混乱是进步的阶梯 —— ESM规范的崛起【上】

前言

前端发展到如今，社区生态已经非常丰富。

在无数开源大神的努力下，很多前端开发的痛点（比如「静态类型检查」、「浏览器兼容性」）早已有了事实上的标准解决方案（比如TS、babel）。

然而，在这繁荣之下，有一个日常开发不易感知的问题：

模块化规范的混乱

你可曾遇到过莫名其妙的bug，在多方搜资源，反复验证，耗费数个小时终于发现：

原来是某个包导出的是CJS，而项目使用ESM导致。

比如这个例子：记一次打包压缩报错[1]

如果你觉得这是个很容易发现的问题，再考虑结合上node_modules的层层依赖呢？

这个问题，揭开了模块化规范间斗争与博弈的冰山一角。

作为现代前端工程化的基石，模块化规范有太多值得深究的内容。

我会花几篇文章来讲解模块化规范。本文是第一篇，会围绕模块化规范的演进展开。

正文

如果问十年前的前端最头疼的是什么？一定是浏览器兼容性。

随着babel等编译工具出现，兼容性逐渐被工程化方案解决（ES6 编译为ES5）。

不仅是「兼容性」问题，DSL（如JSX、VUE的模版语法）、代码压缩、代码静态检查（TS）等日常开发的刚需都能在工程化方案中找到解决办法。

如果将当今繁荣的前端工程化生态比喻为一座大厦，那大厦的地基一定是「模块化规范」。

现代JS代码都是基于「模块化规范」组织起来，让我们从下往上来看看这座大厦：

规范的实现依赖于宿主环境，比如浏览器环境实现了EcmaScript Module（后文简称ESM）规范。

Node v12之前支持CommonJS（后文简称CJS）规范，12之后同时支持CJS与ESM。

在「宿主环境」之上，是基于模块化规范实现的「工具集」，比如webpack、vite、VScode生态。

再往上，基于「工具集」提供的API，可以实现各种工程化工具。比如：

webpack loader
VScode plugin
babel plugin

再往上，就是开发者自己编写的业务代码。

开发者只需要在工具集中配置好工具，就能为业务代码提供服务。比如：

在VScode（工具集）中配置eslint（工具），就能在开发时获得相应提示
在webpack（工具集）中配置babel loader（工具），就能在开发时使用ES6 语法

可见，理想状态下，在开发者视角是不需要关注底层的「模块化规范」实现的。

规范之争

然而，事物是动态发展的，模块化规范也不是一蹴而就的，让我们回到09年。

美国程序员「Ryan Dahl」创造了node.js项目，将JS用于服务端开发。

node.js使用CJS[2]标准作为模块化规范。

有了服务端模块规范（CJS），很自然的，JS开发者们想为客户端（主要是浏览器）提供一种模块化规范。

然而CJS是为服务端设计的。

在服务端，IO操作通常能迅速完成，所以CJS规范定义的：

模块加载 --> 模块解析 --> 模块执行

这个流程是作为一个整体同步执行的。

然而在浏览器环境，「模块加载」（即数据请求）通常很耗时。有人曾作出一个形象的比喻：

如果一个CPU周期花费1秒完成，那么文件的网络请求需要花费4年。

显然浏览器端需要一种「支持异步」的模块化规范。

AMD（Asynchronous Module Definition 异步模块定义）规范，就是这样需求背景下的产物。

然而这些社区提出的规范终究只是为了解决一时的需求，随着历史的发展，新的模块化规范不断涌入、消亡。

直到ESM规范被提出。

ESM规范是ES标准的模块化规范，他的早期讨论可以追溯到2009年。

你可以在这里看到ESM规范的历史es-module-history[3]

ESM将模块规范分为三个阶段：

模块加载 --> 模块实例化 --> 模块执行

其中「模块加载」由宿主环境提供的loader完成（比如在浏览器环境，loader的行为由HTML规范[4]定义）。

「模块实例化」与「模块执行」由ESM规范定义执行流程。

区别于CJS规范的同步执行，ESM规范将流程拆解为3个独立阶段。

「模块加载」同步、异步与否由宿主环境决定。

支持不同宿主环境，抹平多端差异、能力比其他规范都强大（后文会介绍）、再加上血统纯正（ES官方提出），

使得ESM规范一统前端「看似」指日可待。

然而，此时社区已经有大量基于CJS规范产出的开源包、组件，他们无法立刻切换到ESM规范。

所以，JS生态的现状是：会处于、并将长期处于CJS规范的库与ESM规范的库共存的状态。

但是最终，ESM规范一定会成为主导，毕竟他的优点太多（同样，后文会介绍）。

规范割裂带来的机会

当前模块化规范的混乱，对开源大佬们来说，就是机会。

为了让开发者将更多精力放在业务，而不是模块规范的适配上。

很多开源「工具集」都试图抹平模块化差异，比如：

在babel中使用babel-plugin-transform-commonjs可以将CJS规范的代码转换为ESM规范
为了一刀切解决当前ESM、CJS、浏览器script标签导入这3种规范互相不兼容的情况，提出了兼容三者格式的UMD（Universal Module Definition）规范

一些「工具集」利用模块化规范的不同与其他竞品形成差异化竞争，比如：

browserify这款打包工具的卖点是：使用CJS规范打包，使一份代码同时在Node环境与浏览器环境（打包后）执行。

其中，在浏览器环境中，Node的一些核心库（如events、stream、path...）会被打包成浏览器支持的版本。

Vite在DEV环境使用ESM规范构建模块间的依赖关系。

依赖于大部分现代浏览器原生支持ESM规范，省去了打包的过程，使其编译速度大大提升。

rollup原生对ESM提供更多支持。

严格支持ESM规范，并提供更好的静态分析，使rollup一度提供性能更优异的treeShaking能力。

成为更多库打包工具的首选。

与webpack这样的的大而全方案形成差异竞争。

规范割裂带来的痛

可以看到，由于底层宿主环境对模块化规范支持的割裂，需要上层工具集来抹平模块规范的差异。

设想一个同时使用了webpack、babel、TS的项目。

这3个工具集都对多种模块规范有兼容处理。比如：

单独使用babel时，对于如下代码：

代码语言：javascript复制

import a from 'lib';
console.log(a);

会被babel编译为：

代码语言：javascript复制

"use strict";

var _lib = _interopRequireDefault(require("lib"));

function _interopRequireDefault(obj) {
  return obj && obj.__esModule ? obj : { default: obj };
}

console.log(_lib.default);

ESM的「默认导出」会被编译为包含default属性的对象。