从零开始定义自己的JavaScript框架(一)

来自：http://www.ituring.com.cn/article/48461

 

1.1 模块的定义

一个框架想要能支撑较大的应用，首先要考虑怎么做模块化。有了内核和模块加载系统，外围的模块就可以一个一个增加。不同的JavaScript框架，实现模块化方式各有不同，我们来选择一种比较优雅的方式作个讲解。

先问个问题：我们做模块系统的目的是什么？如果觉得这个问题难以回答，可以从反面来考虑：假如不做模块系统，有什么样的坏处？

我们经历过比较粗放、混乱的前端开发阶段，页面里充满了全局变量，全局函数。那时候要复用js文件，就是把某些js函数放到一个文件里，然后让多个页面都来引用。

考虑到一个页面可以引用多个这样的js，这些js互相又不知道别人里面写了什么，很容易造成命名的冲突，而产生这种冲突的时候，又没有哪里能够提示出来。所以我们要有一种办法，把作用域比较好地隔开。

JavaScript这种语言比较奇怪，奇怪在哪里呢，它的现有版本里没package跟class，要是有，我们也没必要来考虑什么自己做模块化了。那它是要用什么东西来隔绝作用域呢？

在很多传统高级语言里，变量作用域的边界是大括号，在{}里面定义的变量，作用域不会传到外面去，但我们的JavaScript大人不是这样的，他的边界是function。所以我们这段代码，i仍然能打出值：

for(var i=0; i<5; i++){//do something}
alert(i);

那么，我们只能选用function做变量的容器，把每个模块封装到一个function里。现在问题又来了，这个function本身的作用域是全局的，怎么办？我们想不到办法，拔剑四顾心茫然。

我们有没有什么可参照的东西呢？这时候，脑海中一群语言飘过： C语言飘过：“我不是面向对象语言哦~不需要像你这么组织哦~”，“死开！” Java飘过：“我是纯面向对象语言哦，连main都要在类中哦，编译的时候通过装箱清单指定入口哦~”，“死开！” C++飘过：“我也是纯面向对象语言哦”，等等，C++是纯面向对象的语言吗？你的main是什么？？？main是特例，不在任何类中！

啊，我们发现了什么，既然无法避免全局的作用域，那与其让100个function都全局，不如只让一个来全局，其他的都由它管理。

本来我们打算自己当上帝的，现在只好改行先当个工商局长。你想开店吗？先来注册，不然封杀你！于是良民们纷纷来注册。店名叫什么，从哪进货，卖什么的，一一登记在案，为了方便下面的讨论，我们连进货的过程都让工商局管理起来。

店名，指的就是这里的模块名，从哪里进货，代表它依赖什么其他模块，卖什么，表示它对外提供一些什么特性。

好了，考虑到我们的这个注册管理机构是个全局作用域，我们还得把它挂在window上作为属性，然后再用一个function隔离出来，要不然，别人也定义一个同名的，就把我们覆盖掉了。

(function(){
    window.thin ={
        define:function(name, dependencies, factory){//register a module}};})();

在这个module方法内部，应当怎么去实现呢？我们的module应当有一个地方存储，但存储是要在工商局内部的，不是随便什么人都可以看到的，所以，这个存储结构也放在工商局同样的作用域里。

用什么结构去存储呢？工商局备案的时候，店名不能跟已有的重复，所以我们发现这是用map的很好场景，考虑到JavaScript语言层面没有map，我们弄个Object来存。

(function(){var moduleMap ={};
    window.thin ={
        define:function(name, dependencies, factory){if(!moduleMap[name]){varmodule={
                    name: name,
                    dependencies: dependencies,
                    factory: factory
                };
                moduleMap[name]=module;}return moduleMap[name];}};})();

现在，模块的存储结构就搞好了。

1.2 模块的使用

存的部分搞好了，我们来看看怎么取。现在来了一个商家，卖木器的，他需要从一个卖钉子的那边进货，卖钉子的已经来注册过了，现在要让这个木器厂能买到钉子。现在的问题是，两个商家处于不同的作用域，也就是说，它们互相不可见，那通过什么方式，我们才能让他们产生调用关系呢？

个人解决不了的问题还是得靠政府，有困难要坚决克服，没有困难就制造困难来克服。现在困难有了，该克服了。商家说，我能不能给你我的进货名单，你帮我查一下它们在哪家店，然后告诉我？这么简单的要求当然一口答应下来，但是采用什么方式传递给你呢？这可犯难了。

我们参考AngularJS框架，写了一个类似的代码：

thin.define("A",[],function(){//module A});

thin.define("B",["A"],function(A){//module Bvar a =new A();});

看这段代码特别在哪里呢？模块A的定义，毫无特别之处，主要看模块B。它在依赖关系里写了一个字符串的A，然后在工厂方法的形参写了一个真真切切的A类型。嗯？这个有些奇怪啊，你的A类型要怎么传递过来呢？其实是很简单的，因为我们声明了依赖项的数组，所以可以从依赖项，挨个得到对应的工厂方法，然后创建实例，传进来。

use:function(name){varmodule= moduleMap[name];if(!module.entity){var args =[];for(var i=0; i<module.dependencies.length; i++){if(moduleMap[module.dependencies[i]].entity){
                args.push(moduleMap[module.dependencies[i]].entity);}else{
                args.push(this.use(module.dependencies[i]));}}module.entity =module.factory.apply(noop, args);}returnmodule.entity;}

我们可以看到，这里面递归获取了依赖项，然后当作参数，用这个模块的工厂方法来实例化了一下。这里我们多做了一个判断，如果模块工厂已经执行过，就缓存在entity属性上，不需要每次都创建。以此类推，假如一个模块有多个依赖项，也可以用类似的方式写，毫无压力：

thin.define("D",["A","B","C"],function(A, B, C){//module Dvar a =new A();var b =new B();var c =new C();});

注意了，D模块的工厂，实参的名称未必就要是跟依赖项一致，比如，以后我们代码较多，可以给依赖项和模块名称加命名空间，可能变成这样：

thin.define("foo.D",["foo.A","foo.B","foo.C"],function(A, B, C){//module Dvar a =new A();var b =new B();var c =new C();});

这段代码仍然可以正常运行。我们来做另外一个测试，改变形参的顺序：

thin.define("A",[],function(){return"a";});

thin.define("B",[],function(){return"b";});

thin.define("C",[],function(){return"c";});

thin.define("D",["A","B","C"],function(B, A, C)
   {return B + A + C;});var D = thin.use("D");
alert(D);

试试看，我们的D打出什么结果呢？结果是"abc"，所以说，模块工厂的实参只跟依赖项的定义有关，跟形参的顺序无关。我们看到，在AngularJS里面，并非如此，实参的顺序是跟形参一致的，这是怎么做到的呢？

我们先离开代码，思考这么一个问题：如何得知函数的形参名数组？对，我们是可以用func.length得到形参个数，但无法得到每个形参的变量名，那怎么办呢？

AngularJS使用了一种比较极端的办法，分析了函数的字面量。众所周知，在JavaScript中，任何对象都隐含了toString方法，对于一个函数来说，它的toString就是自己的实现代码，包含函数签名和注释。下面我贴一下AngularJS里面的这部分代码：

var FN_ARGS =/^functions*[^(]*(s*([^)]*))/m;var FN_ARG_SPLIT =/,/;var FN_ARG =/^s*(_?)(S+?)1s*$/;var STRIP_COMMENTS =/((//.*$)|(/*[sS]*?*/))/mg;function annotate(fn){var $inject,
      fnText,
      argDecl,last;if(typeof fn =='function'){if(!($inject = fn.$inject)){
      $inject =[];
      fnText = fn.toString().replace(STRIP_COMMENTS,'');
      argDecl = fnText.match(FN_ARGS);
      forEach(argDecl[1].split(FN_ARG_SPLIT),function(arg){
        arg.replace(FN_ARG,function(all, underscore, name){
          $inject.push(name);});});
      fn.$inject = $inject;}}elseif(isArray(fn)){last= fn.length -1;
    assertArgFn(fn[last],'fn');
    $inject = fn.slice(0,last);}else{
    assertArgFn(fn,'fn',true);}return $inject;}

可以看到，这个代码也不长，重点是类型为function的那段，首先去除了注释，然后获取了形参列表字符串，这段正则能获取到两个结果，第一个是全函数的实现，第二个才是真正的形参列表，取第二个出来split，就得到了形参的字符串列表了，然后按照这个顺序再去加载依赖模块，就可以让形参列表不对应于依赖项数组了。

AngularJS的这段代码很强大，但是要损耗一些性能，考虑到我们的框架首要原则是简单，甚至可以为此牺牲一些灵活性，我们不做这么复杂的事情了。

1.3 模块的加载

到目前为止，我们可以把多个模块都定义在一个文件中，然后手动引入这个js文件，但是如果一个页面要引用很多个模块，引入工作就变得比较麻烦，比如说，单页应用程序（SPA）一般比较复杂，往往包含数以万计行数的js代码，这些代码至少分布在几十个甚至成百上千的模块中，如果我们也在主界面就加载它们，载入时间会非常难以接受。但我们可以这样看：主界面加载的时候，并不是用到了所有这些功能，能否先加载那些必须的，而把剩下的放在需要用的时候再去加载？

所以我们可以考虑万能的AJAX，从服务端获取一个js的内容，然后……，怎么办，你当然说不能eval了，因为据说eval很evil啦，但是它evil在哪里呢？主要是破坏全局作用域啦，怎么怎么，但是如果这些文件里面都是按照我们规定的模块格式写，好像也没有什么在全局作用域的……，好吧。

算了，我们还是用最简单的方式了，就是动态创建script标签，然后设置src，添加到document.head里，然后监听它们的完成事件，做后续操作。真的很简单，因为我们的框架不需要考虑那么多种情况，不需要AMD，不需要require那么麻烦，用这框架的人必须按照这里的原则写。

所以，说真的我们这里没那么复杂啦，要是你们想看更详细原理的不如去看这个，解释得比我好哎：http://coolshell.cn/articles/9749.html#jtss-tsina

[补一段，@Franky 大神指出了这篇文章中一些不符合现状的地方，我把它也贴在这里，供读者参考]

很多观点都是 史蒂夫那本老书上的观点. 和那时候同期产生的一些数据和资料...所以显得不少东西说的太想当然了... 譬如script标签的加载和执行会阻塞后面资源的加载和执行之类的.说的过于肯定了. 比如chrome7+就开始逐渐改进的 预加载机制 就分 head 里的资源, body里的资源 .两个资源是否跨界三种情形. 不提这些浏览器. 我们看看ie10也同样改进了 死循环10秒 这后面的图片能被提前加载. 就更不用说其他A级浏览器的丰富的优化策略了. 所以还是建议博主, 别拿几年前的老资料作为依据.尤其这些数据是用来说明更新速度像在赛跑一样的各个浏览器了.

关于 defer , 似乎史蒂夫的老书上是这么说的么? 显然没有测试全非ie浏览器的各个版本.或者是他测试数据的时候ff某大版本的几个beta子版本还没出现?

其次是就你的加载器提到的预加载策略. 你有测过所有浏览器用object预加载可能涉及到的问题么(比如chrome,8,9的预加载的会话级别的资源类型缓存bug). 抛开这个问题不谈,假设你预加载到一半,用户再次触发了加载.你觉得这种情况如果频繁发生.是否合适? 你的预加载策略连script.onload状态都无法测知,进一步优化的可能性就消失了. 考虑下为什么seajs 的 umd要设计成那个样子?

最后吐槽下你的代码. 有注意到你用 document.body.appendChild 来像dom 中插入脚本. 我的建议是 永远不要这样做.除非你可以无视ie6用户.以及ie7缺失某些补丁的子版本.

你可以选择body 可以.但请用insertBefore. 但在某些极端情况下.这仍然会发生问题. 最佳实践是 head.insertBefore 向其第一个子节点插入.(你甚至无需检测是否存在子节点. 这个api会在没有子节点的时候,行为同appendChild). 而更加稳妥的情况是. 如果注入script. 发现document.head还没有被构建时. 可以自己造一个. 这才是一个通用加载器要做到的程度...

我也偷懒了，只是贴一下代码，顺便解释一下，界面把所依赖的js文件路径放在数组里，然后挨个创建script标签，src设置为路径，添加到head中，监听它们的完成事件。在这个完成时间里，我们要做这么一些事情：在fileMap里记录当前js文件的路径，防止以后重复加载，检查列表中所有文件，看看是否全部加载完了，如果全加载好了，就执行回调。

require:function(pathArr, callback){for(var i =0; i < pathArr.length; i++){var path = pathArr[i];if(!fileMap[path]){var head = document.getElementsByTagName('head')[0];var node = document.createElement('script');
            node.type ='text/javascript';
            node.async ='true';
            node.src = path +'.js';
            node.onload =function(){
                fileMap[path]=true;
                head.removeChild(node);
                checkAllFiles();};
            head.appendChild(node);}}function checkAllFiles(){var allLoaded =true;for(var i =0; i < pathArr.length; i++){if(!fileMap[pathArr[i]]){
                allLoaded =false;break;}}if(allLoaded){
            callback();}}}

1.4 小结

到此为止，我们的简易框架的模块定义系统就完成了。完整的代码如下：

(function(){var moduleMap ={};var fileMap ={};var noop =function(){};var thin ={
        define:function(name, dependencies, factory){if(!moduleMap[name]){varmodule={
                    name: name,
                    dependencies: dependencies,
                    factory: factory
                };

                moduleMap[name]=module;}return moduleMap[name];},use:function(name){varmodule= moduleMap[name];if(!module.entity){var args =[];for(var i=0; i<module.dependencies.length; i++){if(moduleMap[module.dependencies[i]].entity){
                        args.push(moduleMap[module.dependencies[i]].entity);}else{
                        args.push(this.use(module.dependencies[i]));}}module.entity =module.factory.apply(noop, args);}returnmodule.entity;},require:function(pathArr, callback){for(var i =0; i < pathArr.length; i++){var path = pathArr[i];if(!fileMap[path]){var head = document.getElementsByTagName('head')[0];var node = document.createElement('script');
                    node.type ='text/javascript';
                    node.async ='true';
                    node.src = path +'.js';
                    node.onload =function(){
                        fileMap[path]=true;
                        head.removeChild(node);
                        checkAllFiles();};
                    head.appendChild(node);}}function checkAllFiles(){var allLoaded =true;for(var i =0; i < pathArr.length; i++){if(!fileMap[pathArr[i]]){
                        allLoaded =false;break;}}if(allLoaded){
                    callback();}}}};

    window.thin = thin;})();

测试代码如下：

thin.define("constant.PI",[],function(){return3.14159;});

thin.define("shape.Circle",["constant.PI"],function(pi){varCircle=function(r){this.r = r;};Circle.prototype ={
        area :function(){return pi *this.r *this.r;}}returnCircle;});

thin.define("shape.Rectangle",[],function(){varRectangle=function(l, w){this.l = l;this.w = w;};Rectangle.prototype ={
        area:function(){returnthis.l *this.w;}};returnRectangle;});

thin.define("ShapeTypes",["shape.Circle","shape.Rectangle"],function(Circle,Rectangle){return{
        CIRCLE:Circle,
        RECTANGLE:Rectangle};});

thin.define("ShapeFactory",["ShapeTypes"],function(ShapeTypes){return{
        getShape:function(type){var shape;switch(type){case"CIRCLE":{
                    shape =newShapeTypes[type](arguments[1]);break;}case"RECTANGLE":{
                    shape =newShapeTypes[type](arguments[1], arguments[2]);break;}}return shape;}};});varShapeFactory= thin.use("ShapeFactory");
alert(ShapeFactory.getShape("CIRCLE",5).area());
alert(ShapeFactory.getShape("RECTANGLE",3,4).area());

在这个例子里定义了四个模块，每个模块只需要定义自己所直接依赖的模块，其他的可以不必定义。也可以来这里看测试链接：http://xufei.github.io/thin/demo/demo.0.1.html