JavaScript'i moodulistandardid: sügav sukeldumine ECMAScript'i vastavusse ja arengusse

Tänapäeva tarkvaraarenduse maailmas ei ole organiseeritus mitte eelistus, vaid vajadus. Rakenduste keerukuse kasvades muutub monoliitse koodimüüri haldamine võimatuks. Siin tulevadki mängu moodulid – fundamentaalne kontseptsioon, mis võimaldab arendajatel jaotada suured koodibaasid väiksemateks, hallatavateks ja taaskasutatavateks osadeks. JavaScript'i jaoks on teekond standardiseeritud moodulisüsteemini olnud pikk ja põnev, peegeldades keele enda arengut lihtsast skriptimiskeelest veebi ja kaugema tuleviku jõujaamaks.

See põhjalik juhend viib teid läbi JavaScript'i moodulistandardite kogu ajaloo ja hetkeseisu. Uurime varaseid mustreid, mis püüdsid kaost taltsutada, kogukonnapõhiseid standardeid, mis andsid jõu serveripoolsele revolutsioonile, ja lõpuks ametlikku ECMAScript'i moodulite (ESM) standardit, mis tänapäeval ökosüsteemi ühendab. Olenemata sellest, kas olete nooremarendaja, kes alles õpib tundma import ja export käske, või kogenud arhitekt, kes navigeerib hübriidkoodibaaside keerukuses, pakub see artikkel selgust ja sügavaid teadmisi JavaScript'i ühe kõige kriitilisema funktsiooni kohta.

Moodulite-eelne ajastu: globaalse skoobi metsik lääs

Enne ametlike moodulisüsteemide olemasolu oli JavaScript'i arendus ebakindel tegevus. Kood lisati veebilehele tavaliselt mitme <script> sildi kaudu. Sellel lihtsal lähenemisel oli massiivne ja ohtlik kõrvalmõju: globaalse skoobi saastamine.

Iga muutuja, funktsioon või objekt, mis deklareeriti skriptifaili tipptasemel, lisati globaalsele objektile (brauserites window). See lõi hapra keskkonna, kus:

• Nimekonfliktid: Kaks erinevat skripti võisid kogemata kasutada sama muutujanime, mis viis ühe teise ülekirjutamiseni. Nende probleemide silumine oli sageli õudusunenägu.
• Implitsiitsed sõltuvused: <script> siltide järjekord oli kriitilise tähtsusega. Skript, mis sõltus teisest skriptist pärit muutujast, pidi olema laetud pärast oma sõltuvust. See käsitsi järjestamine oli habras ja raskesti hooldatav.
• Kapselduse puudumine: Puudus viis privaatsete muutujate või funktsioonide loomiseks. Kõik oli avatud, mis tegi robustsete ja turvaliste komponentide ehitamise keeruliseks.

IIFE muster: lootusekiir

Nende probleemidega võitlemiseks mõtlesid nutikad arendajad välja mustreid modulaarsuse simuleerimiseks. Neist silmapaistvaim oli koheselt väljakutsutav funktsiooniavaldis (IIFE). IIFE on funktsioon, mis defineeritakse ja käivitatakse kohe.

Siin on klassikaline näide:

            (function() {
  // All the code inside this function is in a private scope.
  var privateVariable = 'I am safe here';

  function privateFunction() {
    console.log('This function cannot be called from outside.');
  }

  // We can choose what to expose to the global scope.
  window.myModule = {
    publicMethod: function() {
      console.log('Hello from the public method!');
      privateFunction();
    }
  };
})();

// Usage:
myModule.publicMethod(); // Works
console.log(typeof privateVariable); // undefined
privateFunction(); // Throws an error
            

              
                Copy
              
            
          

IIFE muster pakkus üliolulist funktsiooni: skoobi kapseldamist. Mässides koodi funktsiooni sisse, lõi see privaatse skoobi, takistades muutujate lekkimist globaalsesse nimeruumi. Arendajad said seejärel selgesõnaliselt lisada osad, mida nad soovisid avalikustada (oma avaliku API), globaalsele window objektile. Kuigi see oli suur edasiminek, oli see siiski käsitsi tehtav konventsioon, mitte tõeline moodulisüsteem sõltuvuste haldamisega.

Kogukonna standardite esiletõus: CommonJS (CJS)

Kui JavaScript'i kasulikkus laienes väljapoole brauserit, eriti Node.js-i saabumisega 2009. aastal, muutus vajadus robustsema, serveripoolse moodulisüsteemi järele pakiliseks. Serveripoolsed rakendused pidid suutma mooduleid failisüsteemist usaldusväärselt ja sünkroonselt laadida. See viis CommonJS-i (CJS) loomiseni.

CommonJS-ist sai Node.js-i de facto standard ja see on siiani selle ökosüsteemi nurgakivi. Selle disainifilosoofia on lihtne, sünkroonne ja pragmaatiline.

CommonJS-i põhimõisted

• `require` funktsioon: Kasutatakse mooduli importimiseks. See loeb moodulifaili, käivitab selle ja tagastab `exports` objekti. Protsess on sünkroonne, mis tähendab, et täitmine peatub, kuni moodul on laetud.
• `module.exports` objekt: Spetsiaalne objekt, mis sisaldab kõike, mida moodul soovib avalikuks teha. Vaikimisi on see tühi objekt. Saate sellele omadusi lisada või selle täielikult asendada.
• `exports` muutuja: Lühendatud viide `module.exports`-ile. Saate seda kasutada omaduste lisamiseks (nt `exports.myFunction = ...`), kuid te ei saa seda ümber määrata (nt `exports = ...`), kuna see rikuks viite `module.exports`-ile.
• Failipõhised moodulid: CJS-is on iga fail omaette moodul oma privaatse skoobiga.

CommonJS praktikas

Vaatame tüüpilist Node.js-i näidet.

`math.js` (moodul)

            // A private function, not exported
const logOperation = (op, a, b) => {
  console.log(`Performing operation: ${op} on ${a} and ${b}`);
};

function add(a, b) {
  logOperation('add', a, b);
  return a + b;
}

function subtract(a, b) {
  logOperation('subtract', a, b);
  return a - b;
}

// Exporting the public functions
module.exports = {
  add: add,
  subtract: subtract
};
            

              
                Copy
              
            
          

`app.js` (tarbija)

            // Importing the math module
const math = require('./math.js');

const sum = math.add(10, 5); // 15
const difference = math.subtract(10, 5); // 5

console.log(`The sum is ${sum}`);
console.log(`The difference is ${difference}`);
            

              
                Copy
              
            
          

`require` sünkroonne olemus oli serveri jaoks ideaalne. Kui server käivitub, saab see kõik oma sõltuvused kohalikult kettalt kiiresti ja prognoositavalt laadida. Kuid seesama sünkroonne käitumine oli suur probleem brauseritele, kus skripti laadimine aeglase võrgu kaudu võis kogu kasutajaliidese külmutada.

Brauseri jaoks lahenduse leidmine: asünkroonne moodulite definitsioon (AMD)

Brauseris esinevate moodulite väljakutsete lahendamiseks tekkis teine standard: asünkroonne moodulite definitsioon (AMD). AMD põhiprintsiip on laadida mooduleid asünkroonselt, blokeerimata brauseri põhilõime.

Kõige populaarsem AMD implementatsioon oli RequireJS teek. AMD süntaks on sõltuvuste osas selgesõnalisem ja kasutab funktsiooni-ümbrise formaati.

AMD põhimõisted

• `define` funktsioon: Kasutatakse mooduli defineerimiseks. See võtab sisendiks sõltuvuste massiivi ja tehasefunktsiooni.
• Asünkroonne laadimine: Moodulilaadija (nagu RequireJS) hangib taustal kõik loetletud sõltuvusskriptid.
• Tehasefunktsioon: Kui kõik sõltuvused on laetud, käivitatakse tehasefunktsioon, millele antakse argumendina kaasa laetud moodulid. Selle funktsiooni tagastusväärtusest saab mooduli eksporditud väärtus.

AMD praktikas

Siin on, kuidas meie matemaatika näide näeks välja AMD ja RequireJS-i abil.

`math.js` (moodul)

            define(function() {
  // This module has no dependencies

  const logOperation = (op, a, b) => {
    console.log(`Performing operation: ${op} on ${a} and ${b}`);
  };

  // Return the public API
  return {
    add: function(a, b) {
      logOperation('add', a, b);
      return a + b;
    },
    subtract: function(a, b) {
      logOperation('subtract', a, b);
      return a - b;
    }
  };
});
            

              
                Copy
              
            
          

`app.js` (tarbija)

            define(['./math'], function(math) {
  // This code runs only after 'math.js' has been loaded

  const sum = math.add(10, 5);
  const difference = math.subtract(10, 5);

  console.log(`The sum is ${sum}`);
  console.log(`The difference is ${difference}`);

  // Typically you would use this to bootstrap your application
  document.getElementById('result').innerText = `Sum: ${sum}`;
});
            

              
                Copy
              
            
          

Kuigi AMD lahendas blokeerimise probleemi, kritiseeriti selle süntaksit sageli selle eest, et see oli paljusõnaline ja vähem intuitiivne kui CommonJS. Sõltuvuste massiivi ja tagasikutsefunktsiooni vajadus lisas koodile standardset korduvat osa, mida paljud arendajad pidasid kohmakaks.

Ühendaja: universaalne moodulite definitsioon (UMD)

Kahe populaarse, kuid ühildumatu moodulisüsteemiga (CJS serveri jaoks, AMD brauseri jaoks) tekkis uus probleem. Kuidas kirjutada teeki, mis töötaks mõlemas keskkonnas? Vastuseks oli universaalse moodulite definitsiooni (UMD) muster.

UMD ei ole uus moodulisüsteem, vaid pigem nutikas muster, mis mässib mooduli, et kontrollida erinevate moodulilaadijate olemasolu. See ütleb sisuliselt: "Kui AMD laadija on olemas, kasuta seda. Muidu, kui CommonJS keskkond on olemas, kasuta seda. Viimase abinõuna määra moodul lihtsalt globaalsele muutujale."

UMD ümbris on väike standardne koodijupp, mis näeb välja umbes selline:

            (function (root, factory) {
    if (typeof define === 'function' && define.amd) {
        // AMD. Register as an anonymous module.
        define([], factory);
    } else if (typeof module === 'object' && module.exports) {
        // Node. CJS-like environments that support module.exports.
        module.exports = factory();
    } else {
        // Browser globals (root is window).
        root.myModuleName = factory();
    }
}(typeof self !== 'undefined' ? self : this, function () {
    // The actual module code goes here.
    const myApi = {};
    myApi.doSomething = function() { /* ... */ };
    return myApi;
}));
            

              
                Copy
              
            
          

UMD oli oma aja praktiline lahendus, mis võimaldas teekide autoritel avaldada ühe faili, mis töötas kõikjal. Kuid see lisas veel ühe keerukuse kihi ja oli selge märk sellest, et JavaScript'i kogukond vajas hädasti ühtset, emakeelset ja ametlikku moodulistandardit.

Ametlik standard: ECMAScript'i moodulid (ESM)

Lõpuks, ECMAScript 2015 (ES6) väljalaskega, sai JavaScript omaenda emakeelse moodulisüsteemi. ECMAScript'i moodulid (ESM) loodi, et pakkuda parimat mõlemast maailmast: puhas, deklaratiivne süntaks nagu CommonJS-il, kombineerituna asünkroonse laadimise toega, mis sobib brauseritele. Kulus mitu aastat, enne kui ESM sai täieliku toe brauserites ja Node.js-is, kuid tänapäeval on see ametlik ja standardne viis modulaarse JavaScript'i kirjutamiseks.

ECMAScript'i moodulite põhimõisted

• `export` võtmesõna: Kasutatakse väärtuste, funktsioonide või klasside deklareerimiseks, mis peaksid olema kättesaadavad väljaspool moodulit.
• `import` võtmesõna: Kasutatakse eksporditud liikmete toomiseks teisest moodulist praegusesse skoopi.
• Staatiline struktuur: ESM on staatiliselt analüüsitav. See tähendab, et importide ja eksportide kindlaksmääramiseks piisab lähtekoodi vaatamisest, ilma seda käivitamata. See on ülioluline omadus, mis võimaldab kasutada võimsaid tööriistu nagu tree-shaking.
• Vaikimisi asünkroonne: ESM-i laadimist ja täitmist haldab JavaScript'i mootor ning see on loodud olema mitteblokeeriv.
• Mooduli skoop: Nagu CJS-is, on iga fail omaette moodul privaatse skoobiga.

ESM-i süntaks: nimelised ja vaikeekspordid

ESM pakub kahte peamist viisi moodulist eksportimiseks: nimelised ekspordid ja vaikeeksport.

Nimelised ekspordid

Moodul võib eksportida mitu väärtust nime järgi. See on kasulik abiteekide jaoks, mis pakuvad mitmeid erinevaid funktsioone.

`utils.js`

            export const PI = 3.14159;

export function formatDate(date) {
  return date.toLocaleDateString('en-US');
}

export class Logger {
  constructor(name) {
    this.name = name;
  }
  log(message) {
    console.log(`[${this.name}] ${message}`);
  }
}
            

              
                Copy
              
            
          

Nende importimiseks kasutatakse loogelisi sulge, et määrata, milliseid liikmeid soovite.

`main.js`

            import { PI, formatDate, Logger } from './utils.js';
// You can also rename imports
// import { PI as piValue } from './utils.js';

console.log(PI);
const logger = new Logger('App');
logger.log(`Today is ${formatDate(new Date())}`);
            

              
                Copy
              
            
          

Vaikeeksport

Moodulil võib olla ka üks ja ainult üks vaikeeksport. Seda kasutatakse sageli siis, kui mooduli peamine eesmärk on eksportida ühte klassi või funktsiooni.

`Calculator.js`

            export default class Calculator {
  add(a, b) {
    return a + b;
  }
  subtract(a, b) {
    return a - b;
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Vaikeekspordi importimisel ei kasutata loogelisi sulge ja saate sellele importimisel anda mis tahes nime.

`main.js`

            import MyCalc from './Calculator.js';
// The name 'MyCalc' is arbitrary; `import Calc from ...` would also work.

const calculator = new MyCalc();
console.log(calculator.add(5, 3)); // 8
            

              
                Copy
              
            
          

ESM-i kasutamine brauserites

ESM-i kasutamiseks veebibrauseris lisage lihtsalt `type="module"` oma `<script>` sildile.

            <!-- index.html -->
<script type="module" src="./main.js"></script>
            

              
                Copy
              
            
          

Skriptid `type="module"` atribuudiga laetakse automaatselt edasilükatult, mis tähendab, et neid hangitakse paralleelselt HTML-i parsimisega ja käivitatakse alles pärast dokumendi täielikku parsimist. Samuti töötavad need vaikimisi ranges režiimis.

ESM Node.js-is: uus standard

ESM-i integreerimine Node.js-i oli märkimisväärne väljakutse ökosüsteemi sügavate CommonJS-i juurte tõttu. Tänapäeval on Node.js-il tugev ESM-i tugi. Et öelda Node.js-ile, et faili tuleks käsitleda ES-moodulina, saate teha ühte kahest järgmisest asjast:

1. Nimetage fail laiendiga `.mjs`.
2. Lisage oma `package.json` faili väli `"type": "module"`. See annab Node.js-ile teada, et kõiki selle projekti `.js` faile tuleb käsitleda ES-moodulitena. Kui teete seda, saate CommonJS-faile käsitleda, nimetades need laiendiga `.cjs`.

See selgesõnaline konfigureerimine on vajalik, et Node.js-i käituskeskkond teaks, kuidas faili tõlgendada, kuna importimise süntaks erineb kahe süsteemi vahel oluliselt.

Suur lõhe: CJS vs. ESM praktikas

Kuigi ESM on tulevik, on CommonJS endiselt sügavalt juurdunud Node.js-i ökosüsteemi. Aastaid peavad arendajad mõistma mõlemat süsteemi ja nende koostoimimist. Seda nimetatakse sageli "kahe paketi ohuks".

Siin on ülevaade peamistest praktilistest erinevustest:

Koostalitlusvõime: sild kahe maailma vahel

Kas saate kasutada CJS-mooduleid ESM-failis või vastupidi? Jah, kuid mõningate oluliste hoiatustega.

• CJS-i importimine ESM-i: Saate importida CommonJS-mooduli ES-moodulisse. Node.js mässib CJS-mooduli ja tavaliselt pääsete selle eksportidele ligi vaikeimpordi kaudu.

            // in an ESM file (e.g., index.mjs)
import legacyLib from './legacy-lib.cjs'; // CJS file

legacyLib.doSomething();

            

              
                Copy
              
            
          

• ESM-i kasutamine CJS-ist: See on keerulisem. Te ei saa kasutada `require()`-it ES-mooduli importimiseks. `require()`-i sünkroonne olemus on põhimõtteliselt vastuolus ESM-i asünkroonse olemusega. Selle asemel peate kasutama dünaamilist `import()` funktsiooni, mis tagastab Promise'i.

            // in a CJS file (e.g., index.js)
async function loadEsModule() {
  const esModule = await import('./my-module.mjs');
  esModule.default.doSomething();
}

loadEsModule();

            

              
                Copy
              
            
          

JavaScript'i moodulite tulevik: mis edasi?

ESM-i standardimine on loonud stabiilse aluse, kuid areng ei ole lõppenud. Mitmed kaasaegsed funktsioonid ja ettepanekud kujundavad moodulite tulevikku.

Dünaamiline `import()`

Juba keele standardne osa, `import()` funktsioon võimaldab moodulite laadimist nõudmisel. See on uskumatult võimas veebirakenduste koodi jaotamiseks (code-splitting), kus laaditakse ainult konkreetse marsruudi või kasutaja tegevuse jaoks vajalik kood, parandades esialgseid laadimisaegu.

            const button = document.getElementById('load-chart-btn');

button.addEventListener('click', async () => {
  // Load the charting library only when the user clicks the button
  const { Chart } = await import('./charting-library.js');
  const myChart = new Chart(/* ... */);
  myChart.render();
});
            

              
                Copy
              
            
          

Tipptaseme `await`

Hiljutine ja võimas lisandus, tipptaseme `await` võimaldab kasutada `await` võtmesõna väljaspool `async` funktsiooni, kuid ainult ES-mooduli tipptasemel. See on kasulik moodulitele, mis peavad enne kasutamist sooritama asünkroonse toimingu (nagu konfiguratsiooniandmete hankimine või andmebaasiühenduse lähtestamine).

            // config.js
const response = await fetch('https://api.example.com/config');
const configData = await response.json();

export const config = configData;

// another-module.js
import { config } from './config.js'; // This module will wait for config.js to resolve

console.log(config.apiKey);

            

              
                Copy
              
            
          

Impordikaardid

Impordikaardid (Import Maps) on brauseri funktsioon, mis võimaldab kontrollida JavaScript'i importide käitumist. Need lasevad teil kasutada "paljaid spetsifikaatoreid" (nagu `import moment from 'moment'`) otse brauseris, ilma ehitusetapita, kaardistades selle spetsifikaatori konkreetsele URL-ile.

            <!-- index.html -->
<script type="importmap">
{
  "imports": {
    "moment": "/node_modules/moment/dist/moment.js",
    "lodash": "https://unpkg.com/lodash-es@4.17.21/lodash.js"
  }
}
</script>

<script type="module">
  import moment from 'moment';
  import { debounce } from 'lodash';
  // The browser now knows where to find 'moment' and 'lodash'
</script>
            

              
                Copy
              
            
          

Praktilised nõuanded ja parimad praktikad globaalsele arendajale

1. Eelistage ESM-i uutes projektides: Iga uue veebi- või Node.js-projekti puhul peaks ESM olema teie vaikevalik. See on keele standard, pakub paremat tööriistade tuge (eriti tree-shaking'u jaoks) ja sinna on suunatud keele tulevik.
2. Mõistke oma keskkonda: Teadke, millist moodulisüsteemi teie käituskeskkond toetab. Kaasaegsetel brauseritel ja uuematel Node.js-i versioonidel on suurepärane ESM-i tugi. Vanemate keskkondade jaoks vajate transpilerit nagu Babel ja bundlerit nagu Webpack või Rollup.
3. Olge teadlik koostalitlusvõimest: Töötades segatud CJS/ESM koodibaasis (tavaline migratsioonide ajal), olge teadlik, kuidas te käsitlete importi ja eksporti kahe süsteemi vahel. Pidage meeles: CJS saab kasutada ESM-i ainult dünaamilise `import()` kaudu.
4. Kasutage kaasaegseid tööriistu: Kaasaegsed ehitustööriistad nagu Vite on loodud algusest peale ESM-i silmas pidades, pakkudes uskumatult kiireid arendusservereid ja optimeeritud ehitisi. Need abstraheerivad paljud moodulite lahendamise ja komplekteerimise keerukused.
5. Teegi avaldamisel: Mõelge, kes teie paketti kasutama hakkab. Paljud teegid avaldavad tänapäeval nii ESM-i kui ka CJS-i versiooni, et toetada kogu ökosüsteemi. `exports` väli `package.json` failis võimaldab teil määratleda tingimuslikud ekspordid erinevate keskkondade jaoks.

Kokkuvõte: ühtne tulevik

JavaScript'i moodulite teekond on lugu kogukonna innovatsioonist, pragmaatilistest lahendustest ja lõpuks standardimisest. Alates globaalse skoobi varasest kaosest, läbi CommonJS-i serveripoolse ranguse ja AMD brauserikeskse asünkroonsuse kuni ECMAScript'i moodulite ühendava jõuni on tee olnud pikk, kuid väärtuslik.

Tänapäeval olete globaalse arendajana varustatud võimsa, emakeelse ja standardiseeritud moodulisüsteemiga ESM-i näol. See võimaldab luua puhtaid, hooldatavaid ja ülitõhusaid rakendusi igas keskkonnas, alates väikseimast veebilehest kuni suurima serveripoolse süsteemini. Mõistes seda arengut, ei saa te mitte ainult sügavamat tunnustust tööriistadele, mida te iga päev kasutate, vaid olete ka paremini ette valmistatud navigeerimiseks kaasaegse tarkvaraarenduse pidevalt muutuval maastikul.