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  • RequireJs运行原理

    在require中,根据AMD(Asynchronous Module Definition)的思想,即异步模块加载机制,其思想就是把代码分为一个一个的模块来分块加载,这样无疑可以提高代码的重用。

    在整个require中,主要的方法就两个:require和define,我们先来聊聊require

    require

    require作为主函数来引入我们的“模块”,require会从自身的的存储中去查找对应的defined模块,如果没有找到,则这时这个模块有可以存在三种状态:loading, enabling, defining,这里有可能就疑惑了,为什么还会有这么多状态呢?

    这就是require中要注意的地方,如果模块还没有被加载,那么它的这三种状态出现的时机是:

    1. loading 
      文件还没有加载完毕
    2. enabling 
      对该模块的依赖进行加载和模块化
    3. defining 
      对正在处理的模块进行加载,并运行模块中的callback

    有同学就问了,为什么会出现这么多的状态呢?js不是单线程操作吗?拿过来直接加载不就完了吗?哪来这么多事呢。而这就是require的神奇之处,我们先来瞅一瞅require的load方法的主要代码:

    req.load = function (context, moduleName, url) {
      var config = (context && context.config) || {},
      node;
      if (isBrowser) {
        //create a async script element
        node = req.createNode(config, moduleName, url);
        //add Events [onreadystatechange,load,error]
        .....
        //set url for loading
        node.src = url;
        //insert script element to head and start load
        currentlyAddingScript = node;
        if (baseElement) {
          head.insertBefore(node, baseElement);
        } else {
          head.appendChild(node);
        }
        currentlyAddingScript = null;
        return node;
      } else if (isWebWorker) {
        .........
      }
    };
    req.createNode = function (config, moduleName, url) {
      var node = config.xhtml ?
        document.createElementNS('http://www.w3.org/1999/xhtml', 'html:script') :
        document.createElement('script');
      node.type = config.scriptType || 'text/javascript';
      node.charset = 'utf-8';
      node.async = true;
      return node;
    };
    

    rquire使用的是script标签去拿js,细心的同学会注意到node上设定了 async 属性(异步加载script标签),并且在标签上绑定了load等事件,当文件loading完成后,则要做的主要工作是执行 completeLoad 事件函数,但是要注意的是这时候把script加载完成后,立即执行的是script标签内部的内容,执行完后才触发的 completeLoad事件,而在我们的模块里面,一定要用define函数来对模块进行定义,所以这里我们先穿插着来讲讲define干了什么

    define乱入

    define顾名思义是去定义一个模块,它只是单纯的去定义吗?错, 我不会告诉你define做了你想象不到的最神奇的事情 ,来瞅瞅define的代码

    define = function (name, deps, callback) {
      var node,
      context;
      //do for multiple constructor
      ......
      //If no name, and callback is a function, then figure out if it a
      //CommonJS thing with dependencies.
      if (!deps && isFunction(callback)) {
        deps = [];
        //Remove comments from the callback string,
        //look for require calls, and pull them into the dependencies,
        //but only if there are function args.
        if (callback.length) {
          callback
          .toString()
          .replace(commentRegExp, '')
          .replace(cjsRequireRegExp, function (match, dep) {
            deps.push(dep);
          });
          deps = (callback.length === 1 ? ['require'] : ['require', 'exports', 'module']).concat(deps);
        }
      }
      //If in IE 6-8 and hit an anonymous define() call, do the interactive work.
      if (useInteractive) {
        node = currentlyAddingScript || getInteractiveScript();
        if (node) {
          if (!name) {
            name = node.getAttribute('data-requiremodule');
          }
          context = contexts[node.getAttribute('data-requirecontext')];
        }
      }
      //add to queue line
      if (context) {
        context.defQueue.push([name, deps, callback]);
        context.defQueueMap[name] = true;
      } else {
        globalDefQueue.push([name, deps, callback]);
      }
    };
    

    这就是define函数,代码不是很多,但是新奇的东西却是有一个!!!那就是代码中对 callback.toString() 文本来进行 正则匹配 ,哇,这是什么鬼呢?我们看看这两个replace中的正则表达式是什么样的

    commentRegExp = /(/*([sS]*?)*/|([^:]|^)//(.*)$)/mg;
    cjsRequireRegExp = /[^.]s*requires*(s*["']([^'"s]+)["']s*)/g;

    第一个正则是用来支掉callback中的注释的,而第二个正则是用来匹配callback.toString() 文本中的 require(.....) ,并将 ..... 这个字段push到queue中,这个方法是不是很变态?现在让我们来接着回到require的completeLoad 函数

    require回归

    rquire的compeleteLoad函数又做了什么呢?二话不说,扔一段代码来看看:

    completeLoad : function (moduleName) {
      var found,
      args,
      mod,
      shim = getOwn(config.shim, moduleName) || {},
      shExports = shim.exports;
      takeGlobalQueue();
      while (defQueue.length) {
        args = defQueue.shift();
        if (args[0] === null) {
          args[0] = moduleName;
          //If already found an anonymous module and bound it
          //to this name, then this is some other anon module
          //waiting for its completeLoad to fire.
          if (found) {
            break;
          }
          found = true;
        } else if (args[0] === moduleName) {
          //Found matching define call for this script!
          found = true;
        }
        callGetModule(args);
      }
      context.defQueueMap = {};
      //Do this after the cycle of callGetModule in case the result
      //of those calls/init calls changes the registry.
      mod = getOwn(registry, moduleName);
      if (!found && !hasProp(defined, moduleName) && mod && !mod.inited) {
        if (config.enforceDefine && (!shExports || !getGlobal(shExports))) {
          if (hasPathFallback(moduleName)) {
            return;
          } else {
            return onError(makeError('nodefine',
                'No define call for ' + moduleName,
                null,
                [moduleName]));
          }
        } else {
          //A script that does not call define(), so just simulate
          //the call for it.
          callGetModule([moduleName, (shim.deps || []), shim.exportsFn]);
        }
      }
      checkLoaded();
    }
    

    这个函数主要是去做了从queue中拿出来define里push进去的字符串,并调用callGetModule 去调用模块, callGetModule 又去做了什么

    function callGetModule(args) {
        //Skip modules already defined.
        if (!hasProp(defined, args[0])) {
            getModule(makeModuleMap(args[0], null, true)).init(args[1], args[2]);
        }
    }

    在require内部,有一个 defined 全局变量来储存已经定义好的模块,如果这个模块目前没有定义,那就再做下面的 makeModuleMap ,这个方法则是用来实现对当前module信息的组装,并生成一个Map,它将会返回以下的值:

    return {
      prefix : prefix,
      name : normalizedName,
      parentMap : parentModuleMap,
      unnormalized : !!suffix,
      url : url,
      originalName : originalName,
      isDefine : isDefine,
      id : (prefix ?
        prefix + '!' + normalizedName :
        normalizedName) + suffix
    };
    

    然后再去调用 getModule ,这也是require里面来组装module的主要方法,在require内部定义了 Module类 ,而这个方法则会为当前的 ModuleMap ,其中包含了这个模块的路径等信息。这里要注意的是getModule方法里面拥有一个 基于全局context的registry变量 ,这里则是用来保存根据ModuleMap来实例化的Module,并将其保存在了 registry 变量中(立即保存的Module只是一个空壳,后面实例中介绍),后面会介绍代码的重用如何实现的。

    我们直接来看看Module类是长什么样的:

    Module = function (map) {
      this.events = getOwn(undefEvents, map.id) || {};
      this.map = map;
      this.shim = getOwn(config.shim, map.id);
      this.depExports = [];
      this.depMaps = [];
      this.depMatched = [];
      this.pluginMaps = {};
      this.depCount = 0;
    };
    Module.prototype = {
      //init Module
      init : function (depMaps, factory, errback, options) {},
      //define dependencies
      defineDep : function (i, depExports) {},
      //call require for plugins
      fetch : function () {},
      //use script to load js
      load : function () {},
      //Checks if the module is ready to define itself, and if so, define it.
      check : function () {},
      //call Plugins if them exist and defines them
      callPlugin : function () {},
      //enable dependencies and call defineDep
      enable : function () {},
      //register event
      on : function (name, cb) {},
      //trigger event
      emit : function (name, evt) {}
    }
    

    new一个Module后,使用init来对Module对象进行初始化,并主要传入其的依赖数组和工厂化方法。这这么多的方法里,主要的两个方法则是 enable 和 check 方法,这两个方法是对方法,当init里调用enable后,下来将要进行的就是一个不断重复的过程,但是过程的主角在一直改变。

    递归

    上面说的这个过程那就是在初始化Model的时候去查找它的依赖,再去 用load方法异步地去请求依赖 ,而依赖又是一个个Module,又会再对自己自身的依赖的依赖进行查找。由于这个过程都是异步进行的,所以都是通过事件监听回调来完成调用的,我们来举下面的例子:

    • A 的依赖有 B C
    • B 的依赖有 C D
    • C 的依赖有 A B

    这是一个很绕的例子,如A,B,C都有自己的方法,而我们在实现时都互相调用了各自的方法,我们姑且不讨论这种情况的现实性。

    当如果我去 require("A") 时,require去查找 defined 中是否有A模块,如果没有,则去调用 makeModuleMap 来为即将调用的模块实例一个 ModuleMap 并加入到defined中,再用ModuleMap实例化一个 Module 加入到registry中,但是这时候的Module是一个空壳,它是只存储了一些模块相关的依赖等,模块里的exports或者callback是还没有被嵌进来,因为这个文件根本没有被加载呀!

    注册时触发 Module.init 方法去异步加载文件(使用script)。加载完毕后,触发A里的define函数,define函数通过参数或callback里查找A模块需要的依赖,即B和C模块,将B,C加入到A的依赖数组中。这时则触发 completeLoad 函数,这时complete再去从queue中遍历,调用 callGetModule 去查找B、C模块,这时则会创建B和C模块的ModuleMap,根据ModuleMap去实例化空壳Module,( 调用异步load加载,再触发define等,继续查找依赖………… ),再接下来会做 checkLoaded ,我们看看这个函数:

    
    function checkLoaded() {
      var err,
      usingPathFallback,
      waitInterval = config.waitSeconds * 1000,
      //It is possible to disable the wait interval by using waitSeconds of 0.
      expired = waitInterval && (context.startTime + waitInterval) < new Date().getTime(),
      noLoads = [],
      reqCalls = [],
      stillLoading = false,
      needCycleCheck = true;
      //Do not bother if this call was a result of a cycle break.
      if (inCheckLoaded) {
        return;
      }
      inCheckLoaded = true;
      //Figure out the state of all the modules.
      eachProp(enabledRegistry, function (mod) {
        var map = mod.map,
        modId = map.id;
        //Skip things that are not enabled or in error state.
        if (!mod.enabled) {
          return;
        }
        if (!map.isDefine) {
          reqCalls.push(mod);
        }
        if (!mod.error) {
          //If the module should be executed, and it has not
          //been inited and time is up, remember it.
          if (!mod.inited && expired) {
            if (hasPathFallback(modId)) {
              usingPathFallback = true;
              stillLoading = true;
            } else {
              noLoads.push(modId);
              removeScript(modId);
            }
          } else if (!mod.inited && mod.fetched && map.isDefine) {
            stillLoading = true;
            if (!map.prefix) {
              //No reason to keep looking for unfinished
              //loading. If the only stillLoading is a
              //plugin resource though, keep going,
              //because it may be that a plugin resource
              //is waiting on a non-plugin cycle.
              return (needCycleCheck = false);
            }
          }
        }
      });
      if (expired && noLoads.length) {
        //If wait time expired, throw error of unloaded modules.
        err = makeError('timeout', 'Load timeout for modules: ' + noLoads, null, noLoads);
        err.contextName = context.contextName;
        return onError(err);
      }
      //Not expired, check for a cycle.
      if (needCycleCheck) {
        each(reqCalls, function (mod) {
          breakCycle(mod, {}, {});
        });
      }
      if ((!expired || usingPathFallback) && stillLoading) {
        //Something is still waiting to load. Wait for it, but only
        //if a timeout is not already in effect.
        if ((isBrowser || isWebWorker) && !checkLoadedTimeoutId) {
          checkLoadedTimeoutId = setTimeout(function () {
              checkLoadedTimeoutId = 0;
              checkLoaded();
            }, 50);
        }
      }
      inCheckLoaded = false;
    }
    

    这个函数对所有已在 registry 中的Module进行遍历,并来判断其是否已经完成了定义(定义是在 Module.check 函数里完成的,定义完成后 ModuleMap.isDefined = true ,并将其从registry中删除,其会将真正的模块内容注入到对应的defined中),注意这里有一个重要的地方, checkoutLoadTimeoutId 是一个间隔为50ms的setTimeout函数,即当在加载的时候会不断轮询去查看所有模块是否已经加载好了,因为所有的模块都是异步进行加载的,所以这样可以完全保证所有模块进行完全加载,并进行了过期设定。

    接着上面的例子讲,当加载B模块时,会去查找A和C模块,这时候A模块是已经加载的,但是不能确定C是否已经加载好,但是这时的C模块空壳Module已经加入到了registry中,所以这时会像上面去轮询C模块是否加载, C模块不加载好,是无法对B模块进行注入的,B模块在这一阶段仍是那一个registry里的空壳Module ,直至C模块已经定义,B模块的depCount成为0,才可以继续运行去注入自己。在对模块进行define的时候,用上了defining,是为了防止内部的factory进行加工时,再去尝试去define这个Module,就像一个圈一样,掐断了它。

    这就是整个require工作的流程,其中主要使用了异步加载,所以让这个思想变得异常的复杂,但是带来的却是性能上的优化,需要我们注意的是:

    在使用require时,我们需要注意依赖包的引入,如果我们把B的改成 define("B",[],callback) ,这时 B是没有callback依赖预读 ,那么我们在引入A模块的时候异步加载了B和C模块,但是B模块里使用了C模块的方法,这里的B是直接运行的, 并不去检测其的依赖包是否加载完毕 ,所以这时的B运行时碰到 require("C") 时,C模块是否加载好是不确定的,这时候代码会不会出问题就是网速的问题了……………………

    小心

    我们在使用时要小心define()的用法:

    • define(name, dependencies, callback) 
      将依赖写在参数dependencies中,这样require时会对里面的依赖进行加载,加载完后才会执行callback
    • define(name, callback) 
      直接在callback中require依赖,会对 callback.toString() 进行正则查找require(....) ,同样加载查找出的所有依赖并加载完后执行callback
    • define(callback) 
      同上

    使用时千万不能在第一种情况下直接require依赖,这样并不能保障该模块是否已被定义下执行了callback。

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