ECMAScript 模块解析与绑定：模块记录（Module Record）的静态解析与动态实例化

各位同仁，下午好！

今天，我们将深入探讨 ECMAScript 模块系统的核心机制：模块记录（Module Record）的静态解析与动态实例化。这不仅仅是理解 import 和 export 语法如何工作，更是揭示了 ES 模块系统如何实现其诸多优势，例如静态分析、循环依赖处理以及“实时绑定”的秘密。

在 JavaScript 发展的早期，模块化一直是一个悬而未决的痛点。我们曾见证过 CommonJS、AMD、UMD 等多种模块化方案的兴起与衰落。它们各有侧重，但都未能完全满足日益复杂的 Web 应用开发需求。CommonJS 依赖于同步加载和动态 require，这在浏览器环境中效率低下；AMD 虽支持异步，但其回调地狱式的写法也饱受诟病。

ECMAScript 2015（ES6）引入的原生模块系统，旨在提供一个统一、高效且规范化的解决方案。它的设计哲学与之前的方案截然不同，其中最核心的理念便是“静态性”。这种静态性体现在模块依赖关系的解析和模块结构的确立，都发生在代码执行之前。而这一切的基石，正是我们今天要聚焦的——模块记录。

ECMAScript 模块解析的整体流程概述

在深入模块记录的细节之前，我们先鸟瞰一下一个 ECMAScript 模块从被发现到最终执行的整个生命周期。这个过程可以抽象为以下几个主要阶段，它们按顺序发生，但又紧密相连：

1. 加载（Loading）：

   • 宿主环境（如浏览器或 Node.js）根据模块说明符（module specifier，即 import 语句中的路径）定位并获取模块的源代码文本。这可能涉及文件系统读取、网络请求等操作。
   • 模块加载器负责维护一个“模块映射表”，记录已加载的模块及其状态，避免重复加载。

2. 解析（Parsing）：

   • 将加载到的模块源代码文本解析成抽象语法树（AST）。
   • 在此阶段，解析器会识别所有的 import 和 export 声明，并验证其语法合法性。
   • 如果发现语法错误，如非法导入或导出，模块加载过程将在此阶段终止。
   • 解析的结果，便是我们今天的主角——模块记录（Module Record）。它包含了模块的所有静态结构信息。

3. 实例化（Instantiation）：

   • 这是一个递归过程，从入口模块开始，深度优先地遍历整个模块依赖图。
   • 为每个模块创建模块环境记录（Module Environment Record），这是模块内部所有变量、函数、类声明的存储空间。
   • 解析模块的导入和导出：对于每个 import 声明，解析器会找到它所对应的导出模块和具体的导出绑定。对于 export 声明，会将其绑定注册到模块的环境记录中。
   • 在此阶段，模块间的实时绑定（Live Bindings）被建立起来。这意味着导入方并不会复制导出方的值，而是持有一个指向导出方变量的引用。当导出方变量的值发生变化时，导入方会立即看到这个变化。
   • 循环依赖的处理也主要发生在实例化阶段。

4. 求值（Evaluation）：

   • 模块的代码被实际执行。
   • 此时，模块环境记录中的变量绑定被赋予实际的值。
   • 在求值过程中，如果遇到一个尚未求值的依赖模块，会先暂停当前模块的求值，转而求值依赖模块，待其求值完成后再恢复。

值得注意的是，加载、解析和实例化是发生在代码执行之前的静态阶段。在这个阶段，模块的结构和依赖关系已经完全确定，所有的绑定都已建立，但变量尚未被赋予具体的值。求值则是动态阶段，它执行模块的代码，填充这些绑定。这种分离设计是 ES 模块强大能力的关键所在。

模块记录（Module Record）：核心数据结构

模块记录（Module Record）是 ECMAScript 规范中定义的一个抽象数据结构，它代表了一个解析后的模块的元数据和状态。每一个被加载和解析的 ES 模块都会对应一个模块记录实例。

我们可以将模块记录想象成一个模块的“蓝图”或“DNA”。它不包含模块的实际执行状态（比如变量的当前值），而是描述了模块的结构、它导入了什么、导出了什么，以及它与其他模块的依赖关系。

一个模块记录包含了一系列内部槽位（Internal Slots），这些槽位存储着模块的关键信息。虽然这些槽位在 JavaScript 代码中无法直接访问，但理解它们对于把握模块系统的工作原理至关重要。

以下是 SourceTextModule Record（最常见的模块记录类型）的一些主要内部槽位：

内部槽位名称	类型	描述
[[Realm]]	Realm Record	模块所属的 Realm（全局环境）。
[[Environment]]	Environment	模块环境记录（Module Environment Record）。在实例化阶段创建，存储模块内部的声明（变量、函数、类、导入）。
[[Namespace]]	Object	模块命名空间对象。一个不可扩展的对象，其属性是模块所有命名导出的实时绑定（通过 getter 实现）。
[[HostDefined]]	任意	宿主环境可以存储与此模块相关的任何特定数据。例如，文件路径、URL 等。
[[Evaluated]]	Boolean	指示模块是否已完成求值。
[[DFSIndex]]	Integer	深度优先搜索（DFS）索引，用于循环依赖检测。
[[DFSAncestorIndex]]	Integer	DFS 祖先索引，用于循环依赖检测。
[[RequestedModules]]	List	模块说明符字符串的列表，对应于模块中所有 import 和 export ... from 语句中请求的模块。
[[ImportEntries]]	List	ImportEntry 记录的列表。每个记录描述了一个 import 语句的具体细节。
[[LocalExportEntries]]	List	ExportEntry 记录的列表。每个记录描述了一个模块内部声明的 export（如 export const x = 1;）。
[[IndirectExportEntries]]	List	ExportEntry 记录的列表。每个记录描述了一个从另一个模块重新导出的名称（如 export { x } from 'mod';）。
[[StarExportEntries]]	List	ExportEntry 记录的列表。每个记录描述了一个 export * from 'mod'; 形式的星号导出。
[[Loaded]]	Boolean	指示模块源代码是否已成功加载。
[[ParseError]]	Error/Undefined	如果加载或解析失败，存储错误对象。

这些槽位在模块的生命周期中扮演着不同的角色。[[RequestedModules]]、[[ImportEntries]]、[[LocalExportEntries]]、[[IndirectExportEntries]] 和 [[StarExportEntries]] 主要在静态解析阶段被填充，它们精确地描述了模块的结构和依赖。[[Environment]] 和 [[Namespace]] 则在动态实例化阶段创建。[[Evaluated]] 等状态标志则在模块的整个生命周期中被更新。

静态解析阶段：从源代码到模块记录的构建

静态解析是 ES 模块系统的核心优势之一。在模块代码被执行之前，JavaScript 引擎能够完全理解模块的依赖关系和接口。这个阶段包括加载和解析两个主要步骤。

1. 加载（Loading）

加载阶段是宿主环境的职责。当 JavaScript 引擎遇到一个 import 语句时，它会委托宿主环境去定位并获取对应的模块资源。

例如，在浏览器中：

<script type="module">
  import { foo } from './moduleA.js';
  console.log(foo);
</script>

当浏览器解析到 import { foo } from './moduleA.js'; 时，它会根据 ./moduleA.js 这个模块说明符（Module Specifier）向网络发起请求，获取 moduleA.js 的源代码。

在 Node.js 中：

// main.mjs
import { bar } from './moduleB.mjs';
console.log(bar);

Node.js 会根据 moduleB.mjs 查找文件系统，找到并读取 moduleB.mjs 的内容。

模块说明符解析算法（Module Specifier Resolution）：
这是一个宿主环境定义的算法，用于将模块说明符（例如 './utils.js' 或 'lodash'）解析成一个唯一的模块标识符（通常是绝对路径或 URL）。这个过程是高度可配置的，例如 Node.js 的 package.json 中的 exports 字段就影响了模块说明符的解析。

一旦模块源文本被加载，它就会被传递给解析器。

2. 解析（Parsing）

解析阶段是将加载的源代码文本转换为模块记录的过程。这是纯粹的语法分析，不涉及任何代码执行。

在此阶段，解析器会：

1. 词法分析和语法分析：将源代码分解为 token，并构建抽象语法树（AST）。
2. 识别导入和导出声明：扫描 AST，找出所有的 import 和 export 语句。
3. 填充模块记录的内部列表：根据识别出的导入和导出声明，创建并填充 [[RequestedModules]]、[[ImportEntries]]、[[LocalExportEntries]]、[[IndirectExportEntries]] 和 [[StarExportEntries]]。

我们来详细看看这些列表是如何被填充的：

[[RequestedModules]]：
这是一个简单的字符串列表，包含了所有 import ... from 'specifier' 和 export ... from 'specifier' 中出现的模块说明符。

// moduleC.js
import { funcA } from './utilA.js';         // './utilA.js'
import * as lib from 'lodash';             // 'lodash'
export { funcB } from './utilB.js';       // './utilB.js'
export * from './configs.js';             // './configs.js'

解析后，moduleC.js 的 [[RequestedModules]] 可能会是 ['./utilA.js', 'lodash', './utilB.js', './configs.js']（实际顺序可能不同）。

ImportEntry 结构：
每个 import 语句会生成一个或多个 ImportEntry 记录。ImportEntry 包含以下槽位：

• [[ModuleRequest]]：请求的模块说明符（字符串）。
• [[ImportName]]：导入的名称（字符串，如 'foo' 或 'default'）。
• [[LocalName]]：模块内部绑定的本地名称（字符串，如 foo）。

ExportEntry 结构：
每个 export 语句会生成一个或多个 ExportEntry 记录。ExportEntry 包含以下槽位：

• [[ModuleRequest]]：如果是一个 export ... from 形式的间接导出，则为请求的模块说明符；否则为 null。
• [[ImportName]]：如果是一个间接导出或星号导出，指定从哪个模块导入的名称（如 'foo' 或 '*'）；否则为 null。
• [[LocalName]]：模块内部绑定的本地名称（字符串，如 myVar）。对于 export { x as y }，[[LocalName]] 是 x。
• [[ExportName]]：导出的公共名称（字符串，如 y 或 default）。对于 export const x，[[ExportName]] 是 x。

根据 export 语句的不同类型，ExportEntry 会被添加到 [[LocalExportEntries]]、[[IndirectExportEntries]] 或 [[StarExportEntries]] 中。

代码示例：解析如何填充模块记录

假设我们有以下模块 myModule.js：

// myModule.js
import { util1, util2 as u2 } from './utils.js';
import * as helpers from './helpers.js';
import defaultVal from './config.js';

const myVar = 42;
export const myFunc = () => console.log(myVar, util1, u2, helpers, defaultVal);
export { myVar as exportedVar };
export { anotherFunc } from './anotherModule.js';
export * from './reexports.js';

解析 myModule.js 后，其模块记录的内部槽位将被填充：

1. [[RequestedModules]]：
   ['./utils.js', './helpers.js', './config.js', './anotherModule.js', './reexports.js']

2. [[ImportEntries]]：

   [
     { [[ModuleRequest]]: './utils.js',   [[ImportName]]: 'util1',    [[LocalName]]: 'util1'    },
     { [[ModuleRequest]]: './utils.js',   [[ImportName]]: 'util2',    [[LocalName]]: 'u2'       },
     { [[ModuleRequest]]: './helpers.js', [[ImportName]]: '*',        [[LocalName]]: 'helpers'  }, // * 表示导入整个命名空间
     { [[ModuleRequest]]: './config.js',  [[ImportName]]: 'default',  [[LocalName]]: 'defaultVal' }
   ]

3. [[LocalExportEntries]]：

   [
     { [[ModuleRequest]]: null, [[ImportName]]: null, [[LocalName]]: 'myFunc',    [[ExportName]]: 'myFunc'     }, // export const myFunc
     { [[ModuleRequest]]: null, [[ImportName]]: null, [[LocalName]]: 'myVar',     [[ExportName]]: 'exportedVar'}  // export { myVar as exportedVar }
   ]

4. [[IndirectExportEntries]]：

   [
     { [[ModuleRequest]]: './anotherModule.js', [[ImportName]]: 'anotherFunc', [[LocalName]]: null, [[ExportName]]: 'anotherFunc' } // export { anotherFunc } from './anotherModule.js'
   ]

5. [[StarExportEntries]]：

   [
     { [[ModuleRequest]]: './reexports.js', [[ImportName]]: '*', [[LocalName]]: null, [[ExportName]]: null } // export * from './reexports.js'
   ]

静态分析的优势：
这种在执行前完成所有依赖和接口分析的能力带来了显著的优势：

• 早期错误检测：在代码运行前就能发现模块说明符错误、循环依赖（某些情况下）或导出名称拼写错误。
• 优化：打包工具（如 webpack, Rollup）可以利用这些静态信息进行死代码消除（tree-shaking），只打包实际使用的模块部分，从而减小最终包的体积。
• 工具支持：IDE 和静态分析工具可以提供更准确的自动补全、重构和类型检查。

动态实例化阶段：建立绑定与环境

在所有的模块源代码都被加载并解析成模块记录之后，下一步就是动态实例化。虽然这个阶段被称为“动态”，但它依然发生在代码求值之前，其核心任务是构建模块的运行时结构，特别是建立模块间的实时绑定。

实例化阶段由一个关键的抽象操作 ModuleDeclarationInstantiation(module) 驱动。这个操作会递归地遍历模块依赖图，为每个模块执行一系列步骤。

1. 递归遍历依赖图与创建模块环境记录

实例化过程从入口模块开始，采用深度优先搜索（DFS）的策略遍历其所有依赖。

对于每个尚未实例化的模块（即其 [[Environment]] 槽位为 undefined 的模块）：

1. 创建模块环境记录（Module Environment Record）：

   • 这是一个特殊的声明性环境记录，是模块内部所有声明（var, let, const, function, class, import）的词法作用域。
   • 它的外部环境（[[OuterEnv]]）通常是全局环境记录。
   • 它包含一个 [[BindingObject]]，这在模块命名空间对象的创建中会用到。
   • 模块环境记录会预先为所有的 import 和 export 声明创建绑定。

2. 处理循环依赖：

   • 为了处理循环依赖，当一个模块开始实例化时，它的 [[Environment]] 槽位会被设置为一个临时的、未初始化的状态。
   • 如果 DFS 遍历中再次遇到这个模块，表明存在循环。此时，模块的绑定已经预先创建，但值尚未填充。这允许在后续求值阶段，即使模块 A 依赖模块 B，模块 B 又依赖模块 A，它们也能成功解析绑定。

2. 解析导入（ResolveImport）

对于模块记录中的每个 ImportEntry，实例化阶段会调用 ResolveImport(module, importName) 抽象操作来找到它对应的导出绑定。

ResolveImport 的工作流程大致如下：

• 根据 ImportEntry 中的 [[ModuleRequest]]，找到对应的导出模块（即被导入的模块）。
• 在导出模块上调用 ResolveExport(exportingModule, importName)。

ResolveExport 抽象操作：
这是解析导出名称的核心。给定一个模块和一个导出名称，ResolveExport 会尝试找出该名称对应的实际绑定。

1. 检查本地导出：遍历 exportingModule 的 [[LocalExportEntries]]。如果找到 ExportEntry 的 [[ExportName]] 与 importName 匹配，则返回 exportingModule 的模块环境记录中的该绑定。

   • 例如：export const foo = 1; 导出的 foo。

2. 检查间接导出：遍历 exportingModule 的 [[IndirectExportEntries]]。如果找到 ExportEntry 的 [[ExportName]] 与 importName 匹配，则递归调用 ResolveExport 到 ExportEntry.[[ModuleRequest]] 指定的模块，并使用 ExportEntry.[[ImportName]] 作为要解析的名称。

   • 例如：export { foo } from './mod.js';。如果 importName 是 foo，则会去 mod.js 模块解析 foo。

3. 检查星号导出：遍历 exportingModule 的 [[StarExportEntries]]。对于每个 StarExportEntry，递归调用 ResolveExport 到 StarExportEntry.[[ModuleRequest]] 指定的模块，并使用 importName 作为要解析的名称。

   • 需要注意的是，星号导出不会导出 default。如果 importName 是 'default'，则星号导出无法满足。

如果 ResolveExport 成功找到绑定，它会返回一个记录 (Module: module, BindingName: name)，表示这个导入的名称实际上是哪个模块的哪个绑定。

实时绑定（Live Bindings）：
ES 模块的导入并不是值的复制，而是绑定（引用）。这意味着，当一个模块导出 let 或 var 声明的变量时，如果该变量在导出模块中被重新赋值，所有导入了它的模块都会立即看到这个新值。这是与 CommonJS 模块的一个显著区别，CommonJS 导入的是值的副本。

// counter.js
export let count = 0;
export function increment() {
  count++;
}

// app.js
import { count, increment } from './counter.js';

console.log(count); // 0
increment();
console.log(count); // 1 (实时更新)

setTimeout(() => {
  console.log(count); // 1
  increment();
  console.log(count); // 2 (仍然是实时更新)
}, 100);

在实例化阶段，app.js 中的 count 绑定被连接到 counter.js 模块环境记录中的 count 绑定。当 counter.js 执行 count++ 时，它直接修改了其环境记录中的 count 变量，app.js 由于持有引用，因此能够立即观察到这个变化。

3. 创建模块命名空间对象（Module Namespace Object）

对于每个模块，实例化阶段还会创建一个模块命名空间对象（Module Namespace Object），并将其赋值给模块记录的 [[Namespace]] 槽位。

• 这是一个不可扩展的对象，其属性是模块的所有命名导出。
• 这些属性是getter 函数。每次访问命名空间对象的属性时，都会通过这个 getter 函数去获取实际的绑定值。这确保了即使通过命名空间对象访问，也能保持实时绑定。
• import * as ns from './mod.js'; 语句导入的就是这个模块命名空间对象。

示例：实例化过程中的绑定连接

假设 utils.js 和 myModule.js 如下：

// utils.js
export let counter = 0;
export function inc() {
  counter++;
}

// myModule.js
import { counter, inc } from './utils.js';
export function logCounter() {
  console.log('myModule sees:', counter);
}
export function callInc() {
  inc();
}

实例化过程：

1. utils.js 实例化：

   • 创建 utils.js 的模块环境记录。
   • 为 counter 和 inc 在 utils.js 的环境记录中创建绑定。
   • 创建 utils.js 的模块命名空间对象，包含 counter 和 inc 的 getter。

2. myModule.js 实例化：

   • 创建 myModule.js 的模块环境记录。
   • 处理 import { counter, inc } from './utils.js';：
     • myModule.js 的 counter 绑定被解析为指向 utils.js 模块环境记录中的 counter 绑定。
     • myModule.js 的 inc 绑定被解析为指向 utils.js 模块环境记录中的 inc 绑定。
   • 为 logCounter 和 callInc 在 myModule.js 的环境记录中创建绑定。
   • 创建 myModule.js 的模块命名空间对象。

到此为止，所有的绑定都已建立，模块间的引用关系清晰可见。但 counter 的值尚未初始化，inc 函数也尚未被定义。这些将在求值阶段完成。

求值阶段：代码执行与绑定填充

实例化完成后，模块的依赖图和绑定结构都已就绪。接下来就是求值（Evaluation）阶段，这是模块代码真正运行的时候。

求值由 ModuleEvaluation(module) 抽象操作驱动。

1. 检查是否已求值：如果模块的 [[Evaluated]] 槽位为 true，则表示该模块已经求值过，直接返回。
2. 设置求值状态：将模块的 [[Evaluated]] 槽位设置为 true。
3. 递归求值依赖：遍历模块的 [[RequestedModules]] 列表。对于每个依赖模块，递归调用 ModuleEvaluation(dependentModule)。这确保了依赖模块总是在当前模块之前求值。
4. 执行模块代码：在模块的环境记录中执行模块的源代码。
   • let、const 声明的变量被初始化。
   • function、class 声明被创建并赋值。
   • 所有导入的绑定，此时都能访问到其导出模块提供的实时值。

// main.js
import { logCounter, callInc } from './myModule.js';
import { counter } from './utils.js'; // 直接从 utils 导入

console.log("Initial counter in main:", counter); // 0
logCounter(); // myModule sees: 0
callInc();
console.log("After callInc in main:", counter); // 1
logCounter(); // myModule sees: 1

求值流程演示：

1. main.js 开始求值。
2. main.js 依赖 myModule.js 和 utils.js。
3. 引擎会优先求值 utils.js：
   • utils.js 的代码执行。
   • counter 被初始化为 0。
   • inc 函数被定义。
4. 接下来求值 myModule.js：
   • myModule.js 的代码执行。
   • logCounter 函数被定义。
   • callInc 函数被定义。
   • 由于 counter 和 inc 是实时绑定，它们现在指向 utils.js 中已初始化的 counter 变量和 inc 函数。
5. 最后求值 main.js：
   • console.log("Initial counter in main:", counter); 访问 utils.js 的 counter，输出 0。
   • logCounter(); 调用 myModule.js 的函数，它访问 utils.js 的 counter，输出 myModule sees: 0。
   • callInc(); 调用 myModule.js 的函数，它再调用 utils.js 的 inc，将 utils.js 的 counter 变为 1。
   • console.log("After callInc in main:", counter); 再次访问 utils.js 的 counter，输出 1。
   • logCounter(); 再次调用，输出 myModule sees: 1。

整个过程展示了模块的静态结构如何与动态执行相结合，以及实时绑定如何确保数据的一致性。

循环依赖（Circular Dependencies）的优雅处理

循环依赖是模块化编程中一个常见且棘手的问题。CommonJS 模块处理循环依赖时，由于其同步加载和动态求值的特性，往往会导致导入方拿到未完全求值的导出对象（通常是空对象，或只包含部分已求值的属性）。

ES 模块通过将实例化和求值分离，并利用实时绑定，提供了一种更为健壮的循环依赖处理机制。

考虑以下两个模块：

// a.js
import { b } from './b.js'; // (1) 导入 b
export const a = 'from a';
console.log('a.js is evaluating');
console.log('a.js sees b:', b); // (2) 访问 b

// b.js
import { a } from './a.js'; // (3) 导入 a
export const b = 'from b';
console.log('b.js is evaluating');
console.log('b.js sees a:', a); // (4) 访问 a

执行流程分析：

假设 a.js 是入口模块。

1. 加载与解析：

   • a.js 和 b.js 的源代码被加载。
   • 分别解析成 a.js 模块记录和 b.js 模块记录。
   • a.js 的 [[RequestedModules]] 包含 ./b.js，[[ImportEntries]] 记录了 b 的导入。
   • b.js 的 [[RequestedModules]] 包含 ./a.js，[[ImportEntries]] 记录了 a 的导入。

2. 实例化 a.js：

   • 创建 a.js 的模块环境记录。
   • a.js 导入 b。引擎发现 b.js 尚未实例化，于是暂停 a.js，开始实例化 b.js。

3. 实例化 b.js：

   • 创建 b.js 的模块环境记录。
   • 为 b 在 b.js 环境记录中创建绑定（未初始化）。
   • b.js 导入 a。引擎发现 a.js 正在实例化（其环境记录已创建，但尚未完成绑定解析），这表明存在循环。
   • 此时，b.js 的 a 绑定被解析为指向 a.js 模块环境记录中的 a 绑定。虽然 a 的值尚未求值，但绑定关系已经建立。
   • b.js 的实例化完成。

4. 恢复实例化 a.js：

   • a.js 的 b 绑定被解析为指向 b.js 模块环境记录中的 b 绑定。
   • 为 a 在 a.js 环境记录中创建绑定（未初始化）。
   • a.js 的实例化完成。

至此，所有绑定都已建立。a.js 的 b 引用 b.js 的 b 变量，b.js 的 a 引用 a.js 的 a 变量。

5. 求值 a.js：

   • a.js 开始执行。
   • export const a = 'from a';：a.js 环境记录中的 a 绑定被赋值为 'from a'。
   • console.log('a.js is evaluating'); 输出。
   • console.log('a.js sees b:', b);：此时 b 绑定指向 b.js 中的 b 变量。但 b.js 尚未求值，所以 b.js 的 b 变量仍是未初始化的（undefined）。因此，这里输出 a.js sees b: undefined。

6. 求值 b.js：

   • 由于 a.js 在求值 console.log('a.js sees b:', b); 之前，需要先确保其所有依赖（包括 b.js）都已求值完成，所以 a.js 的求值会暂停，转而求值 b.js。
   • b.js 开始执行。
   • export const b = 'from b';：b.js 环境记录中的 b 绑定被赋值为 'from b'。
   • console.log('b.js is evaluating'); 输出。
   • console.log('b.js sees a:', a);：此时 a 绑定指向 a.js 中的 a 变量。由于 a.js 在求值 b.js 之前已经执行了 export const a = 'from a';，所以 a.js 的 a 变量已经有了值。因此，这里输出 b.js sees a: from a。
   • b.js 求值完成。

7. 恢复求值 a.js：

   • a.js 的求值继续。
   • console.log('a.js sees b:', b);：此时 b 绑定指向 b.js 中的 b 变量。由于 b.js 已经求值完成，b 变量已被赋值为 'from b'。因此，这里输出 a.js sees b: from b。

最终输出顺序：

a.js is evaluating
b.js is evaluating
b.js sees a: from a
a.js sees b: from b

这个例子清晰地展示了，在求值阶段，当一个模块需要访问循环依赖的另一个模块的变量时：

• 如果被依赖模块的变量已经求值，则会立即得到正确的值。
• 如果被依赖模块的变量尚未求值，则会得到 undefined（对于 const/let）或运行时错误（对于 var/function，因为它们会被提升但可能未初始化）。

但关键在于，绑定本身是存在的，不会因为循环而导致模块无法加载或解析。这种机制允许开发者构建更复杂的模块结构，而无需担心 CommonJS 中常见的循环依赖陷阱。

模块与脚本：环境记录的对比

为了更好地理解模块环境记录，我们可以将其与传统的脚本环境记录进行对比。

特性	脚本环境记录（Script Environment Record）	模块环境记录（Module Environment Record）
创建时机	当脚本被加载和解析时。	在模块实例化阶段。
绑定来源	全局变量（var、function）、let、const、class 声明。	let、const、class、function 声明，以及所有 import 和 export 声明。
this 绑定	在顶层，this 绑定到全局对象（浏览器中的 window，Node.js 中的 global）。	在模块顶层，this 绑定为 undefined。
全局对象暴露	顶层 var 声明和 function 声明会作为属性添加到全局对象。	模块内的所有声明都是私有的，不会自动添加到全局对象。导出需要显式声明。
导出机制	无原生导出机制。通过全局变量或宿主环境提供的机制（如 CommonJS 的 module.exports）。	拥有原生的 export 关键字，支持命名导出、默认导出、星号导出等。
导入机制	无原生导入机制。通过全局变量或宿主环境提供的机制（如 CommonJS 的 require）。	拥有原生的 import 关键字。
严格模式	默认非严格模式，除非显式使用 'use strict'。	默认处于严格模式，无需显式声明。
作用域	顶层作用域是全局作用域。	顶层作用域是模块作用域，隔离于全局作用域。

模块环境记录的这些特性是 ES 模块实现其“私有性”和“严格性”的基础。模块内部的变量默认不会污染全局作用域，这使得模块能够更好地封装自己的实现细节。

宿主环境的介入与动态 import()

尽管 ES 模块系统强调静态性，但宿主环境（浏览器和 Node.js）在模块加载和解析过程中扮演着至关重要的角色。它们负责实现规范中定义的“模块加载器（Loader）”接口，包括：

• Resolve：将模块说明符解析为模块标识符（例如 URL 或文件路径）。
• Fetch：通过模块标识符获取模块的源代码文本。
• Parse：将源代码文本解析为模块记录。

此外，ES 模块系统也提供了一种动态加载模块的方式：import() 表达式。

// dynamic-loader.js
async function loadModule(modulePath) {
  try {
    const module = await import(modulePath); // 动态导入
    console.log(`Module loaded:`, module);
    module.default();
  } catch (error) {
    console.error(`Failed to load module:`, error);
  }
}

// 运行时根据条件加载
if (someCondition) {
  loadModule('./heavy-module.js');
}

import() 表达式返回一个 Promise，它在模块加载、解析、实例化和求值完成后 resolve 为模块的命名空间对象。

动态 import() 并没有破坏 ES 模块的静态性原则。它只是允许在运行时决定加载哪个模块，而不是在解析时就确定。但一旦 import() 调用开始加载一个模块，该模块的加载、解析和实例化过程仍然是严格按照静态规则进行的。这意味着即使是动态导入的模块，其依赖图和绑定关系在求值前也都是确定的。这对于代码分割（code splitting）和按需加载等优化技术至关重要。

深入理解 ECMAScript 模块带来的优势

通过对模块记录的静态解析和动态实例化过程的深入探讨，我们可以更好地理解 ECMAScript 模块系统所带来的核心优势：

• 增强的静态分析能力：由于模块的依赖关系和导出接口在执行前完全确定，工具链可以进行更深入、更准确的静态分析。这有助于提高开发效率，减少运行时错误。
• 高效的死代码消除（Tree Shaking）：打包工具可以精确地识别并移除未使用的导出，从而生成更小、更优化的生产包。这是 ES 模块静态特性的直接产物。
• 更好的循环依赖处理：通过分离实例化和求值阶段，并利用实时绑定，ES 模块能够优雅地处理循环依赖，避免 CommonJS 模块中可能出现的“空对象”问题。
• 模块作用域与私有性：每个模块都有自己的顶级作用域，默认不会污染全局对象。这增强了模块的封装性，降低了命名冲突的风险。
• 标准化的模块系统：ES 模块提供了一个统一的、跨环境（浏览器和 Node.js）的模块化解决方案，减少了开发者在不同环境间切换时的心智负担。

模块化编程的基石与未来

模块记录作为 ECMAScript 模块机制的基石，其静态解析与动态实例化分离的设计，是 ES 模块系统强大能力的核心。它使得 JavaScript 在具备动态灵活性的同时，也能享受到静态语言在模块化方面带来的诸多优势。

随着 WebAssembly 模块的兴起，以及未来可能出现的其他模块类型，ECMAScript 模块规范中的“模块记录”这一抽象概念，将继续作为统一接口，承载不同源模块的元数据和状态。这为 JavaScript 生态系统的持续演进奠定了坚实的基础，并预示着一个更加强大、高效和可维护的模块化编程未来。理解这些底层机制，无疑能帮助我们更好地利用 ES 模块，编写出更高质量的代码。