析策略比较复杂，它会按照以下顺序查找模块：

  1. 核心模块： Node.js 内置的模块，例如 fs, http 等。直接加载，无需查找。

  2. 相对路径模块： 以 ./ 或 ../ 开头的路径。例如，./math.js 或 ../utils/greet.js。相对于当前模块的文件路径进行查找。

  3. 绝对路径模块： 以 / 开头的路径。例如，/usr/local/lib/node_modules/lodash。从文件系统的根目录开始查找。

  4. 非裸模块标识符： 不以以上三种方式开头的模块标识符，例如 lodash。Node.js 会按照以下步骤查找：

     • 在当前模块的 node_modules 目录中查找。
     • 如果找不到，则向上级目录的 node_modules 目录中查找，直到根目录。
     • 如果找到一个名为 lodash 的目录，则查找该目录下的 package.json 文件，读取 main 字段指定的文件。
     • 如果 package.json 文件不存在或 main 字段未指定，则尝试查找 index.js 或 index.json 文件。
     • 如果找到一个名为 lodash.js 或 lodash.json 的文件，则加载该文件。

  示例：

  假设你的项目结构如下：

  my-project/
  ├── node_modules/
  │   └── lodash/
  │       ├── package.json
  │       └── index.js
  ├── index.js
  └── utils/
      └── helper.js

  • 在 index.js 中 require('lodash')，Node.js 会在 my-project/node_modules/lodash 中找到 lodash 模块。
  • 在 helper.js 中 require('../index.js')，Node.js 会找到 my-project/index.js。

• 浏览器模块解析策略

  浏览器原生不支持 CommonJS 模块，因此需要使用打包工具（例如 Webpack, Parcel, Rollup）将 CommonJS 模块转换为浏览器可以识别的格式。

  对于 ESM，浏览器可以通过 <script type="module"> 标签来加载。

  <!DOCTYPE html>
  <html>
  <head>
    <title>My App</title>
  </head>
  <body>
    <script type="module" src="./index.js"></script>
  </body>
  </html>

  浏览器解析 ESM 的策略相对简单：

  1. 绝对 URL： 以 http:// 或 https:// 开头的 URL。直接从指定的 URL 加载模块。

  2. 相对 URL： 以 ./ 或 ../ 开头的 URL。相对于当前 HTML 文件的 URL 进行查找。

  3. 裸模块标识符： 浏览器原生不支持裸模块标识符，因此需要配置打包工具来解析。打包工具会将裸模块标识符转换为实际的文件路径。

  示例：

  假设你的项目结构如下：

  my-project/
  ├── index.html
  ├── index.js
  └── utils/
      └── helper.js

  • 在 index.html 中 <script type="module" src="./index.js"></script>，浏览器会加载 my-project/index.js。
  • 在 index.js 中 import { helper } from './utils/helper.js'，浏览器会加载 my-project/utils/helper.js。

• Module Declarations 提案的影响

  Module Declarations 提案旨在标准化 JavaScript 的模块声明方式，并提供更强大的模块管理功能。如果该提案被广泛采用，可能会对现有的模块解析策略产生影响。

  • 统一模块格式： 该提案可能会推动所有 JavaScript 环境（浏览器、Node.js 等）统一使用 ESM 格式。
  • 更灵活的模块加载： 该提案可能会引入新的模块加载机制，例如动态模块加载、模块预加载等。
  • 更强大的模块依赖管理： 该提案可能会提供更强大的模块依赖管理功能，例如版本冲突解决、循环依赖检测等。

四、实战演练：一个简单的模块化项目

为了更好地理解这些概念，咱们来创建一个简单的模块化项目。

项目结构：

my-project/
├── package.json
├── index.js
└── utils/
    └── math.js

package.json:

{
  "name": "my-project",
  "version": "1.0.0",
  "description": "A simple module project",
  "main": "index.js",
  "type": "module", // 重要：指定使用ESM
  "dependencies": {
    "lodash": "^4.17.21"
  }
}

utils/math.js:

export function add(a, b) {
  return a + b;
}

export function subtract(a, b) {
  return a - b;
}

index.js:

import { add, subtract } from './utils/math.js';
import _ from 'lodash';

console.log(add(1, 2)); // 3
console.log(subtract(5, 3)); // 2
console.log(_.shuffle([1, 2, 3, 4])); // 随机排列的数组

运行步骤：

1. 初始化项目： npm init -y
2. 安装依赖： npm install lodash
3. 运行代码： node index.js (确保你的 Node.js 版本支持 ESM，或者使用 --experimental-modules 标志) 或者使用 webpack 等打包工具打包后在浏览器运行。

关键点：

• package.json 中的 "type": "module" 告诉 Node.js 使用 ESM 模块系统。
• import 语句用于导入模块。
• lodash 模块通过 npm install 安装，并使用 import _ from 'lodash' 导入。

五、常见问题答疑

• Q：ESM 和 CJS 应该选择哪个？

  A：如果你的项目是新的，并且没有历史遗留问题，强烈建议使用 ESM。它是未来的趋势，并且具有更好的性能和可维护性。如果你的项目是 Node.js 项目，并且已经使用了 CJS，可以考虑逐步迁移到 ESM。

• Q：如何解决版本冲突？

  A：可以使用 npm shrinkwrap 或 npm ci 来锁定依赖的版本，确保每次安装的依赖都是相同的。或者使用 yarn，它提供了更好的版本管理功能。

• Q：如何避免循环依赖？

  A：循环依赖会导致代码难以理解和维护，应该尽量避免。可以通过重构代码、提取公共模块等方式来解决循环依赖。

• Q：Module Declarations 提案什么时候能落地？

  A：这取决于 TC39（ECMAScript 标准委员会）的进度。目前该提案还在讨论中，具体落地时间尚不确定。但可以肯定的是，未来的 JavaScript 模块系统会更加强大和灵活。

六、总结

今天咱们聊了 JavaScript 模块系统中的模块声明、语义化版本控制和模块解析策略。希望大家对这些概念有了更清晰的认识。

记住，模块化是为了让我们的代码更易于维护和扩展。语义化版本控制是为了降低风险，方便管理。模块解析策略是为了让 JS 引擎能够找到我们的模块。

掌握这些知识，你就能更好地组织你的 JavaScript 代码，构建更健壮、更可维护的应用程序。

今天的讲座就到这里，谢谢大家！希望下次有机会再和大家交流。