Yhteensopivuuden tuolla puolen: Automaattisen JavaScript-polyfill- ja ominaisuuksientunnistusjärjestelmän arkkitehtuuri

Nykyaikaisessa web-kehityksessä elämme paradoksissa. Toisaalta JavaScript-kielen ja selainten API-rajapintojen innovaatiovauhti on henkeäsalpaava. Ominaisuudet, jotka olivat aiemmin monimutkaisia unelmia – kuten natiivit fetch-pyynnöt, tehokkaat observerit ja elegantit asynkroniset mallit – ovat nyt standardoituja todellisuuksia. Toisaalta digitaalinen maisema on laaja ja monimuotoinen ekosysteemi. Sovellustemme on toimittava paitsi Chromen uusimmalla versiolla nopealla kuituyhteydellä, myös vanhemmilla yritysselaimilla, keskitason mobiililaitteilla kehittyvillä markkinoilla ja lukemattomilla muilla käyttöympäristöillä, joita emme aina voi ennakoida. Tämä on keskeinen haaste: kuinka hyödyntää modernin verkon voimaa jättämättä merkittävää osaa globaalista yleisöstämme jälkeen?

Vuosien ajan vakiovastaus on ollut "täytä kaikki polyfilleillä". Olemme sisällyttäneet suuria, monoliittisia kirjastoja, jotka paikkaavat kaikki kuviteltavissa olevat puuttuvat ominaisuudet ja toimittaneet kilotavukaupalla – joskus satoja – JavaScript-koodia jokaiselle käyttäjälle, varmuuden vuoksi. Tämä lähestymistapa, vaikka se takaa yhteensopivuuden, aiheuttaa merkittävän suorituskykyrasitteen. Se vastaa sitä, että pakkaisit mukaan varusteet naparetkeä varten joka kerta, kun poistut kotoa. Se on turvallista, mutta tehotonta ja hidasta.

Tämä artikkeli esittelee älykkäämmän, suorituskykyisemmän ja skaalautuvamman vaihtoehdon: automatisoidun polyfill-järjestelmän, joka perustuu dynaamiseen ominaisuuksientunnistukseen. Siirrymme raa'an voiman menetelmästä ja suunnittelemme "juuri ajoissa" -toimitusmekanismin, joka tarjoaa polyfillit vain niitä todella tarvitseville selaimille. Opit periaatteet, arkkitehtuurin ja käytännön toteutusvaiheet järjestelmän rakentamiseksi, joka parantaa käyttäjäkokemusta, lyhentää latausaikoja ja tekee koodikannastasi tulevaisuudenkestävän.

Transpilaattorin ja polyfillin kumppanuus: Kahden tarpeen tarina

Ennen kuin sukellamme arkkitehtuuriin, on tärkeää selventää yhteensopivuustyökalujemme kahden päätyökalun roolit: transpilaattoreiden ja polyfillien. Ne ratkaisevat eri ongelmia ja ovat tehokkaimmillaan yhdessä käytettyinä.

Mikä on transpilaattori?

Transpilaattori, kuten alan standardi Babel, on lähdekoodista-lähdekoodiin-kääntäjä. Se ottaa modernia JavaScript-syntaksia ja kirjoittaa sen uudelleen vanhempaan, laajemmin tuettuun syntaksiin. Esimerkiksi se voi muuttaa ES2015-nuolifunktion perinteiseksi funktioksi:

Moderni koodi (syöte):

const sum = (a, b) => a + b;

Transpiloitu koodi (tulos):

var sum = function(a, b) { return a + b; };

Transpilaattorit ovat erinomaisia käsittelemään syntaktista sokeria. Ne muuttavat koodisi *miten*-osan, mutta eivät sen *mikä*-osaa. Ne eivät kuitenkaan voi keksiä uutta toiminnallisuutta, jota ei ole kohdeympäristössä. Jos käytät Promise.allSettled()-metodia, Babel ei voi transpiloida sitä toimivaksi selaimessa, jolla ei ole minkäänlaista käsitystä Promiseista. Tässä kohtaa polyfillit astuvat kuvaan.

Mikä on polyfill?

Polyfill on koodinpätkä (yleensä JavaScriptiä), joka tarjoaa toteutuksen modernille ominaisuudelle, joka puuttuu vanhemman selaimen natiiviympäristöstä. Se "täyttää aukot" selaimen API-rajapinnassa, jolloin moderni koodisi voi toimia ikään kuin ominaisuus olisi natiivisti tuettu.

Esimerkiksi, jos selain ei tue Object.assign-metodia, polyfill lisäisi `Object`-prototyyppiin funktion, joka jäljittelee standardin mukaista toimintaa. Koodisi voi sitten kutsua Object.assign()-metodia tietämättä, onko toteutus natiivi vai polyfillin tarjoama.

Ajattele sitä näin: Transpilaattori on kääntäjä kieliopille ja syntaksille, kun taas polyfill on fraasikirja, joka opettaa selaimelle uutta sanastoa ja funktioita. Tarvitset molempia ollaksesi täysin sujuva kaikissa ympäristöissä.

Monoliittisen lähestymistavan suorituskykyansa

Yksinkertaisin tapa käsitellä polyfillejä on käyttää työkalua kuten @babel/preset-env yhdessä useBuiltIns: 'entry' -asetuksen kanssa ja tuoda massiivinen kirjasto, kuten core-js, sovelluksen alkuun. Tämä toimii, mutta se pakottaa jokaisen käyttäjän lataamaan koko polyfill-kirjaston riippumatta heidän selaimensa ominaisuuksista.

Harkitse vaikutuksia:

• Paisunut pakettikoko: Täysi core-js-tuonti voi lisätä yli 100 kilotavua (gzipped) alkuperäiseen JavaScript-lataukseen. Tämä on merkittävä taakka erityisesti mobiiliverkkojen käyttäjille.
• Pidentynyt suoritusaika: Selaimen ei tarvitse vain ladata tätä koodia; sen on myös jäsennettävä, käännettävä ja suoritettava se. Tämä kuluttaa suoritinaikaa ja voi viivästyttää sovelluksen päälogiikkaa, mikä vaikuttaa negatiivisesti Core Web Vitals -mittareihin, kuten Total Blocking Time (TBT) ja First Input Delay (FID).
• Huono käyttäjäkokemus: Yli 90 prosentille käyttäjistä, jotka käyttävät moderneja, aina päivittyviä selaimia, koko tämä prosessi on turha. Heitä rangaistaan hitaammilla latausajoilla vanhentuneiden asiakasohjelmien vähemmistön tukemiseksi.

Tämä "lataa kaikki" -strategia on jäänne web-kehityksen vähemmän hienostuneelta aikakaudelta. Me voimme ja meidän täytyy pystyä parempaan.

Modernin järjestelmän peruskivi: Älykäs ominaisuuksientunnistus

Avain älykkäämpään järjestelmään on lopettaa arvaileminen siitä, mitä käyttäjän selain osaa tehdä, ja sen sijaan kysyä sitä suoraan. Tämä on ominaisuuksientunnistuksen periaate, ja se on huomattavasti parempi kuin vanha, hauras selainten nuuskiminen (eli navigator.userAgent-merkkijonon jäsentäminen).

User-agent-merkkijonot ovat epäluotettavia. Käyttäjät voivat väärentää niitä, selainvalmistajat voivat muuttaa niitä, eivätkä ne välttämättä kuvaa selaimen ominaisuuksia tarkasti (esim. käyttäjä on voinut poistaa tietyn ominaisuuden käytöstä). Ominaisuuksientunnistus sen sijaan on toiminnallisuuden suora testi.

Ominaisuuksientunnistuksen tekniikat

Tunnistus voi vaihdella yksinkertaisista ominaisuuksien tarkistuksista monimutkaisempiin toiminnallisiin testeihin.

1. Yksinkertainen ominaisuuden tarkistus: Yleisin tapa on tarkistaa ominaisuuden olemassaolo globaalissa objektissa.

// Tarkista Fetch API if ('fetch' in window) { // Ominaisuus on olemassa }

2. Prototyypin tarkistus: Sisäänrakennettujen objektien metodeille tarkistetaan prototyyppi.

// Tarkista Array.prototype.includes if ('includes' in Array.prototype) { // Ominaisuus on olemassa }

3. Toiminnallinen testi: Joskus ominaisuus saattaa olla olemassa, mutta rikki tai epätäydellinen. Vankempi testi sisältää ominaisuuden suorittamisen kontrolloidulla tavalla. Tämä on harvinaisempaa standardi-API:eille, mutta voi olla tarpeen vivahteikkaampien selainten omituisuuksien kanssa.

// Vankempi tarkistus hypoteettiselle rikkoutuneelle ominaisuudelle var isFeatureWorking = false; try { // Yritä käyttää ominaisuutta tavalla, joka epäonnistuisi, jos se olisi rikki isFeatureWorking = new MyFeature().someMethod() === true; } catch (e) { isFeatureWorking = false; } if (isFeatureWorking) { // Ominaisuus ei ole vain olemassa, vaan myös toimiva }

Rakentamalla järjestelmän näiden suorien testien varaan luomme vankan perustan, joka tarjoaa vain tarvittavan, mukautuen täydellisesti kunkin käyttäjän ainutlaatuiseen ympäristöön.

Automaattisen polyfill-järjestelmän suunnitelma

Suunnitellaan nyt automaattinen järjestelmämme. Se koostuu kolmesta ydinkomponentista: vaadittujen polyfillien manifestista, pienestä asiakaspuolen latausskriptistä ja tehokkaasta toimitusstrategiasta.

Vaihe 1: Polyfill-manifesti – Yksi totuuden lähde

Ensimmäinen vaihe on tunnistaa kaikki sovelluksesi käyttämät modernit API:t, jotka saattavat vaatia polyfillejä. Voit tehdä tämän koodikannan auditoinnilla tai hyödyntämällä työkaluja, kuten Babel, jotka voivat analysoida koodisi staattisesti. Kun sinulla on tämä lista, luot manifestitiedoston, tyypillisesti JSON-tiedoston, joka toimii järjestelmäsi konfiguraationa.

Tämä manifesti yhdistää ominaisuuden nimen sen tunnistustestiin ja polkuun sen polyfill-skriptiin. Hyvin jäsennelty manifesti voi sisältää myös riippuvuuksia.

Esimerkki `polyfill-manifest.json`:

            {
  "Promise": {
    "test": "'Promise' in window && 'resolve' in window.Promise && 'reject' in window.Promise && 'all' in window.Promise",
    "path": "/polyfills/promise.min.js",
    "dependencies": []
  },
  "Fetch": {
    "test": "'fetch' in window",
    "path": "/polyfills/fetch.min.js",
    "dependencies": ["Promise"]
  },
  "Object.assign": {
    "test": "'assign' in Object",
    "path": "/polyfills/object-assign.min.js",
    "dependencies": []
  },
  "IntersectionObserver": {
    "test": "'IntersectionObserver' in window",
    "path": "/polyfills/intersection-observer.min.js",
    "dependencies": []
  }
}
            

              
                Copy
              
            
          

Huomaa muutama tärkeä yksityiskohta:

• test on JavaScript-merkkijono, joka evaluoidaan asiakaspuolella. Sen tulisi olla riittävän vankka välttääkseen vääriä positiivisia tuloksia.
• path osoittaa itsenäiseen, minimoituun polyfilliin yhdelle ominaisuudelle.
• dependencies-taulukko on elintärkeä ominaisuuksille, jotka tukeutuvat toisiin (esim. `fetch` vaatii `Promisen`).

Vaihe 2: Asiakaspuolen lataaja – Toiminnan aivot

Tämä on pieni, kriittinen JavaScript-koodinpätkä, jonka upotat HTML-dokumenttisi <head>-osioon. Sen sijoittelu on elintärkeää: sen on suorituttava *ennen* pääsovelluksesi pakettia varmistaakseen, että kaikki tarvittavat polyfillit on ladattu ja valmiina.

Lataajan vastuualueet ovat:

1. Noutaa polyfill-manifest.json-tiedoston.
2. Käy läpi manifestin ominaisuudet.
3. Evaluoi kunkin ominaisuuden test-ehto.
4. Jos testi epäonnistuu, lisää ominaisuus (ja sen riippuvuudet) vaadittujen polyfillien listalle.
5. Lataa vaaditut polyfill-skriptit dynaamisesti.
6. Varmistaa, että pääsovelluksen skripti suoritetaan vasta, kun kaikki polyfillit on ladattu.

Tässä on kattava esimerkki tällaisesta latausskriptistä. Se on kääritty IIFE:hen (Immediately Invoked Function Expression) globaalin nimiavaruuden saastuttamisen välttämiseksi ja käyttää Promiseja asynkronisen latauksen hallintaan.

            <script>
(function() {
  // Yksinkertainen skriptin latausfunktio, joka palauttaa promisen
  function loadScript(src) {
    return new Promise(function(resolve, reject) {
      var script = document.createElement('script');
      script.src = src;
      script.async = false; // Varmista, että skriptit suoritetaan järjestyksessä
      script.onload = resolve;
      script.onerror = reject;
      document.head.appendChild(script);
    });
  }

  // Pääasiallinen polyfillien latauslogiikka
  function loadPolyfills() {
    // Oikeassa sovelluksessa noutaisit tämän manifestin
    var manifest = { /* Liitä manifest.json-sisältösi tähän */ };
    var featuresToLoad = new Set();

    // Rekursiivinen funktio riippuvuuksien selvittämiseen
    function resolveDependencies(featureName) {
      if (!manifest[featureName]) return;
      featuresToLoad.add(featureName);
      if (manifest[featureName].dependencies && manifest[featureName].dependencies.length > 0) {
        manifest[featureName].dependencies.forEach(function(dep) {
          resolveDependencies(dep);
        });
      }
    }

    // Tunnista, mitkä ominaisuudet puuttuvat
    for (var featureName in manifest) {
      if (manifest.hasOwnProperty(featureName)) {
        var feature = manifest[featureName];
        // Käytä Function-konstruktoria testimerkkijonon turvalliseen evaluointiin
        var isFeatureSupported = new Function('return ' + feature.test)();
        if (!isFeatureSupported) {
          resolveDependencies(featureName);
        }
      }
    }

    // Jos polyfillejä ei tarvita, olemme valmiita
    if (featuresToLoad.size === 0) {
      return Promise.resolve();
    }

    // Luo latausjono, riippuvuudet huomioiden
    // Vankempi toteutus käyttäisi kunnollista topologista lajittelua
    var loadOrder = Object.keys(manifest).filter(function(f) { return featuresToLoad.has(f); });
    var loadPromises = loadOrder.map(function(featureName) {
      return manifest[featureName].path;
    });

    console.log('Ladataan polyfillit:', loadOrder.join(', '));

    // Ketjuta skriptien latauspromiset
    var promiseChain = Promise.resolve();
    loadPromises.forEach(function(path) {
      promiseChain = promiseChain.then(function() { return loadScript(path); });
    });

    return promiseChain;
  }

  // Paljasta globaali promise, joka ratkeaa, kun polyfillit ovat valmiita
  window.polyfillsReady = loadPolyfills();

})();
</script>

<!-- Pääsovelluksesi skriptin on odotettava polyfillejä -->
<script>
  window.polyfillsReady.then(function() {
    console.log('Polyfillit ladattu, käynnistetään sovellus...');
    // Lataa dynaamisesti pääsovelluspakettisi täällä
    var appScript = document.createElement('script');
    appScript.src = '/path/to/your/app.js';
    document.body.appendChild(appScript);
  }).catch(function(err) {
    console.error('Polyfillien lataus epäonnistui:', err);
  });
</script>
            

              
                Copy
              
            
          

Vaihe 3: Toimitusstrategia – Polyfillien tarjoaminen tarkasti

Kun tunnistuslogiikka on paikallaan, viimeinen pala on se, miten tarjoat polyfill-tiedostot. Sinulla on kaksi päästrategiaa:

Strategia A: Yksittäiset tiedostot CDN:n kautta

Tämä on yksinkertaisin lähestymistapa. Isännöit jokaista yksittäistä polyfill-tiedostoa (esim. promise.min.js, fetch.min.js) sisällönjakeluverkossa (CDN). Asiakaspuolen lataaja pyytää sitten kutakin tarvittavaa tiedostoa erikseen.

• Hyödyt: Helppo ottaa käyttöön. Hyödyntää CDN-välimuistia ja globaalia jakelua. HTTP/2:n myötä useiden pyyntöjen aiheuttama kuorma on merkittävästi pienempi.
• Haitat: Voi johtaa useisiin peräkkäisiin HTTP-pyyntöihin, jotka saattavat lisätä viivettä korkean latenssin verkoissa, jopa HTTP/2:lla.

Strategia B: Dynaaminen polyfill-palvelu

Tämä on hienostuneempi ja pitkälle optimoitu lähestymistapa, jonka ovat tehneet suosituksi palvelut, kuten `polyfill.io`. Luot palvelimellesi yhden päätepisteen (esim. `/api/polyfills`), joka ottaa vaadittujen ominaisuuksien nimet kyselyparametrina.

Asiakaspuolen lataaja tunnistaisi kaikki tarvittavat polyfillit (`Promise`, `Fetch`) ja tekisi sitten yhden pyynnön:

<script src="/api/polyfills?features=Promise,Fetch"></script>

Palvelinpuolen logiikka tekisi seuraavaa:

1. Jäsentää `features`-kyselyparametrin.
2. Lukee vastaavat polyfill-tiedostot levyltä.
3. Selvittää riippuvuudet manifestin perusteella.
4. Yhdistää ne yhdeksi JavaScript-tiedostoksi.
5. Minimoi tuloksen.
6. Lähettää sen takaisin asiakkaalle aggressiivisilla välimuistitusotsakkeilla (esim. `Cache-Control: public, max-age=31536000, immutable`).

Varoituksen sana: Vaikka kolmannen osapuolen polyfill-palvelut ovat käteviä, ne tuovat mukanaan ulkoisen riippuvuuden, jolla voi olla saatavuus- ja tietoturvavaikutuksia. Oman yksinkertaisen palvelun rakentaminen antaa sinulle täyden hallinnan ja luotettavuuden.

Tämä dynaaminen paketointitapa yhdistää molempien maailmojen parhaat puolet: minimaalisen latauksen käyttäjälle ja yhden, välimuistiin tallennettavan HTTP-pyynnön optimaalisen verkkosuorituskyvyn saavuttamiseksi.

Edistyneitä taktiikoita tuotantotason järjestelmään

Jotta voit viedä automatisoidun järjestelmäsi hienosta konseptista vankaksi, tuotantovalmiiksi ratkaisuksi, harkitse näitä edistyneitä tekniikoita.

Suorituskyvyn hienosäätö: Välimuisti ja moderni syntaksi

• Selainvälimuisti: Käytä pitkäikäisiä `Cache-Control`-otsakkeita polyfill-paketeillesi. Koska niiden sisältö muuttuu harvoin, ne ovat täydellisiä ehdokkaita selaimen ikuiseen välimuistiin.
• Local Storage -välimuisti: Vielä nopeampia seuraavia sivunlatauksia varten latausskriptisi voi tallentaa noudetun polyfill-paketin `localStorageen` ja syöttää sen suoraan `<script>`-tagin kautta seuraavalla vierailulla, välttäen kokonaan verkkopyynnön.
• Hyödynnä `module/nomodule`: Yksinkertaisempaa jakoa varten voit tarjota perusjoukon polyfillejä vanhemmille selaimille käyttämällä `nomodule`-attribuuttia, kun taas modernit selaimet, jotka tukevat ES-moduuleja (ja siten useimpia ES6-ominaisuuksia), jättävät sen kokonaan huomiotta. Tämä on vähemmän hienojakoista, mutta erittäin tehokasta perusjaotteluun modernin ja vanhan välillä.

              <!-- Modernien selainten lataama -->
  <script type="module" src="app.js"></script>
  
  <!-- Vanhojen selainten lataama -->
  <script nomodule src="app-legacy-with-polyfills.js"></script>
              
  
                
                  Copy
                
              
            

Sillanrakennus: Integrointi build-putkeen

`polyfill-manifest.json`-tiedoston manuaalinen ylläpito voi olla työlästä. Voit automatisoida tämän prosessin integroimalla sen build-työkaluihisi (kuten Webpackiin tai Viteen).

• Manifestin generointi: Kirjoita build-skripti, joka skannaa lähdekoodisi tiettyjen API:en käytön varalta (käyttäen abstraktia syntaksipuuta eli AST:tä) ja generoi automaattisesti `polyfill-manifest.json`-tiedoston löytämiensä ominaisuuksien perusteella.
• Lataajan injektointi: Käytä Webpackin `HtmlWebpackPlugin`-kaltaista pluginia upottaaksesi automaattisesti lopullisen, minimoidun latausskriptin `index.html`-tiedostosi `<head>`-osioon build-vaiheessa.

Horisontti: Onko polyfillien aika ohi?

Aina päivittyvien selainten, kuten Chromen, Firefoxin, Edgen ja Safarin, yleistyessä tarve monille yleisille polyfilleille on vähenemässä. Verkkoalusta muuttuu yhtenäisemmäksi kuin koskaan aiemmin.

Polyfillit eivät kuitenkaan ole läheskään vanhentuneita. Niiden rooli on siirtymässä vanhojen selainten paikkaamisesta tulevaisuuden mahdollistamiseen. Ne pysyvät olennaisina seuraavissa tapauksissa:

• Yritysympäristöt: Monet suuret organisaatiot päivittävät selaimia hitaasti vakaus- ja tietoturvasyistä, mikä luo pitkän hännän vanhoja asiakasohjelmia, joita on tuettava.
• Globaali kattavuus: Joillakin globaaleilla markkinoilla vanhemmilla laitteilla ja selaimilla on edelleen merkittävä markkinaosuus. Suorituskykyinen polyfill-strategia on avain näiden käyttäjien hyvään palvelemiseen.
• Uusien ominaisuuksien kokeileminen: Polyfillit antavat kehitystiimeille mahdollisuuden käyttää uusia ja tulevia JavaScript-API:ita (esim. TC39 Stage 3 -ehdotuksia) tuotannossa kauan ennen kuin ne saavuttavat yleisen selainten tuen. Tämä nopeuttaa innovaatiota ja käyttöönottoa.

Yhteenveto: Älykkäämpi lähestymistapa nopeampaan verkkoon

Verkko on kehittynyt, ja lähestymistapamme selainyhteensopivuuteen on kehityttävä sen mukana. Siirtyminen monoliittisista, "varmuuden vuoksi" -tyyppisistä polyfill-paketeista automatisoituun, "juuri ajoissa" -järjestelmään, joka perustuu ominaisuuksientunnistukseen, ei ole enää niche-optimointia – se on parasta käytäntöä korkean suorituskyvyn nykyaikaisten verkkosovellusten rakentamisessa.

Suunnittelemalla järjestelmän, joka älykkäästi tunnistaa käyttäjän tarpeet ja toimittaa tarkasti vain tarvittavan koodin, saavutat kolminkertaisen hyödyn: nopeamman kokemuksen suurimmalle osalle käyttäjistä moderneilla selaimilla, vankan yhteensopivuuden vanhempia asiakasohjelmia käyttäville ja ylläpidettävämmän, tulevaisuudenkestävän koodikannan kehitystiimillesi. On aika auditoida polyfill-strategiasi. Älä rakenna vain yhteensopivuuden vuoksi; suunnittele suorituskykyä varten.