JavaScripti binaarse AST-i inkrementaalne laadimine: moodulite voogedastusega kompileerimine

Pidevalt arenevas veebiarenduse maastikus on JavaScripti jõudlus endiselt kasutajakogemuse kriitiline tegur. Kuna veebirakendused muutuvad üha keerukamaks, on JavaScripti laadimise ja täitmise optimeerimine ülimalt oluline. Binaarse AST (abstraktne süntaksipuu) inkrementaalne laadimine ja moodulite voogedastusega kompileerimine on kaks täiustatud tehnikat, mis on valmis muutma seda, kuidas JavaScripti tänapäevastes brauserites ja JavaScripti mootorites käsitletakse. See artikkel süveneb nendesse kontseptsioonidesse, selgitades nende eeliseid, rakendamisega seotud kaalutlusi ja potentsiaalset mõju veebile.

Mis on abstraktne süntaksipuu (AST)?

Enne binaarsesse AST-i ja inkrementaalsesse laadimisse süvenemist on oluline mõista abstraktse süntaksipuu (AST) rolli. Kui JavaScripti mootor kohtab koodi, on esimene samm parsimine. Parsimine muudab toore JavaScripti koodi AST-ks, mis on koodi struktuuri puulaadne esitus. See puustruktuur võimaldab mootoril mõista koodi semantikat ja valmistada see ette täitmiseks. Kujutage AST-d ette kui oma JavaScripti koodi väga struktureeritud kavandit.

Näiteks JavaScripti kood const x = 1 + 2; võiks AST-s olla esitatud järgmiselt (lihtsustatult):

{
  "type": "VariableDeclaration",
  "declarations": [
    {
      "type": "VariableDeclarator",
      "id": {
        "type": "Identifier",
        "name": "x"
      },
      "init": {
        "type": "BinaryExpression",
        "operator": "+",
        "left": {
          "type": "Literal",
          "value": 1
        },
        "right": {
          "type": "Literal",
          "value": 2
        }
      }
    }
  ],
  "kind": "const"
}

See JSON-laadne struktuur kirjeldab selgelt muutuja deklareerimist, identifikaatorit ja binaarset avaldist koos selle operandidega.

Väljakutse: traditsiooniline JavaScripti laadimine ja kompileerimine

Traditsiooniliselt toimub JavaScripti laadimine ja kompileerimine järgmiselt:

1. Allalaadimine: Kogu JavaScripti fail laaditakse serverist alla.
2. Parsimine: Allalaaditud kood parsitakse AST-ks.
3. Kompileerimine: AST kompileeritakse täitmiseks baitkoodiks või masinkoodiks.
4. Täitmine: Kompileeritud kood käivitatakse.

See lähenemine esitab mitmeid väljakutseid, eriti suurte JavaScripti failide puhul:

• Käivitamise latentsus: Kasutajad peavad ootama, kuni kogu fail on alla laaditud ja parseldatud, enne kui rakendus muutub interaktiivseks. See põhjustab märkimisväärse viivituse esialgses lehe laadimisajas. Kujutage ette kasutajat aeglasema internetiühendusega piirkonnas – see viivitus võib olla veelgi suurem.
• Mälukasutus: Kogu AST peab kompileerimise ajal mälus olema. See võib olla problemaatiline piiratud mäluga seadmete, eriti mobiilseadmete jaoks.
• Blokeerivad operatsioonid: Parsimine ja kompileerimine võivad olla blokeerivad operatsioonid, mis võivad potentsiaalselt kasutajaliidese külmutada ja takistada reageerimisvõimet.

Binaarne AST: kompaktsem esitus

Binaarne AST on serialiseeritud, binaarne esitus AST-st. Selle asemel, et salvestada AST tekstipõhise struktuurina (nagu JSON), on see kodeeritud kompaktsemasse binaarvormingusse. See pakub mitmeid eeliseid:

• Vähendatud faili suurus: Binaarsed AST-d on oluliselt väiksemad kui nende tekstipõhised vasted. See tähendab kiiremaid allalaadimisaegu ja vähendatud ribalaiuse tarbimist. Arvestage, et paljud veebirakendused teenindavad kasutajaid üle maailma. Faili suuruse vähendamine on kasulik piiratud või kallite andmesidepakettidega kasutajatele.
• Kiirem parsimine: Binaarse AST parsimine on üldiselt kiirem kui toore JavaScripti teksti parsimine. Mootor saab otse laadida eelnevalt parseldatud struktuuri, jättes vahele esialgse parsimisfaasi.
• Parem turvalisus: Binaarsed vormingud võivad pakkuda paremat turvalisust, muutes koodi raskemini pöördprojekteeritavaks. Kuigi see ei ole lollikindel, lisab see kaitsekihi pahatahtlike osalejate vastu.

Inkrementaalne laadimine: alusta varem, tee rohkem, kiiremini

Inkrementaalne laadimine viib binaarse AST kontseptsiooni sammu võrra edasi. Selle asemel, et oodata kogu binaarse AST allalaadimist enne kompileerimise alustamist, saab mootor hakata AST-d töötlema väiksemate, inkrementaalsete osadena, kui need saabuvad. See võimaldab rakendusel alustada koodi täitmist varem, parandades tajutavat jõudlust.

Kuidas see töötab:

1. JavaScripti fail kodeeritakse binaarseks AST-ks ja jagatakse väiksemateks osadeks.
2. Brauser alustab binaarse AST osade allalaadimist.
3. Iga osa saabumisel mootor parsib ja kompileerib selle inkrementaalselt.
4. Mootor saab alustada kompileeritud koodi täitmist isegi enne, kui kogu fail on alla laaditud.

Inkrementaalse laadimise eelised:

• Kiirem käivitusaeg: Rakendus muutub palju kiiremini interaktiivseks, kuna täitmine võib alata enne kogu faili allalaadimist. See on eriti kasulik ühe lehe rakenduste (SPA) jaoks, millel võivad olla suured algsed JavaScripti kimbud.
• Vähendatud mälukasutus: Mootor peab mälus hoidma ainult hetkel töödeldavat AST osa, vähendades üldist mälujalajälge.
• Parem reageerimisvõime: Jaotades parsimis- ja kompileerimiskoormuse ajas, jääb kasutajaliides reageerimisvõimelisemaks ja vähem altid külmumisele.

Moodulite voogedastusega kompileerimine: järgmine evolutsioon

Moodulite voogedastusega kompileerimine tugineb inkrementaalsele laadimisele, et optimeerida moodulite kompileerimist. Moodulid (kasutades import ja export lauseid) on tänapäevase JavaScripti arenduse fundamentaalne osa. Voogedastusega kompileerimine võimaldab brauseril neid mooduleid kompileerida voogedastuse ajal, selle asemel et oodata, kuni kõik sõltuvused on esmalt laaditud.

Kuidas see töötab:

1. Brauser laadib alla moodulite graafi (kõikide moodulite sõltuvuspuu).
2. Brauser alustab iga mooduli binaarse AST allalaadimist.
3. Iga mooduli binaarse AST voogedastuse ajal kompileerib mootor selle.
4. Mootor saab alustada moodulite täitmist niipea, kui nende sõltuvused on saadaval, isegi kui kogu moodulite graaf pole täielikult alla laaditud.

Moodulite voogedastusega kompileerimise eelised:

• Parem moodulite laadimise jõudlus: Vähendab aega, mis kulub moodulite laadimiseks ja täitmiseks, eriti paljude sõltuvustega keerukates rakendustes.
• Täiustatud paralleelsus: Võimaldab brauseril kompileerida mitut moodulit samaaegselt, kiirendades veelgi kompileerimisprotsessi.
• Parem ressursside kasutamine: Optimeerib ressursside jaotamist, kompileerides mooduleid nõudmisel, vähendades tarbetuid arvutusi.

Rakendamise kaalutlused

Binaarse AST inkrementaalse laadimise ja moodulite voogedastusega kompileerimise rakendamine nõuab hoolikat kaalumist ja tööriistu:

• Tööriistad: Arendajad vajavad tööriistu oma JavaScripti koodi teisendamiseks binaarsesse AST-vormingusse. See hõlmab tavaliselt spetsiaalsete kompilaatorite või ehitustööriistade kasutamist. Mitmed ehitustööriistad on tekkimas toetusega binaarse AST teisendustele. Näiteks on saadaval pistikprogrammid Webpacki, Parceli ja esbuildi jaoks.
• Brauseri tugi: Laialdane kasutuselevõtt nõuab suurte brauserite ja JavaScripti mootorite tuge. Kuigi mõned mootorid katsetavad neid tehnikaid, on täielik tugi alles arenemas. Brauseri funktsioonide väljalasetega kursis olemine on ülioluline.
• Serveri seadistamine: Serverid tuleb seadistada nii, et need edastaksid binaarseid AST-faile sobiva MIME-tüübiga. See tagab, et brauser tõlgendab faili õigesti binaarse AST-na.
• Mooduli formaat: Moodulite voogedastusega kompileerimine kehtib peamiselt ES-moodulite kohta (kasutades import ja export). Vanemad moodulivormingud (nagu CommonJS) võivad nõuda erinevaid optimeerimisstrateegiaid.
• Silumine: Binaarsete AST-de silumine võib nende binaarse olemuse tõttu olla keeruline. Arendajad vajavad spetsiaalseid silumistööriistu, mis suudavad AST-d tõlgendada ja visualiseerida. Allikakaardid (source maps) muutuvad silumiseks samuti väga oluliseks.

Mõju erinevatele rakendustele

Binaarse AST inkrementaalse laadimise ja moodulite voogedastusega kompileerimise eelised võivad varieeruda sõltuvalt rakenduse tüübist:

• Ühe lehe rakendused (SPA-d): SPA-d, oma suurte algsete JavaScripti kimpudega, saavad kõige olulisemaid jõudluse parandusi. Kiiremad käivitusajad ja vähendatud mälukasutus võivad kasutajakogemust dramaatiliselt parandada. Mõelge rahvusvahelistele e-kaubanduse saitidele, millel on rikkalikud liidesed. Need tehnikad võivad parandada esialgset laadimist madala ribalaiusega võrkudes.
• Suured veebirakendused: Paljude moodulite ja sõltuvustega keerukad veebirakendused saavad kasu moodulite voogedastusega kompileerimisest, mis viib kiirema moodulite laadimise ja parema üldise jõudluseni. Paljud ettevõtete veebirakendused on nende optimeerimiste kandidaadid.
• Mobiilirakendused: Piiratud ressurssidega mobiilseadmed saavad nende tehnikate pakutavast vähendatud mälujalajäljest ja paremast reageerimisvõimest suurt kasu. Arengumaades, kus on vanemad nutitelefonid, on need optimeerimised kasutatavuse seisukohast äärmiselt olulised.
• Progressiivsed veebirakendused (PWA-d): PWA-d, mis on loodud võrguühenduseta funktsionaalsuse jaoks, saavad kasutada binaarseid AST-sid vahemällu salvestatud varade suuruse vähendamiseks, parandades veelgi jõudlust ja kasutajakogemust.

JavaScripti jõudluse tulevik

Binaarse AST inkrementaalne laadimine ja moodulite voogedastusega kompileerimine kujutavad endast olulist sammu edasi JavaScripti jõudluse optimeerimisel. Kuna need tehnikad muutuvad laialdasemalt kasutatavaks, on neil potentsiaali põhjalikult muuta seda, kuidas veebirakendusi ehitatakse ja edastatakse. Kujutage ette tulevikku, kus veebirakendused laadivad koheselt, sõltumata võrgutingimustest või seadme võimekusest. Need tehnikad sillutavad teed sellesse tulevikku.

Need edusammud avavad ka uksi uutele teadusuuringutele ja arendustele sellistes valdkondades nagu:

• Täiustatud koodi optimeerimine: Binaarsed AST-d pakuvad struktureeritumat ja tõhusamat koodi esitust, võimaldades keerukamaid optimeerimistehnikaid.
• Parem turvalisus: Edasised uuringud binaarse AST turvalisuse kohta võivad viia tugevama kaitse loomiseni pahatahtliku koodi vastu.
• Platvormideülene ühilduvus: Binaarsete AST-vormingute standardimine võib hõlbustada platvormideülest JavaScripti täitmist.

Kokkuvõte

JavaScripti binaarse AST-i inkrementaalne laadimine ja moodulite voogedastusega kompileerimine on võimsad tehnikad, mis võivad oluliselt parandada veebirakenduste jõudlust. Vähendades failide suurust, parandades parsimiskiirust ja võimaldades inkrementaalset kompileerimist, aitavad need tehnikad kaasa kiirematele käivitusaegadele, vähendatud mälukasutusele ja paremale reageerimisvõimele. Kuna brauseritugi ja tööriistad arenevad, on need tehnikad valmis saama olulisteks tööriistadeks veebiarendajatele, kes püüavad pakkuda erakordseid kasutajakogemusi laias valikus seadmetes ja võrgutingimustes. Nende edusammudega kursis püsimine ja nende rakendamisega katsetamine on ülioluline, et püsida ees pidevalt arenevas veebiarenduse maailmas.

Peamised järeldused

• Binaarsed AST-d vähendavad JavaScripti faili suurust ja parandavad parsimiskiirust.
• Inkrementaalne laadimine võimaldab täitmist alustada enne kogu faili allalaadimist.
• Moodulite voogedastusega kompileerimine optimeerib moodulite laadimise jõudlust.
• Need tehnikad on eriti kasulikud SPA-de, suurte veebirakenduste ja mobiilirakenduste jaoks.
• Rakendamiseks on oluline olla kursis brauseritoe ja tööriistadega.

Neid edusamme omaks võttes saavad arendajad luua kiiremaid, reageerimisvõimelisemaid ja tõhusamaid veebirakendusi, mis pakuvad ülemaailmsele publikule paremat kasutajakogemust.