循环加载

“循环加载”（circular dependency）指的是，a脚本的执行依赖b脚本，而b脚本的执行又依赖a脚本。

  1. // a.js
  2. var b = require('b');
  4. // b.js
  5. var a = require('a');

通常，“循环加载”表示存在强耦合，如果处理不好，还可能导致递归加载，使得程序无法执行，因此应该避免出现。

但是实际上，这是很难避免的，尤其是依赖关系复杂的大项目，很容易出现a依赖b，b依赖c，c又依赖a这样的情况。这意味着，模块加载机制必须考虑“循环加载”的情况。

对于 JavaScript 语言来说，目前最常见的两种模块格式 CommonJS 和 ES6，处理“循环加载”的方法是不一样的，返回的结果也不一样。

CommonJS 模块的加载原理

介绍 ES6 如何处理“循环加载”之前，先介绍目前最流行的 CommonJS 模块格式的加载原理。

CommonJS 的一个模块，就是一个脚本文件。require命令第一次加载该脚本，就会执行整个脚本，然后在内存生成一个对象。

  1. {
  2.   id: '...',
  3.   exports: { ... },
  4.   loaded: true,
  5.   ...
  6. }

上面代码就是 Node 内部加载模块后生成的一个对象。该对象的id属性是模块名，exports属性是模块输出的各个接口，loaded属性是一个布尔值，表示该模块的脚本是否执行完毕。其他还有很多属性，这里都省略了。

以后需要用到这个模块的时候，就会到exports属性上面取值。即使再次执行require命令，也不会再次执行该模块，而是到缓存之中取值。也就是说，CommonJS 模块无论加载多少次，都只会在第一次加载时运行一次，以后再加载，就返回第一次运行的结果，除非手动清除系统缓存。

CommonJS 模块的循环加载

CommonJS 模块的重要特性是加载时执行，即脚本代码在require的时候，就会全部执行。一旦出现某个模块被”循环加载”，就只输出已经执行的部分，还未执行的部分不会输出。

让我们来看，Node 官方文档里面的例子。脚本文件a.js代码如下。

  1. exports.done = false;
  2. var b = require('./b.js');
  3. console.log('在 a.js 之中，b.done = %j', b.done);
  4. exports.done = true;
  5. console.log('a.js 执行完毕');

上面代码之中，a.js脚本先输出一个done变量，然后加载另一个脚本文件b.js。注意，此时a.js代码就停在这里，等待b.js执行完毕，再往下执行。

再看b.js的代码。

  1. exports.done = false;
  2. var a = require('./a.js');
  3. console.log('在 b.js 之中，a.done = %j', a.done);
  4. exports.done = true;
  5. console.log('b.js 执行完毕');

上面代码之中，b.js执行到第二行，就会去加载a.js，这时，就发生了“循环加载”。系统会去a.js模块对应对象的exports属性取值，可是因为a.js还没有执行完，从exports属性只能取回已经执行的部分，而不是最后的值。

a.js已经执行的部分，只有一行。

  1. exports.done = false;

因此，对于b.js来说，它从a.js只输入一个变量done，值为false。

然后，b.js接着往下执行，等到全部执行完毕，再把执行权交还给a.js。于是，a.js接着往下执行，直到执行完毕。我们写一个脚本main.js，验证这个过程。

  1. var a = require('./a.js');
  2. var b = require('./b.js');
  3. console.log('在 main.js 之中, a.done=%j, b.done=%j', a.done, b.done);

执行main.js，运行结果如下。

  1. $ node main.js
  3. 在 b.js 之中，a.done = false
  4. b.js 执行完毕
  5. 在 a.js 之中，b.done = true
  6. a.js 执行完毕
  7. 在 main.js 之中, a.done=true, b.done=true

上面的代码证明了两件事。一是，在b.js之中，a.js没有执行完毕，只执行了第一行。二是，main.js执行到第二行时，不会再次执行b.js，而是输出缓存的b.js的执行结果，即它的第四行。

  1. exports.done = true;

总之，CommonJS 输入的是被输出值的拷贝，不是引用。

另外，由于 CommonJS 模块遇到循环加载时，返回的是当前已经执行的部分的值，而不是代码全部执行后的值，两者可能会有差异。所以，输入变量的时候，必须非常小心。

  1. var a = require('a'); // 安全的写法
  2. var foo = require('a').foo; // 危险的写法
  4. exports.good = function (arg) {
  5.   return a.foo('good', arg); // 使用的是 a.foo 的最新值
  6. };
  8. exports.bad = function (arg) {
  9.   return foo('bad', arg); // 使用的是一个部分加载时的值
  10. };

上面代码中，如果发生循环加载，require('a').foo的值很可能后面会被改写，改用require('a')会更保险一点。

ES6 模块的循环加载

ES6 处理“循环加载”与 CommonJS 有本质的不同。ES6 模块是动态引用，如果使用import从一个模块加载变量（即import foo from 'foo'），那些变量不会被缓存，而是成为一个指向被加载模块的引用，需要开发者自己保证，真正取值的时候能够取到值。

请看下面这个例子。

  1. // a.mjs
  2. import {bar} from './b';
  3. console.log('a.mjs');
  4. console.log(bar);
  5. export let foo = 'foo';
  7. // b.mjs
  8. import {foo} from './a';
  9. console.log('b.mjs');
  10. console.log(foo);
  11. export let bar = 'bar';

上面代码中，a.mjs加载b.mjs，b.mjs又加载a.mjs，构成循环加载。执行a.mjs，结果如下。

  1. $ node --experimental-modules a.mjs
  2. b.mjs
  3. ReferenceError: foo is not defined

上面代码中，执行a.mjs以后会报错，foo变量未定义，这是为什么？

让我们一行行来看，ES6 循环加载是怎么处理的。首先，执行a.mjs以后，引擎发现它加载了b.mjs，因此会优先执行b.mjs，然后再执行a.mjs。接着，执行b.mjs的时候，已知它从a.mjs输入了foo接口，这时不会去执行a.mjs，而是认为这个接口已经存在了，继续往下执行。执行到第三行console.log(foo)的时候，才发现这个接口根本没定义，因此报错。

解决这个问题的方法，就是让b.mjs运行的时候，foo已经有定义了。这可以通过将foo写成函数来解决。

  1. // a.mjs
  2. import {bar} from './b';
  3. console.log('a.mjs');
  4. console.log(bar());
  5. function foo() { return 'foo' }
  6. export {foo};
  8. // b.mjs
  9. import {foo} from './a';
  10. console.log('b.mjs');
  11. console.log(foo());
  12. function bar() { return 'bar' }
  13. export {bar};

这时再执行a.mjs就可以得到预期结果。

  1. $ node --experimental-modules a.mjs
  2. b.mjs
  3. foo
  4. a.mjs
  5. bar

这是因为函数具有提升作用，在执行import {bar} from './b'时，函数foo就已经有定义了，所以b.mjs加载的时候不会报错。这也意味着，如果把函数foo改写成函数表达式，也会报错。

  1. // a.mjs
  2. import {bar} from './b';
  3. console.log('a.mjs');
  4. console.log(bar());
  5. const foo = () => 'foo';
  6. export {foo};

上面代码的第四行，改成了函数表达式，就不具有提升作用，执行就会报错。

我们再来看 ES6 模块加载器SystemJS给出的一个例子。

  1. // even.js
  2. import { odd } from './odd'
  3. export var counter = 0;
  4. export function even(n) {
  5.   counter++;
  6.   return n === 0 || odd(n - 1);
  7. }
  9. // odd.js
  10. import { even } from './even';
  11. export function odd(n) {
  12.   return n !== 0 && even(n - 1);
  13. }

上面代码中，even.js里面的函数even有一个参数n，只要不等于 0，就会减去 1，传入加载的odd()。odd.js也会做类似操作。

运行上面这段代码，结果如下。

  1. $ babel-node
  2. > import * as m from './even.js';
  3. > m.even(10);
  4. true
  5. > m.counter
  6. 6
  7. > m.even(20)
  8. true
  9. > m.counter
  10. 17

上面代码中，参数n从 10 变为 0 的过程中，even()一共会执行 6 次，所以变量counter等于 6。第二次调用even()时，参数n从 20 变为 0，even()一共会执行 11 次，加上前面的 6 次，所以变量counter等于 17。

这个例子要是改写成 CommonJS，就根本无法执行，会报错。

  1. // even.js
  2. var odd = require('./odd');
  3. var counter = 0;
  4. exports.counter = counter;
  5. exports.even = function (n) {
  6.   counter++;
  7.   return n == 0 || odd(n - 1);
  8. }
  10. // odd.js
  11. var even = require('./even').even;
  12. module.exports = function (n) {
  13.   return n != 0 && even(n - 1);
  14. }

上面代码中，even.js加载odd.js，而odd.js又去加载even.js，形成“循环加载”。这时，执行引擎就会输出even.js已经执行的部分（不存在任何结果），所以在odd.js之中，变量even等于undefined，等到后面调用even(n - 1)就会报错。

  1. $ node
  2. > var m = require('./even');
  3. > m.even(10)
  4. TypeError: even is not a function