rollup打包引发对JS模块循环引用思考 rollup打包引发对JS模块循环引用

引言

背景1
背景2

commonjs

es modules

总结

引言最近在项目中使用了typescript + rollup，满心欢喜测试打包结果的时候，发现打包出来的文件竟然无法运行，具体报错如下：

throw new ERR_INVALID_ARG_TYPE('superCtor', 'Function', superCtor); ^TypeError [ERR_INVALID_ARG_TYPE]: The "superCtor" argument must be of type function. Received undefined

乍一看这个错误非常抽象，在平时的开发中也很少会遇到，定位到错误行，发现是这样的代码：

util$3.inherits(Duplex$1, _stream_readable);

这里传入的 _stream_readable 应该是undefined从而导致致报错。
感觉可能是rollup配置的问题，于是去谷歌了一下，发现这其实是rollup的一个bug。在翻了github上几个issue之后，终于弄清了报错的原因。
为了讲清楚问题，首先介绍一下问题发生的背景：

背景1
我们都知道rollup本身是不支持commonjs模块的，要想打包commonjs模块的代码，必须借助@rollup/plugin-node-resolve和@rollup/plugin-commonjs这两个插件，并且在打包过程中会把cjs的模块转成es modules。而cjs模块机制和esm模块机制在处理循环引用的时候，行为是不同的。

背景2
nodejs中的readable stream和duplex stream两个模块之间产生了循环引用。具体来说就是Duplex（在_stream_duplex.js中定义）继承了Readable（在_stream_readable.js中定义），但是在ReadableState（也在_stream_readable.js中定义）中做了和Duplex类型相关的检查，因此在代码执行的过程中引入了_stream_duplex.js，构成了循环引用。
那么cjs和esm在处理循环引用的时候到底有什么区别呢，为什么会最终导致错误呢？
又是一番研究，通过几个demo终于理解了二者的区别，顺便复习了两个模块系统的基础知识。

commonjs 一提起cjs，大家想到的就是它的灵活，因为它是在执行时加载的，模块的名字和路径不仅可以是常量，也可以是表达式，这也是为什么cjs模块不能使用treeshaking优化，因为要到js实际执行的时候才能知道到底引入了哪个模块。
第一次require模块之后，就会执行整个模块的脚本，并把结果缓存起来，后续引入这个模块的时候，直接读取缓存的结果。所以第一次导入后，即使原模块发生了变化，再次导入值也是不变的。
因此遇到循环引用的时候，cjs的这种读取缓存的方法虽然避免了无限循环，但也会导致一些不容易察觉的错误，比如：

//a.jsconst bar = require("./b.js"); function foo() {bar(); console.log("执行完毕"); }module.exports = foofoo(); //b.jsconst foo = require("./a.js")function bar(){foo()}module.exports = bar

执行a.js会直接报错TypeError: foo is not a function
a先加载b，然后b又加载a，这时a还没有任何执行结果，所以输出结果为null，即对于b.js来说，变量foo的值等于null，后面的foo()就会报错。
如果你在a.js第一行就导出foo，就可以避免这个问题，但是不推荐在实际代码中这样写，实在要用到循环引用，只要保证require的对象已被实际导出就好了。

es modules 在esm模块加载机制中，import是静态执行的，export是动态绑定的。也就是说，js引擎会对import语句进行提升，不管你import写在哪，总是最先执行的，并递归加载所有导入的模块，遇到加载过的模块直接跳过，是一个深度优先遍历的过程。
而动态绑定指的是export导出的接口，与其对应的值是动态绑定的，运行的时候从模块内部实时取值。
所以esm模块加载机制根本不关心是否出现了循环应用，只是生成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。
如果不注意，esm中的循环引用也会导致一些令人困惑的结果，比如：

//foo.mjsconsole.log('foo is running'); import {bar} from './bar.mjs'console.log('bar = %j', bar); setTimeout(() => console.log('bar = %j after 500 ms', bar), 500); export var foo = false; console.log('foo is finished'); //bar.mjsconsole.log('bar is running'); import {foo} from './foo.mjs'; console.log('foo = %j', foo)export var bar = false; setTimeout(() => bar = true, 500); console.log('bar is finished');

执行node foo.mjs结果如下

bar is running
foo = undefined
bar is finished
foo is running
bar = false
foo is finished
bar = true after 500 ms

可以看到bar.mjs中输出了foo = undefined，但我们在foo.mjs确实导出了foo。
为什么会这样呢，仔细看这一句export var foo = false，由于var存在变量提升，所以我们确实导出了foo，但foo的值还未被初始化，因此在bar.mjs中foo的值为undefined。如果我们改成export let foo = false，那么执行foo.mjs就会直接报错：

ReferenceError: Cannot access 'foo' before initialization

这也提醒了我们使用let/const替代var，否则可能会出现难以预测的情况

总结导致rollup打包问题的原因为：打包的过程中rollup将cjs模块转换成esm，由于esm会跳过之前已加载过的模块，实际引入的变量变成了undefined，导致在最终生成的代码中存在undefined的变量。
这个问题至今尚未有效解决，涉及到大量commonjs模块时，建议使用webpack打包。
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