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探讨 JavaScript ES6 Module (ESM) 的静态性 (Static Nature) 如何促进 Tree Shaking (摇树优化)，以及与 CommonJS 的本质区别。

各位观众朋友们，大家好！我是你们的老朋友，今天咱们来聊聊 JavaScript 模块化里的一对儿“黄金搭档”：ES6 Module (ESM) 的静态性和 Tree Shaking。它们俩之间那点事儿，说白了，就是ESM如何利用自己的“静态体质”，帮助 Tree Shaking 把代码里的“死枝烂叶”给砍掉，让我们的项目变得更轻盈。顺便，我们还会和 CommonJS 这个“老前辈”来个对比，看看它们在模块化上的本质区别。

开场白：模块化的“前世今生”

话说啊，在 JavaScript 早期，那会儿可没什么模块化的概念，代码都堆在一个文件里，变量命名一不小心就“撞衫”了，维护起来简直是噩梦。后来，大家就开始琢磨，能不能把代码拆成一个个独立的模块，各管各的，互不干扰呢？

于是，各种模块化方案应运而生，比如 CommonJS、AMD、UMD，以及我们今天要重点讨论的 ES6 Module (ESM)。

正文：ESM 的“静态体质”

ESM 最重要的特点之一，就是它的“静态性”。 啥叫静态性呢？ 简单来说，就是在编译时就能确定模块的依赖关系。 这就像咱们提前知道了谁是谁的朋友，谁是谁的仇人，清清楚楚，明明白白。

  • 静态导入 (Static Import): ESM 使用 import 关键字来导入模块，这个 import 语句必须出现在代码的顶层，不能在 if 语句或者函数内部使用。

    // 正确的 ESM 导入方式
import { add } from './math.js';

// 错误的 ESM 导入方式 (不能在 if 语句中使用)
// if (true) {
//   import { subtract } from './math.js'; // 报错！
// }

function calculate(a, b) {
  return add(a, b);
}

console.log(calculate(2, 3));

    这种限制看似严格，但好处是编译器在编译时就能分析出模块之间的依赖关系，而不需要等到运行时。

  • 静态导出 (Static Export): ESM 使用 export 关键字来导出模块，同样，export 语句也必须出现在代码的顶层。

    // math.js
export function add(a, b) {
  return a + b;
}

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

const PI = 3.1415926;
export { PI };

// 错误的 ESM 导出方式 (不能在函数内部使用)
// function createModule() {
//   export function multiply(a, b) { // 报错！
//     return a * b;
//   }
// }

    这种静态导出的方式，让编译器能够清楚地知道模块导出了哪些内容，为后续的 Tree Shaking 提供了基础。

Tree Shaking：砍掉“死枝烂叶”

Tree Shaking，顾名思义，就是“摇树”。 想象一下，你有一棵大树，上面有些枝条已经枯萎了，或者长得不好，你就可以通过摇晃树干，把这些没用的枝条给摇下来，让树变得更健康。

在代码世界里，Tree Shaking 就是指移除那些没有被使用的代码。 这些代码可能是你引入了某个模块，但只用到了其中一部分功能，或者是一些已经废弃的代码。

  • Tree Shaking 的原理: Tree Shaking 的核心思想是利用 ESM 的静态分析能力，找出模块中哪些代码是被实际使用的，哪些代码是“死代码”，然后把这些“死代码”从最终的打包文件中移除。

    举个例子：

    // utils.js
export function add(a, b) {
  return a + b;
}

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

export function multiply(a, b) {
  return a * b;
}

export function divide(a, b) {
  return a / b;
}

// main.js
import { add, subtract } from './utils.js';

console.log(add(5, 3));
console.log(subtract(5, 3));

    在这个例子中，utils.js 模块导出了四个函数，但 main.js 只使用了 add 和 subtract 两个函数。 通过 Tree Shaking，multiply 和 divide 两个函数就会被从最终的打包文件中移除，从而减小文件体积。

  • Tree Shaking 的好处:

    • 减小文件体积: 这是最直接的好处，更小的文件体积意味着更快的加载速度，更好的用户体验。
    • 提高性能: 减少了需要执行的代码量，提高了程序的运行效率。
    • 减少带宽消耗: 对于移动端应用来说，更小的文件体积意味着更少的流量消耗。

ESM + Tree Shaking：天作之合

ESM 的静态性是 Tree Shaking 的基础。 如果模块的依赖关系是在运行时才能确定的，那么 Tree Shaking 就无法进行。 因为编译器无法预先知道哪些代码会被使用，哪些代码不会被使用。

正是因为 ESM 的静态导入和导出特性，使得编译器能够静态分析模块之间的依赖关系，从而实现 Tree Shaking。

CommonJS：动态导入的“老前辈”

CommonJS 是另一种流行的模块化方案，主要用于 Node.js 环境。 它使用 require() 函数来导入模块，使用 module.exports 来导出模块。

  • CommonJS 的动态性: 与 ESM 不同，CommonJS 的导入是动态的，也就是说，require() 函数可以在代码的任何地方使用，包括 if 语句或者函数内部。

    // CommonJS 导入方式
if (process.env.NODE_ENV === 'development') {
  const logger = require('./logger'); // 动态导入
  logger.log('Debugging mode enabled');
}

    这种动态导入的方式，使得 CommonJS 更加灵活，但也给 Tree Shaking 带来了困难。

  • CommonJS 与 Tree Shaking: 由于 CommonJS 的动态性，编译器很难静态分析出模块的依赖关系，因此很难进行 Tree Shaking。 虽然现在也有一些工具可以对 CommonJS 模块进行 Tree Shaking，但效果往往不如 ESM 好。

ESM vs CommonJS：本质区别

为了更清楚地理解 ESM 和 CommonJS 的区别，我们用一张表格来总结一下：

特性 ESM CommonJS
导入方式 import (静态导入) require() (动态导入)
导出方式 export (静态导出) module.exports (动态导出)
依赖关系 编译时确定 运行时确定
Tree Shaking 支持良好 支持有限
适用环境 浏览器、Node.js (需要转换) Node.js
用途 现代 JavaScript 开发，特别是需要进行 Tree Shaking 的项目 传统 Node.js 开发，以及一些需要动态加载模块的场景

代码示例：ESM 和 CommonJS 的对比

为了更直观地展示 ESM 和 CommonJS 的区别，我们来看一个简单的例子：

  • ESM (math.js):

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

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

export const PI = 3.1415926;

  • ESM (app.js):

    import { add } from './math.js';

console.log(add(1, 2));

  • CommonJS (math.js):

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

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

const PI = 3.1415926;

module.exports = {
  add: add,
  subtract: subtract,
  PI: PI
};

  • CommonJS (app.js):

    const math = require('./math.js');

console.log(math.add(1, 2));

通过对比可以看出，ESM 的 import 和 export 语句更加简洁明了，也更容易进行静态分析。

实战演练：如何在项目中使用 Tree Shaking

要在项目中使用 Tree Shaking，你需要满足以下几个条件：

  1. 使用 ESM 模块: 这是最基本的要求，只有使用 ESM 模块，才能利用其静态性进行 Tree Shaking。
  2. 使用支持 Tree Shaking 的打包工具: 常用的打包工具，如 Webpack、Rollup、Parcel 等，都支持 Tree Shaking。
  3. 配置打包工具: 你需要配置打包工具，开启 Tree Shaking 功能。 不同的打包工具配置方式略有不同，具体可以参考官方文档。

  4. 避免副作用 (Side Effects): 副作用是指模块在导入时，除了导出内容之外，还会执行一些其他的操作，比如修改全局变量。 如果模块存在副作用，Tree Shaking 可能会失效。 因此，要尽量避免副作用，或者明确告知打包工具哪些模块存在副作用。

    • Webpack 配置示例 (webpack.config.js):

      const path = require('path');

module.exports = {
  mode: 'production', // 启用 production mode，会自动开启 Tree Shaking
  entry: './src/index.js',
  output: {
    filename: 'bundle.js',
    path: path.resolve(__dirname, 'dist'),
  },
  optimization: {
    usedExports: true, // 开启 Tree Shaking
  },
};

      在 Webpack 4 及以上版本中，只要你设置 mode 为 production，Tree Shaking 就会自动开启。 如果你的 Webpack 版本较低，或者需要更精细的控制，可以使用 optimization.usedExports 选项。

    • package.json 中标记副作用:

      {
  "name": "my-project",
  "version": "1.0.0",
  "sideEffects": false // 表示项目中的所有模块都没有副作用
}

      或者，你可以指定哪些模块存在副作用：

      {
  "name": "my-project",
  "version": "1.0.0",
  "sideEffects": [
    "./src/global.js", // 表示 src/global.js 模块存在副作用
    "./src/styles/*.css" // 表示 src/styles 目录下的所有 CSS 文件都存在副作用
  ]
}

      通过在 package.json 中标记副作用，可以帮助打包工具更准确地进行 Tree Shaking。

总结：ESM + Tree Shaking = 更轻盈的代码

ESM 的静态性和 Tree Shaking 的结合，为我们提供了一种更高效的模块化方案。 它能够帮助我们编写更模块化、更易维护的代码，同时减小文件体积，提高性能。 在现代 JavaScript 开发中，ESM 已经成为主流的模块化方案，而 Tree Shaking 则是优化代码的必备技能。

所以，下次当你看到你的项目体积庞大，性能不佳时，不妨试试 ESM + Tree Shaking 这对“黄金搭档”，相信它们会给你带来惊喜。

结尾：感谢大家！

今天的讲座就到这里，感谢大家的收听！ 希望通过今天的讲解，大家对 ESM 的静态性和 Tree Shaking 有了更深入的理解。 记住，拥抱 ESM，拥抱 Tree Shaking，让我们的代码更轻盈！ 咱们下次再见！

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