混亂是進步的階梯 — ESM規范的崛起【上】
前言
前端發展到如今，社區生態已經非常豐富。
在無數開源大神的努力下，很多前端開發的痛點(比如「靜態類型檢查」、「瀏覽器兼容性」)早已有了事實上的標準解決方案(比如TS、babel)。
然而，在這繁榮之下，有一個日常開發不易感知的問題：
- 模塊化規范的混亂
你可曾遇到過莫名其妙的bug，在多方搜資源，反復驗證，耗費數個小時終于發現：
原來是某個包導出的是CJS，而項目使用ESM導致。
比如這個例子：記一次打包壓縮報錯[1]
如果你覺得這是個很容易發現的問題，再考慮結合上node_modules的層層依賴呢?
這個問題，揭開了模塊化規范間斗爭與博弈的冰山一角。
作為現代前端工程化的基石，模塊化規范有太多值得深究的內容。
我會花幾篇文章來講解模塊化規范。本文是第一篇，會圍繞模塊化規范的演進展開。
正文
如果問十年前的前端最頭疼的是什么?一定是瀏覽器兼容性。
隨著babel等編譯工具出現，兼容性逐漸被工程化方案解決(ES6+編譯為ES5)。
不僅是「兼容性」問題，DSL(如JSX、VUE的模版語法)、代碼壓縮、代碼靜態檢查(TS)等日常開發的剛需都能在工程化方案中找到解決辦法。
如果將當今繁榮的前端工程化生態比喻為一座大廈，那大廈的地基一定是「模塊化規范」。
現代JS代碼都是基于「模塊化規范」組織起來，讓我們從下往上來看看這座大廈：
規范的實現依賴于宿主環境，比如瀏覽器環境實現了EcmaScript Module(后文簡稱ESM)規范。
Node v12之前支持CommonJS(后文簡稱CJS)規范，12之后同時支持CJS與ESM。
在「宿主環境」之上，是基于模塊化規范實現的「工具集」，比如webpack、vite、VScode生態。
再往上，基于「工具集」提供的API，可以實現各種工程化工具。比如：
- webpack loader
- VScode plugin
- babel plugin
再往上，就是開發者自己編寫的業務代碼。
開發者只需要在工具集中配置好工具，就能為業務代碼提供服務。比如：
在VScode(工具集)中配置eslint(工具)，就能在開發時獲得相應提示
在webpack(工具集)中配置babel loader(工具)，就能在開發時使用ES6+語法
可見，理想狀態下，在開發者視角是不需要關注底層的「模塊化規范」實現的。
規范之爭
然而，事物是動態發展的，模塊化規范也不是一蹴而就的，讓我們回到09年。
美國程序員「Ryan Dahl」創造了node.js項目，將JS用于服務端開發。
node.js使用CJS[2]標準作為模塊化規范。
有了服務端模塊規范(CJS)，很自然的，JS開發者們想為客戶端(主要是瀏覽器)提供一種模塊化規范。
然而CJS是為服務端設計的。
在服務端，IO操作通常能迅速完成，所以CJS規范定義的：
- 模塊加載 --> 模塊解析 --> 模塊執行
這個流程是作為一個整體同步執行的。
然而在瀏覽器環境，「模塊加載」(即數據請求)通常很耗時。有人曾作出一個形象的比喻：
如果一個CPU周期花費1秒完成，那么文件的網絡請求需要花費4年。
顯然瀏覽器端需要一種「支持異步」的模塊化規范。
AMD(Asynchronous Module Definition 異步模塊定義)規范，就是這樣需求背景下的產物。
然而這些社區提出的規范終究只是為了解決一時的需求，隨著歷史的發展，新的模塊化規范不斷涌入、消亡。
直到ESM規范被提出。
ESM規范是ES標準的模塊化規范，他的早期討論可以追溯到2009年。
你可以在這里看到ESM規范的歷史es-module-history[3]
ESM將模塊規范分為三個階段：
- 模塊加載 --> 模塊實例化 --> 模塊執行
其中「模塊加載」由宿主環境提供的loader完成(比如在瀏覽器環境，loader的行為由HTML規范[4]定義)。
「模塊實例化」與「模塊執行」由ESM規范定義執行流程。
區別于CJS規范的同步執行，ESM規范將流程拆解為3個獨立階段。
「模塊加載」同步、異步與否由宿主環境決定。
支持不同宿主環境，抹平多端差異、能力比其他規范都強大(后文會介紹)、再加上血統純正(ES官方提出)，
使得ESM規范一統前端「看似」指日可待。
然而，此時社區已經有大量基于CJS規范產出的開源包、組件，他們無法立刻切換到ESM規范。
所以，JS生態的現狀是：會處于、并將長期處于CJS規范的庫與ESM規范的庫共存的狀態。
但是最終，ESM規范一定會成為主導，畢竟他的優點太多(同樣，后文會介紹)。
規范割裂帶來的機會
當前模塊化規范的混亂，對開源大佬們來說，就是機會。
為了讓開發者將更多精力放在業務，而不是模塊規范的適配上。
很多開源「工具集」都試圖抹平模塊化差異，比如：
- 在babel中使用babel-plugin-transform-commonjs可以將CJS規范的代碼轉換為ESM規范
- 為了一刀切解決當前ESM、CJS、瀏覽器script標簽導入這3種規范互相不兼容的情況，提出了兼容三者格式的UMD(Universal Module Definition)規范
一些「工具集」利用模塊化規范的不同與其他競品形成差異化競爭，比如：
- browserify這款打包工具的賣點是：使用CJS規范打包，使一份代碼同時在Node環境與瀏覽器環境(打包后)執行。
其中，在瀏覽器環境中，Node的一些核心庫(如events、stream、path...)會被打包成瀏覽器支持的版本。
- Vite在DEV環境使用ESM規范構建模塊間的依賴關系。
依賴于大部分現代瀏覽器原生支持ESM規范，省去了打包的過程，使其編譯速度大大提升。
- rollup原生對ESM提供更多支持。
嚴格支持ESM規范，并提供更好的靜態分析，使rollup一度提供性能更優異的treeShaking能力。
成為更多庫打包工具的首選。
與webpack這樣的的大而全方案形成差異競爭。
規范割裂帶來的痛
可以看到，由于底層宿主環境對模塊化規范支持的割裂，需要上層工具集來抹平模塊規范的差異。
設想一個同時使用了webpack、babel、TS的項目。
這3個工具集都對多種模塊規范有兼容處理。比如：
單獨使用babel時，對于如下代碼：
- import a from 'lib';
- console.log(a);
會被babel編譯為：
- "use strict";
- var _lib = _interopRequireDefault(require("lib"));
- function _interopRequireDefault(obj) {
- return obj && obj.__esModule ? obj : { default: obj };
- }
- console.log(_lib.default);
ESM的「默認導出」會被編譯為包含default屬性的對象。
你可以打開babel playground[5]試試
當多個「工具集」在同一個項目中，為了各自目的做著同一件事(抹平模塊化規范差異)，
一旦工具鏈中某個插件配置有一絲絲不符合預期，或者引入了一個不符合預期的包，那么艱難的debug就此開始了......
曙光即使當前有諸多不便，歷史的進程是無法阻止的，那些被歷史巨輪甩下并碾碎的模塊化規范，會逐漸消失在開發者的視野中。
而贏家注定會通吃。
為什么ESM注定會成為最大贏家?他有什么無法比擬的優勢?我們會在下篇文章揭曉。
參考資料
[1]記一次打包壓縮報錯:
https://cloud.tencent.com/developer/article/1650627
[2]CJS:
http://wiki.commonjs.org/wiki/Modules/1.1
[3]es-module-history:
https://gist.github.com/jkrems/769a8cd8806f7f57903b641c74b5f08a
[4]HTML規范:
https://html.spec.whatwg.org/#fetch-a-module-script-tree
[5]babel playground:
https://babeljs.io/repl
