بهینه‌سازی گراف ماژول وب‌پک: یک بررسی عمیق برای توسعه‌دهندگان جهانی

وب‌پک یک باندلر ماژول قدرتمند است که نقشی حیاتی در توسعه وب مدرن ایفا می‌کند. مسئولیت اصلی آن، دریافت کد و وابستگی‌های اپلیکیشن شما و بسته‌بندی آن‌ها در باندل‌های بهینه‌سازی شده است که بتوانند به طور کارآمد به مرورگر تحویل داده شوند. با این حال، با افزایش پیچیدگی اپلیکیشن‌ها، بیلدهای وب‌پک می‌توانند کند و ناکارآمد شوند. درک و بهینه‌سازی گراف ماژول کلید دستیابی به بهبودهای قابل توجه در عملکرد است.

گراف ماژول وب‌پک چیست؟

گراف ماژول نمایشی از تمام ماژول‌های موجود در اپلیکیشن شما و روابط آن‌ها با یکدیگر است. وقتی وب‌پک کد شما را پردازش می‌کند، از یک نقطه ورودی (معمولاً فایل اصلی جاوا اسکریپت شما) شروع کرده و به صورت بازگشتی تمام دستورات import و require را پیمایش می‌کند تا این گراف را بسازد. درک این گراف به شما امکان می‌دهد تا گلوگاه‌ها را شناسایی کرده و تکنیک‌های بهینه‌سازی را اعمال کنید.

یک اپلیکیشن ساده را تصور کنید:

// index.js
import { greet } from './greeter';
import { formatDate } from './utils';

console.log(greet('World'));
console.log(formatDate(new Date()));

// greeter.js
export function greet(name) {
  return `Hello, ${name}!`;
}

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

وب‌پک یک گراف ماژول ایجاد می‌کند که نشان می‌دهد index.js به greeter.js و utils.js وابسته است. اپلیکیشن‌های پیچیده‌تر، گراف‌های بسیار بزرگتر و به هم پیوسته‌تری دارند.

چرا بهینه‌سازی گراف ماژول مهم است؟

یک گراف ماژول که به خوبی بهینه نشده باشد، می‌تواند منجر به چندین مشکل شود:

• زمان بیلد طولانی: وب‌پک باید هر ماژول در گراف را پردازش و تحلیل کند. یک گراف بزرگ به معنای زمان پردازش بیشتر است.
• حجم باندل‌های بزرگ: ماژول‌های غیرضروری یا کدهای تکراری می‌توانند حجم باندل‌های شما را افزایش دهند و منجر به زمان بارگذاری کندتر صفحات شوند.
• کشینگ ضعیف: اگر گراف ماژول به طور مؤثر ساختاردهی نشده باشد، تغییرات در یک ماژول ممکن است کش مربوط به بسیاری از ماژول‌های دیگر را بی‌اعتبار کند و مرورگر را مجبور به دانلود مجدد آن‌ها نماید. این موضوع به ویژه برای کاربرانی که در مناطق با سرعت اینترنت پایین‌تر قرار دارند، آزاردهنده است.

تکنیک‌های بهینه‌سازی گراف ماژول

خوشبختانه، وب‌پک چندین تکنیک قدرتمند برای بهینه‌سازی گراف ماژول فراهم می‌کند. در اینجا نگاهی دقیق به برخی از مؤثرترین روش‌ها می‌اندازیم:

۱. کد اسپلیتینگ (Code Splitting)

کد اسپلیتینگ عمل تقسیم کد اپلیکیشن شما به قطعات کوچکتر و قابل مدیریت‌تر است. این کار به مرورگر اجازه می‌دهد تا فقط کدی را که برای یک صفحه یا ویژگی خاص مورد نیاز است دانلود کند، که باعث بهبود زمان بارگذاری اولیه و عملکرد کلی می‌شود.

مزایای کد اسپلیتینگ:

• زمان بارگذاری اولیه سریع‌تر: کاربران مجبور نیستند کل اپلیکیشن را در ابتدا دانلود کنند.
• کشینگ بهبود یافته: تغییرات در یک بخش از اپلیکیشن لزوماً کش بخش‌های دیگر را بی‌اعتبار نمی‌کند.
• تجربه کاربری بهتر: زمان بارگذاری سریع‌تر منجر به تجربه کاربری پاسخگوتر و لذت‌بخش‌تر می‌شود، که به ویژه برای کاربران دستگاه‌های موبایل و شبکه‌های کندتر حیاتی است.

وب‌پک چندین راه برای پیاده‌سازی کد اسپلیتینگ ارائه می‌دهد:

• نقاط ورودی (Entry Points): چندین نقطه ورودی در پیکربندی وب‌پک خود تعریف کنید. هر نقطه ورودی یک باندل جداگانه ایجاد خواهد کرد.
• ایمپورت‌های داینامیک (Dynamic Imports): از سینتکس import() برای بارگذاری ماژول‌ها بر حسب تقاضا استفاده کنید. وب‌پک به طور خودکار قطعات جداگانه‌ای برای این ماژول‌ها ایجاد می‌کند. این روش اغلب برای بارگذاری تنبل (lazy-loading) کامپوننت‌ها یا ویژگی‌ها استفاده می‌شود.

  // مثال استفاده از ایمپورت داینامیک
  async function loadComponent() {
    const { default: MyComponent } = await import('./my-component');
    // استفاده از MyComponent
  }
  

• پلاگین SplitChunks: پلاگین SplitChunksPlugin به طور خودکار ماژول‌های مشترک از چندین نقطه ورودی را شناسایی و به قطعات جداگانه استخراج می‌کند. این کار تکرار را کاهش داده و کشینگ را بهبود می‌بخشد. این روش، رایج‌ترین و توصیه‌شده‌ترین رویکرد است.

  // webpack.config.js
  module.exports = {
    //...
    optimization: {
      splitChunks: {
        chunks: 'all',
        cacheGroups: {
          vendor: {
            test: /[\\/]node_modules[\\/]/,
            name: 'vendors',
            chunks: 'all',
          },
        },
      },
    },
  };
  

مثال: بین‌المللی‌سازی (i18n) با کد اسپلیتینگ

تصور کنید اپلیکیشن شما از چندین زبان پشتیبانی می‌کند. به جای گنجاندن تمام ترجمه‌های زبانی در باندل اصلی، می‌توانید از کد اسپلیتینگ برای بارگذاری ترجمه‌ها تنها زمانی که کاربر یک زبان خاص را انتخاب می‌کند، استفاده کنید.

// i18n.js
export async function loadTranslations(locale) {
  switch (locale) {
    case 'en':
      return import('./translations/en.json');
    case 'fr':
      return import('./translations/fr.json');
    case 'es':
      return import('./translations/es.json');
    default:
      return import('./translations/en.json');
  }
}

این کار تضمین می‌کند که کاربران فقط ترجمه‌های مربوط به زبان خود را دانلود می‌کنند، که به طور قابل توجهی حجم باندل اولیه را کاهش می‌دهد.

۲. تری شیکینگ (Tree Shaking) یا حذف کد مرده

تری شیکینگ فرآیندی است که کدهای استفاده‌نشده را از باندل‌های شما حذف می‌کند. وب‌پک گراف ماژول را تحلیل کرده و ماژول‌ها، توابع یا متغیرهایی را که هرگز در اپلیکیشن شما استفاده نشده‌اند، شناسایی می‌کند. سپس این قطعات کد استفاده‌نشده حذف می‌شوند که منجر به باندل‌های کوچکتر و کارآمدتر می‌شود.

الزامات تری شیکینگ مؤثر:

• ماژول‌های ES: تری شیکینگ به ساختار استاتیک ماژول‌های ES (import و export) متکی است. ماژول‌های CommonJS (require) معمولاً قابل تری شیکینگ نیستند.
• اثرات جانبی (Side Effects): وب‌پک باید بداند کدام ماژول‌ها اثرات جانبی دارند (کدی که اقداماتی خارج از محدوده خود انجام می‌دهد، مانند تغییر DOM یا برقراری تماس‌های API). شما می‌توانید ماژول‌ها را به عنوان بدون اثر جانبی در فایل package.json خود با استفاده از ویژگی "sideEffects": false اعلام کنید، یا آرایه دقیق‌تری از فایل‌های دارای اثرات جانبی را ارائه دهید. اگر وب‌پک به اشتباه کدی با اثرات جانبی را حذف کند، ممکن است اپلیکیشن شما به درستی کار نکند.

  // package.json
  {
    //...
    "sideEffects": false
  }
  

• به حداقل رساندن پولی‌فیل‌ها (Polyfills): مراقب باشید که کدام پولی‌فیل‌ها را شامل می‌شوید. استفاده از سرویسی مانند Polyfill.io یا ایمپورت انتخابی پولی‌فیل‌ها بر اساس پشتیبانی مرورگر را در نظر بگیرید.

مثال: Lodash و تری شیکینگ

Lodash یک کتابخانه ابزار محبوب است که طیف گسترده‌ای از توابع را ارائه می‌دهد. با این حال، اگر فقط از چند تابع Lodash در اپلیکیشن خود استفاده می‌کنید، ایمپورت کل کتابخانه می‌تواند به طور قابل توجهی حجم باندل شما را افزایش دهد. تری شیکینگ می‌تواند به کاهش این مشکل کمک کند.

ایمپورت ناکارآمد:

// قبل از تری شیکینگ
import _ from 'lodash';

_.map([1, 2, 3], (x) => x * 2);

ایمپورت کارآمد (قابل تری شیکینگ):

// بعد از تری شیکینگ
import map from 'lodash/map';

map([1, 2, 3], (x) => x * 2);

با ایمپورت کردن تنها توابع خاص Lodash که نیاز دارید، به وب‌پک اجازه می‌دهید تا بقیه کتابخانه را به طور مؤثر تری شیکینگ کند و حجم باندل شما را کاهش دهد.

۳. اسکوپ هویستینگ (Scope Hoisting) یا الحاق ماژول

اسکوپ هویستینگ، که به عنوان الحاق ماژول نیز شناخته می‌شود، تکنیکی است که چندین ماژول را در یک اسکوپ واحد ترکیب می‌کند. این کار سربار فراخوانی توابع را کاهش داده و سرعت اجرای کلی کد شما را بهبود می‌بخشد.

اسکوپ هویستینگ چگونه کار می‌کند:

بدون اسکوپ هویستینگ، هر ماژول در اسکوپ تابع خود پیچیده می‌شود. وقتی یک ماژول تابعی را در ماژول دیگری فراخوانی می‌کند، یک سربار فراخوانی تابع وجود دارد. اسکوپ هویستینگ این اسکوپ‌های جداگانه را حذف می‌کند و به توابع اجازه می‌دهد تا مستقیماً بدون سربار فراخوانی تابع، قابل دسترسی باشند.

فعال‌سازی اسکوپ هویستینگ:

اسکوپ هویستینگ به طور پیش‌فرض در حالت production وب‌پک فعال است. شما همچنین می‌توانید آن را به صراحت در پیکربندی وب‌پک خود فعال کنید:

// webpack.config.js
module.exports = {
  //...
  optimization: {
    concatenateModules: true,
  },
};

مزایای اسکوپ هویستینگ:

• عملکرد بهبود یافته: کاهش سربار فراخوانی تابع منجر به زمان اجرای سریع‌تر می‌شود.
• حجم باندل‌های کوچکتر: اسکوپ هویستینگ گاهی اوقات می‌تواند با حذف نیاز به توابع پوششی (wrapper functions)، حجم باندل‌ها را کاهش دهد.

۴. ماژول فدریشن (Module Federation)

ماژول فدریشن یک ویژگی قدرتمند است که در وب‌پک ۵ معرفی شد و به شما امکان می‌دهد کد را بین بیلدهای مختلف وب‌پک به اشتراک بگذارید. این ویژگی به خصوص برای سازمان‌های بزرگی که تیم‌های متعددی روی اپلیکیشن‌های جداگانه کار می‌کنند و نیاز به اشتراک‌گذاری کامپوننت‌ها یا کتابخانه‌های مشترک دارند، مفید است. این یک تغییردهنده بازی برای معماری‌های میکر فرانت‌اند است.

مفاهیم کلیدی:

• Host (میزبان): اپلیکیشنی که ماژول‌ها را از اپلیکیشن‌های دیگر (remotes) مصرف می‌کند.
• Remote (راه دور): اپلیکیشنی که ماژول‌ها را برای مصرف توسط اپلیکیشن‌های دیگر (hosts) در معرض نمایش قرار می‌دهد.
• Shared (اشتراکی): ماژول‌هایی که بین اپلیکیشن‌های میزبان و راه دور به اشتراک گذاشته می‌شوند. وب‌پک به طور خودکار تضمین می‌کند که فقط یک نسخه از هر ماژول اشتراکی بارگذاری شود، که از تکرار و تداخل جلوگیری می‌کند.

مثال: اشتراک‌گذاری یک کتابخانه کامپوننت UI

تصور کنید دو اپلیکیشن به نام‌های app1 و app2 دارید که هر دو از یک کتابخانه کامپوننت UI مشترک استفاده می‌کنند. با ماژول فدریشن، می‌توانید کتابخانه کامپوننت UI را به عنوان یک ماژول راه دور (remote) در معرض نمایش قرار داده و آن را در هر دو اپلیکیشن مصرف کنید.

app1 (میزبان):

// webpack.config.js
const ModuleFederationPlugin = require('webpack/lib/container/ModuleFederationPlugin');

module.exports = {
  //...
  plugins: [
    new ModuleFederationPlugin({
      name: 'app1',
      remotes: {
        'ui': 'ui@http://localhost:3001/remoteEntry.js',
      },
      shared: ['react', 'react-dom'],
    }),
  ],
};

// App.js
import React from 'react';
import Button from 'ui/Button';

function App() {
  return (
    

      
App 1
      Click Me
    
  );
}

export default App;

app2 (نیز میزبان):

// webpack.config.js
const ModuleFederationPlugin = require('webpack/lib/container/ModuleFederationPlugin');

module.exports = {
  //...
  plugins: [
    new ModuleFederationPlugin({
      name: 'app2',
      remotes: {
        'ui': 'ui@http://localhost:3001/remoteEntry.js',
      },
      shared: ['react', 'react-dom'],
    }),
  ],
};

ui (راه دور):

// webpack.config.js
const ModuleFederationPlugin = require('webpack/lib/container/ModuleFederationPlugin');

module.exports = {
  //...
  plugins: [
    new ModuleFederationPlugin({
      name: 'ui',
      filename: 'remoteEntry.js',
      exposes: {
        './Button': './src/Button',
      },
      shared: ['react', 'react-dom'],
    }),
  ],
};

مزایای ماژول فدریشن:

• اشتراک‌گذاری کد: امکان اشتراک‌گذاری کد بین اپلیکیشن‌های مختلف را فراهم می‌کند، که باعث کاهش تکرار و بهبود قابلیت نگهداری می‌شود.
• استقرار مستقل: به تیم‌ها اجازه می‌دهد تا اپلیکیشن‌های خود را به طور مستقل مستقر کنند، بدون اینکه نیازی به هماهنگی با تیم‌های دیگر داشته باشند.
• معماری‌های میکر فرانت‌اند: توسعه معماری‌های میکر فرانت‌اند را تسهیل می‌کند، جایی که اپلیکیشن‌ها از فرانت‌اندهای کوچکتر و قابل استقرار مستقل تشکیل شده‌اند.

ملاحظات جهانی برای ماژول فدریشن:

• نسخه‌بندی (Versioning): نسخه‌های ماژول‌های اشتراکی را با دقت مدیریت کنید تا از مشکلات سازگاری جلوگیری شود.
• مدیریت وابستگی‌ها: اطمینان حاصل کنید که تمام اپلیکیشن‌ها وابستگی‌های سازگار دارند.
• امنیت: اقدامات امنیتی مناسب را برای محافظت از ماژول‌های اشتراکی در برابر دسترسی غیرمجاز پیاده‌سازی کنید.

۵. استراتژی‌های کشینگ

کشینگ مؤثر برای بهبود عملکرد اپلیکیشن‌های وب ضروری است. وب‌پک چندین راه برای بهره‌گیری از کشینگ برای سرعت بخشیدن به بیلدها و کاهش زمان بارگذاری ارائه می‌دهد.

انواع کشینگ:

• کشینگ مرورگر: به مرورگر دستور دهید تا دارایی‌های استاتیک (جاوا اسکریپت، CSS، تصاویر) را کش کند تا مجبور به دانلود مکرر آن‌ها نباشد. این کار معمولاً از طریق هدرهای HTTP (Cache-Control, Expires) کنترل می‌شود.
• کشینگ وب‌پک: از مکانیزم‌های کشینگ داخلی وب‌پک برای ذخیره نتایج بیلدهای قبلی استفاده کنید. این کار می‌تواند بیلدهای بعدی را به طور قابل توجهی تسریع کند، به خصوص برای پروژه‌های بزرگ. وب‌پک ۵ کشینگ پایدار را معرفی می‌کند که کش را روی دیسک ذخیره می‌کند. این ویژگی به ویژه در محیط‌های CI/CD مفید است.

  // webpack.config.js
  module.exports = {
    //...
    cache: {
      type: 'filesystem',
      buildDependencies: {
        config: [__filename],
      },
    },
  };
  

• هش محتوا (Content Hashing): از هش‌های محتوا در نام فایل‌های خود استفاده کنید تا اطمینان حاصل شود که مرورگر فقط نسخه‌های جدید فایل‌ها را زمانی که محتوای آن‌ها تغییر می‌کند، دانلود می‌کند. این کار اثربخشی کشینگ مرورگر را به حداکثر می‌رساند.

  // webpack.config.js
  module.exports = {
    //...
    output: {
      filename: '[name].[contenthash].js',
      path: path.resolve(__dirname, 'dist'),
      clean: true,
    },
  };
  

ملاحظات جهانی برای کشینگ:

• یکپارچه‌سازی با CDN: از یک شبکه تحویل محتوا (CDN) برای توزیع دارایی‌های استاتیک خود به سرورهای سراسر جهان استفاده کنید. این کار تأخیر را کاهش داده و زمان بارگذاری را برای کاربران در موقعیت‌های جغرافیایی مختلف بهبود می‌بخشد. استفاده از CDNهای منطقه‌ای را برای ارائه محتوای متغیر خاص (مثلاً تصاویر محلی‌سازی شده) از سرورهای نزدیک به کاربر در نظر بگیرید.
• بی‌اعتبار کردن کش (Cache Invalidation): یک استراتژی برای بی‌اعتبار کردن کش در مواقع لزوم پیاده‌سازی کنید. این کار ممکن است شامل به‌روزرسانی نام فایل‌ها با هش محتوا یا استفاده از یک پارامتر کوئری برای cache-busting باشد.

۶. بهینه‌سازی گزینه‌های Resolve

گزینه‌های `resolve` در وب‌پک نحوه یافتن ماژول‌ها را کنترل می‌کنند. بهینه‌سازی این گزینه‌ها می‌تواند به طور قابل توجهی عملکرد بیلد را بهبود بخشد.

• `resolve.modules`: دایرکتوری‌هایی را که وب‌پک باید برای یافتن ماژول‌ها در آن‌ها جستجو کند، مشخص کنید. دایرکتوری `node_modules` و هر دایرکتوری ماژول سفارشی را اضافه کنید.

  // webpack.config.js
  module.exports = {
    //...
    resolve: {
      modules: [path.resolve(__dirname, 'src'), 'node_modules'],
    },
  };
  

• `resolve.extensions`: پسوندهای فایلی را که وب‌پک باید به طور خودکار پیدا کند، مشخص کنید. پسوندهای رایج شامل `.js`، `.jsx`، `.ts` و `.tsx` هستند. مرتب کردن این پسوندها بر اساس فرکانس استفاده می‌تواند سرعت جستجو را بهبود بخشد.

  // webpack.config.js
  module.exports = {
    //...
    resolve: {
      extensions: ['.tsx', '.ts', '.js', '.jsx'],
    },
  };
  

• `resolve.alias`: برای ماژول‌ها یا دایرکتوری‌های پرکاربرد، نام‌های مستعار (alias) ایجاد کنید. این کار می‌تواند کد شما را ساده‌تر کرده و زمان بیلد را بهبود بخشد.

  // webpack.config.js
  module.exports = {
    //...
    resolve: {
      alias: {
        '@components': path.resolve(__dirname, 'src/components/'),
      },
    },
  };
  

۷. به حداقل رساندن ترنسپایل و پولی‌فیلینگ

ترنسپایل کردن جاوا اسکریپت مدرن به نسخه‌های قدیمی‌تر و گنجاندن پولی‌فیل‌ها برای مرورگرهای قدیمی، سرباری به فرآیند بیلد اضافه کرده و حجم باندل‌ها را افزایش می‌دهد. مرورگرهای هدف خود را با دقت در نظر بگیرید و ترنسپایل و پولی‌فیلینگ را تا حد امکان به حداقل برسانید.

• مرورگرهای مدرن را هدف قرار دهید: اگر مخاطبان هدف شما عمدتاً از مرورگرهای مدرن استفاده می‌کنند، می‌توانید Babel (یا ترنسپایلر انتخابی خود) را طوری پیکربندی کنید که فقط کدی را که توسط آن مرورگرها پشتیبانی نمی‌شود، ترنسپایل کند.
• از `browserslist` به درستی استفاده کنید: `browserslist` خود را به درستی پیکربندی کنید تا مرورگرهای هدف خود را تعریف کنید. این کار به Babel و ابزارهای دیگر اطلاع می‌دهد که کدام ویژگی‌ها نیاز به ترنسپایل یا پولی‌فیل دارند.

  // package.json
  {
    //...
    "browserslist": [
      ">0.2%",
      "not dead",
      "not op_mini all"
    ]
  }
  

• پولی‌فیلینگ داینامیک: از سرویسی مانند Polyfill.io برای بارگذاری داینامیک تنها پولی‌فیل‌هایی که توسط مرورگر کاربر نیاز است، استفاده کنید.
• بیلدهای ESM کتابخانه‌ها: بسیاری از کتابخانه‌های مدرن هم بیلدهای CommonJS و هم ES Module (ESM) را ارائه می‌دهند. در صورت امکان، بیلدهای ESM را ترجیح دهید تا تری شیکینگ بهتری فعال شود.

۸. پروفایلینگ و تحلیل بیلدها

وب‌پک چندین ابزار برای پروفایلینگ و تحلیل بیلدهای شما فراهم می‌کند. این ابزارها می‌توانند به شما در شناسایی گلوگاه‌های عملکردی و زمینه‌های بهبود کمک کنند.

• Webpack Bundle Analyzer: حجم و ترکیب باندل‌های وب‌پک خود را به صورت بصری مشاهده کنید. این ابزار می‌تواند به شما در شناسایی ماژول‌های بزرگ یا کدهای تکراری کمک کند.

  // webpack.config.js
  const BundleAnalyzerPlugin = require('webpack-bundle-analyzer').BundleAnalyzerPlugin;
  
  module.exports = {
    //...
    plugins: [
      new BundleAnalyzerPlugin(),
    ],
  };
  

• پروفایلینگ وب‌پک: از ویژگی پروفایلینگ وب‌پک برای جمع‌آوری داده‌های دقیق عملکرد در طول فرآیند بیلد استفاده کنید. این داده‌ها می‌توانند برای شناسایی لودرها یا پلاگین‌های کند تحلیل شوند.

  // webpack.config.js
  module.exports = {
    //...
    plugins: [
      new webpack.debug.ProfilingPlugin({
        outputPath: 'webpack.profile.json'
      })
    ],
  };
  

  سپس از ابزارهایی مانند Chrome DevTools برای تحلیل داده‌های پروفایل استفاده کنید.

نتیجه‌گیری

بهینه‌سازی گراف ماژول وب‌پک برای ساخت اپلیکیشن‌های وب با عملکرد بالا حیاتی است. با درک گراف ماژول و به کارگیری تکنیک‌های مورد بحث در این راهنما، می‌توانید به طور قابل توجهی زمان بیلد را بهبود بخشیده، حجم باندل‌ها را کاهش دهید و تجربه کاربری کلی را ارتقا دهید. به یاد داشته باشید که زمینه جهانی اپلیکیشن خود را در نظر بگیرید و استراتژی‌های بهینه‌سازی خود را برای پاسخگویی به نیازهای مخاطبان بین‌المللی خود تنظیم کنید. همیشه تأثیر هر تکنیک بهینه‌سازی را پروفایل و اندازه‌گیری کنید تا اطمینان حاصل شود که نتایج مطلوب را ارائه می‌دهد. باندلینگ موفقی داشته باشید!