JavaScript'i mooduligraafi tsüklite tuvastamine: ringviidete analüüs

Kaasaegses JavaScript'i arenduses on modulaarsus skaleeritavate ja hooldatavate rakenduste loomise võti. Saavutame modulaarsuse moodulite abil, mis on iseseisvad koodiüksused, mida saab importida ja eksportida. Kui aga moodulid sõltuvad üksteisest, on võimalik luua ringviide, tuntud ka kui tsükkel. See artikkel annab põhjaliku juhendi ringviidete mõistmiseks, tuvastamiseks ja lahendamiseks JavaScript'i mooduligraafides.

Mis on ringviited?

Ringviide tekib siis, kui kaks või enam moodulit sõltuvad üksteisest, kas otse või kaudselt, moodustades suletud ahela. Näiteks moodul A sõltub moodulist B ja moodul B sõltub moodulist A. See loob tsükli, mis võib põhjustada mitmesuguseid probleeme arenduse ja käitamise ajal.

            // moduleA.js
import { moduleBFunction } from './moduleB';

export function moduleAFunction() {
  return moduleBFunction();
}

// moduleB.js
import { moduleAFunction } from './moduleA';

export function moduleBFunction() {
  return moduleAFunction();
}

            

              
                Copy
              
            
          

Selles lihtsas näites impordib moduleA.js moodulist moduleB.js ja vastupidi. See loob otsese ringviite. Keerukamad tsüklid võivad hõlmata mitut moodulit, muutes nende tuvastamise raskemaks.

Miks on ringviited problemaatilised?

Ringviited võivad põhjustada mitmeid probleeme:

• Käitusvead: JavaScript'i mootorid võivad moodulite laadimisel kokku puutuda vigadega, eriti CommonJS'i puhul. Muutuja kasutamine enne selle initsialiseerimist tsüklis võib põhjustada undefined väärtusi või erandeid.
• Ootamatu käitumine: Moodulite laadimise ja täitmise järjekord võib muutuda ettearvamatuks, mis viib rakenduse ebajärjekindla käitumiseni.
• Koodi keerukus: Ringviited muudavad koodibaasi mõistmise ja erinevate moodulite vaheliste seoste analüüsimise raskemaks. See suurendab arendajate kognitiivset koormust ja teeb silumise keerulisemaks.
• Refaktoriseerimise väljakutsed: Ringviidete murdmine võib olla keeruline ja aeganõudev, eriti suurtes koodibaasides. Iga muudatus ühes tsüklis olevas moodulis võib nõuda vastavaid muudatusi teistes moodulites, suurendades vigade tekkimise ohtu.
• Testimise raskused: Ringviites olevate moodulite isoleerimine ja testimine võib olla keeruline, kuna iga moodul sõltub teistest, et korralikult toimida. See muudab ühiktestide kirjutamise ja koodi kvaliteedi tagamise raskemaks.

Ringviidete tuvastamine

Mitmed tööriistad ja tehnikad aitavad teil oma JavaScript'i projektides ringviiteid tuvastada:

Staatilise analüüsi tööriistad

Staatilise analüüsi tööriistad uurivad teie koodi seda käivitamata ja suudavad tuvastada potentsiaalseid ringviiteid. Siin on mõned populaarsed valikud:

• madge: Populaarne Node.js'i tööriist JavaScript'i moodulite sõltuvuste visualiseerimiseks ja analüüsimiseks. See suudab tuvastada ringviiteid, näidata moodulitevahelisi seoseid ja genereerida sõltuvusgraafikuid.
• eslint-plugin-import: ESLint'i plugin, mis suudab jõustada impordireegleid ja tuvastada ringviiteid. See pakub teie importide ja eksportide staatilist analüüsi ning märgib ära kõik ringviited.
• dependency-cruiser: Konfigureeritav tööriist teie CommonJS, ES6, Typescript, CoffeeScript ja/või Flow sõltuvuste valideerimiseks ja visualiseerimiseks. Saate seda kasutada ringviidete leidmiseks (ja vältimiseks!).

Näide Madge'i kasutamisest:

            npm install -g madge
madge --circular ./src
            

              
                Copy
              
            
          

See käsk analüüsib ./src kausta ja teatab kõikidest leitud ringviidetest.

Webpack (ja teised moodulite komplekteerijad)

Moodulite komplekteerijad nagu Webpack suudavad samuti komplekteerimisprotsessi käigus ringviiteid tuvastada. Saate konfigureerida Webpacki väljastama hoiatusi või vigu, kui see tsükliga kokku puutub.

Webpacki konfiguratsiooni näide:

            // webpack.config.js
module.exports = {
  // ... muud konfiguratsioonid
  performance: {
    hints: 'warning',
    maxEntrypointSize: 400000,
    maxAssetSize: 100000,
    assetFilter: function (assetFilename) {
      return !(/\.map$/.test(assetFilename));
    }
  },
  stats: 'errors-only'
};

            

              
                Copy
              
            
          

hints: 'warning' seadistamine paneb Webpacki kuvama hoiatusi suurte varade suuruste ja ringviidete kohta. stats: 'errors-only' aitab vähendada väljundi müra, keskendudes ainult vigadele ja hoiatustele. Saate kasutada ka spetsiaalselt ringviidete tuvastamiseks loodud pluginaid Webpackis.

Käsitsi koodi ülevaatus

Väiksemates projektides või arenduse algfaasis võib ka koodi käsitsi ülevaatamine aidata ringviiteid tuvastada. Pöörake erilist tähelepanu impordilausetele ja moodulite suhetele, et märgata potentsiaalseid tsükleid.

Ringviidete lahendamine

Kui olete ringviite tuvastanud, peate selle lahendama, et parandada oma koodibaasi tervist. Siin on mitu strateegiat, mida saate kasutada:

1. Sõltuvussüstimine (Dependency Injection)

Sõltuvussüstimine on disainimuster, kus moodul saab oma sõltuvused välisest allikast, selle asemel et neid ise luua. See aitab murda ringviiteid, eraldades moodulid ja muutes need korduvkasutatavamaks.

Näide:

            // Selle asemel:
// moduleA.js
import { ModuleB } from './moduleB';

export class ModuleA {
  constructor() {
    this.moduleB = new ModuleB();
  }
}

// moduleB.js
import { ModuleA } from './moduleA';

export class ModuleB {
  constructor() {
    this.moduleA = new ModuleA();
  }
}

// Kasutage sõltuvussüstimist:
// moduleA.js
export class ModuleA {
  constructor(moduleB) {
    this.moduleB = moduleB;
  }
}

// moduleB.js
export class ModuleB {
  constructor(moduleA) {
    this.moduleA = moduleA;
  }
}

// main.js (või konteiner)
import { ModuleA } from './moduleA';
import { ModuleB } from './moduleB';

const moduleB = new ModuleB();
const moduleA = new ModuleA(moduleB);
moduleB.moduleA = moduleA; // Süstige ModuleA moodulisse ModuleB pärast loomist, kui vaja

            

              
                Copy
              
            
          

Selles näites, selle asemel et ModuleA ja ModuleB looksid üksteise eksemplare, saavad nad oma sõltuvused konstruktorite kaudu. See võimaldab teil luua ja süstida sõltuvusi väliselt, murdes tsükli.

2. Jagatud loogika viimine eraldi moodulisse

Kui ringviide tekib seetõttu, et kaks moodulit jagavad ühist loogikat, eraldage see loogika eraldi moodulisse ja laske mõlemal moodulil sõltuda uuest moodulist. See kõrvaldab otsese sõltuvuse kahe algse mooduli vahel.

Näide:

            // Enne:
// moduleA.js
import { moduleBFunction } from './moduleB';

export function moduleAFunction(data) {
  const processedData = someCommonLogic(data);
  return moduleBFunction(processedData);
}

function someCommonLogic(data) {
  // ... mingi loogika
  return data;
}

// moduleB.js
import { moduleAFunction } from './moduleA';

export function moduleBFunction(data) {
  const processedData = someCommonLogic(data);
  return moduleAFunction(processedData);
}

function someCommonLogic(data) {
  // ... mingi loogika
  return data;
}

// Pärast:
// moduleA.js
import { moduleBFunction } from './moduleB';
import { someCommonLogic } from './sharedLogic';

export function moduleAFunction(data) {
  const processedData = someCommonLogic(data);
  return moduleBFunction(processedData);
}

// moduleB.js
import { moduleAFunction } from './moduleA';
import { someCommonLogic } from './sharedLogic';

export function moduleBFunction(data) {
  const processedData = someCommonLogic(data);
  return moduleAFunction(processedData);
}

// sharedLogic.js
export function someCommonLogic(data) {
  // ... mingi loogika
  return data;
}

            

              
                Copy
              
            
          

Eraldades funktsiooni someCommonLogic eraldi sharedLogic.js moodulisse, kõrvaldame vajaduse, et moduleA ja moduleB sõltuksid üksteisest.

3. Abstraktsiooni (liidese või abstraktse klassi) kasutuselevõtt

Kui ringviide tekib konkreetsete implementatsioonide üksteisest sõltumisest, võtke kasutusele abstraktsioon (liides või abstraktne klass), mis defineerib moodulite vahelise lepingu. Konkreetsed implementatsioonid saavad seejärel sõltuda abstraktsioonist, murdes otsese sõltuvuse tsükli. See on tihedalt seotud SOLID-põhimõtete sõltuvuste ümberpööramise põhimõttega (Dependency Inversion Principle).

Näide (TypeScript):

            // IService.ts (liides)
export interface IService {
  doSomething(data: any): any;
}

// ServiceA.ts
import { IService } from './IService';
import { ServiceB } from './ServiceB';

export class ServiceA implements IService {
  private serviceB: IService;

  constructor(serviceB: IService) {
    this.serviceB = serviceB;
  }

  doSomething(data: any): any {
    return this.serviceB.doSomething(data);
  }
}

// ServiceB.ts
import { IService } from './IService';
import { ServiceA } from './ServiceA';

export class ServiceB implements IService {
  // Pange tähele: me ei impordi otse ServiceA-d, vaid kasutame liidest.
  doSomething(data: any): any {
    // ...
    return data;
  }
}

// main.ts (või DI konteiner)
import { ServiceA } from './ServiceA';
import { ServiceB } from './ServiceB';

const serviceB = new ServiceB();
const serviceA = new ServiceA(serviceB);

            

              
                Copy
              
            
          

Selles näites (kasutades TypeScript'i), sõltub ServiceA liidesest IService, mitte otse ServiceB-st. See eraldab moodulid ja võimaldab lihtsamat testimist ja hooldamist.

4. Nõudelaadimine (dünaamilised impordid)

Nõudelaadimine (lazy loading), tuntud ka kui dünaamilised impordid, võimaldab teil mooduleid laadida nõudmisel, mitte rakenduse esmasel käivitamisel. See aitab murda ringviiteid, lükates edasi ühe või mitme mooduli laadimise tsüklis.

Näide (ES-moodulid):

            // moduleA.js
export async function moduleAFunction() {
  const { moduleBFunction } = await import('./moduleB');
  return moduleBFunction();
}

// moduleB.js
import { moduleAFunction } from './moduleA';

export function moduleBFunction() {
  // ...
  return moduleAFunction(); // See töötab nüüd, kuna moduleA on saadaval.
}

            

              
                Copy
              
            
          

Kasutades await import('./moduleB') failis moduleA.js, laadime moduleB.js asünkroonselt, murdes sünkroonse tsükli, mis põhjustaks vea esmasel laadimisel. Pange tähele, et `async` ja `await` kasutamine on selle korrektseks toimimiseks ülioluline. Võimalik, et peate oma komplekteerija konfigureerima dünaamilisi importimisi toetama.

5. Koodi refaktoriseerimine sõltuvuse eemaldamiseks

Mõnikord on parim lahendus lihtsalt oma koodi refaktoriseerida, et kõrvaldada vajadus ringviite järele. See võib hõlmata teie moodulite disaini ümbermõtlemist ja alternatiivsete viiside leidmist soovitud funktsionaalsuse saavutamiseks. See on sageli kõige keerulisem, kuid ka kõige tasuvam lähenemine, kuna see võib viia puhtama ja hooldatavama koodibaasini.

Kaaluge refaktoriseerimisel neid küsimusi:

• Kas sõltuvus on tõesti vajalik? Kas moodul A suudab oma ülesande täita ilma moodulile B tuginemata või vastupidi?
• Kas moodulid on liiga tihedalt seotud? Kas saate luua selgema vastutusalade eraldamise, et vähendada sõltuvusi?
• Kas on parem viis koodi struktureerimiseks, mis väldib vajadust ringviite järele?

Parimad praktikad ringviidete vältimiseks

Ringviidete ennetamine on alati parem kui nende parandamine pärast nende tekkimist. Siin on mõned parimad praktikad, mida järgida:

• Planeerige oma moodulistruktuur hoolikalt: Enne kodeerimise alustamist mõelge oma moodulite vahelistele suhetele ja sellele, kuidas nad üksteisest sõltuvad. Joonistage diagramme või kasutage muid visuaalseid abivahendeid, et aidata teil mooduligraafi visualiseerida.
• Järgige ühtse vastutuse põhimõtet: Igal moodulil peaks olema üks, hästi määratletud eesmärk. See vähendab tõenäosust, et moodulid peavad üksteisest sõltuma.
• Kasutage kihilist arhitektuuri: Korraldage oma kood kihtideks (nt esitluskiht, äriloogika kiht, andmetele juurdepääsu kiht) ja jõustage sõltuvused kihtide vahel. Kõrgemad kihid peaksid sõltuma madalamatest kihtidest, kuid mitte vastupidi.
• Hoidke moodulid väikesed ja keskendunud: Väiksemaid mooduleid on lihtsam mõista ja hooldada ning need on vähem tõenäoliselt seotud ringviidetega.
• Kasutage staatilise analüüsi tööriistu: Integreerige oma arendusvoogu staatilise analüüsi tööriistad nagu madge või eslint-plugin-import, et tuvastada ringviiteid varakult.
• Olge impordilausete osas tähelepanelik: Pöörake erilist tähelepanu oma moodulite impordilausetele ja veenduge, et need ei loo ringviiteid.
• Vaadake oma koodi regulaarselt üle: Vaadake oma koodi perioodiliselt üle, et tuvastada ja lahendada potentsiaalseid ringviiteid.

Ringviited erinevates moodulisüsteemides

See, kuidas ringviited avalduvad ja neid käsitletakse, võib varieeruda sõltuvalt JavaScript'i moodulisüsteemist, mida kasutate:

CommonJS

CommonJS, mida kasutatakse peamiselt Node.js'is, laadib mooduleid sünkroonselt, kasutades funktsiooni require(). Ringviited CommonJS'is võivad viia mittetäielike moodulite eksportideni. Kui moodul A nõuab moodulit B ja moodul B nõuab moodulit A, ei pruugi üks moodulitest olla täielikult initsialiseeritud, kui sellele esimest korda juurde pääsetakse.

Näide:

            // a.js
exports.a = () => {
  console.log('a', require('./b').b());
};

// b.js
exports.b = () => {
  console.log('b', require('./a').a());
};

// main.js
require('./a').a();

            

              
                Copy
              
            
          

Selles näites võib main.js käivitamine anda ootamatu tulemuse, kuna moodulid ei ole täielikult laaditud, kui require() funktsiooni tsüklis kutsutakse. Ühe mooduli eksport võib algselt olla tühi objekt.

ES-moodulid (ESM)

ES-moodulid, mis võeti kasutusele ES6-s (ECMAScript 2015), laadivad mooduleid asünkroonselt, kasutades märksõnu import ja export. ESM käsitleb ringviiteid graatsilisemalt kui CommonJS, kuna see toetab elavaid sidumisi (live bindings). See tähendab, et isegi kui moodul ei ole esimesel importimisel täielikult initsialiseeritud, uuendatakse sidumist selle eksportidega, kui moodul on täielikult laaditud.

Siiski, isegi elavate sidumistega on endiselt võimalik ESM-is ringviidetega seotud probleemidega kokku puutuda. Näiteks muutuja kasutamine enne selle initsialiseerimist tsüklis võib siiski viia undefined väärtuste või vigadeni.

Näide:

            // a.js
import { b } from './b.js';

export let a = () => {
  console.log('a', b());
};

// b.js
import { a } from './a.js';

export let b = () => {
  console.log('b', a());
};

            

              
                Copy
              
            
          

TypeScript

TypeScript, mis on JavaScript'i superkomplekt, võib samuti sisaldada ringviiteid. TypeScript'i kompilaator suudab kompileerimisprotsessi käigus mõningaid ringviiteid tuvastada. Siiski on endiselt oluline kasutada staatilise analüüsi tööriistu ja järgida parimaid praktikaid, et vältida ringviiteid oma TypeScript'i projektides.

TypeScript'i tüübisüsteem võib aidata ringviiteid selgemaks muuta, näiteks kui tsükliline sõltuvus põhjustab kompilaatoril probleeme tüübi järeldamisega.

Edasijõudnute teemad: sõltuvussüstimise konteinerid

Suuremate ja keerukamate rakenduste puhul kaaluge sõltuvussüstimise (DI) konteineri kasutamist. DI-konteiner on raamistik, mis haldab sõltuvuste loomist ja süstimist. See suudab automaatselt lahendada ringviiteid ja pakkuda tsentraliseeritud viisi teie rakenduse sõltuvuste konfigureerimiseks ja haldamiseks.

Näiteid DI-konteineritest JavaScript'is:

• InversifyJS: Võimas ja kergekaaluline DI-konteiner TypeScript'i ja JavaScript'i jaoks.
• Awilix: Pragmaatiline sõltuvussüstimise konteiner Node.js'i jaoks.
• tsyringe: Kergekaaluline sõltuvussüstimise konteiner TypeScript'i jaoks.

DI-konteineri kasutamine võib oluliselt lihtsustada sõltuvuste haldamist ja ringviidete lahendamist suuremahulistes rakendustes.

Kokkuvõte

Ringviited võivad olla JavaScript'i arenduses märkimisväärne probleem, mis viib käitusvigade, ootamatu käitumise ja koodi keerukuseni. Mõistes ringviidete põhjuseid, kasutades sobivaid tuvastustööriistu ja rakendades tõhusaid lahendusstrateegiaid, saate parandada oma JavaScript'i rakenduste hooldatavust, usaldusväärsust ja skaleeritavust. Ärge unustage hoolikalt planeerida oma moodulistruktuuri, järgida parimaid praktikaid ja kaaluda DI-konteineri kasutamist suuremate projektide puhul.

Ringviidetega ennetavalt tegeledes saate luua puhtama, robustsema ja kergemini hooldatava koodibaasi, mis toob kasu nii teie meeskonnale kui ka kasutajatele.

Lisalugemist

• Webpack Performance Hints
• Madge - Circular Dependency Detector
• eslint-plugin-import
• dependency-cruiser
• InversifyJS - Dependency Injection Container