JavaScript-moduulien lataaminen ja riippuvuuksien selvittäminen: syklisten tuontien hallitseminen

JavaScriptin modulaarisuus on modernin verkkokehityksen kulmakivi, joka antaa kehittäjille mahdollisuuden järjestää koodi uudelleenkäytettäviksi ja ylläpidettäviksi yksiköiksi. Tämän voiman mukana tulee kuitenkin mahdollinen sudenkuoppa: sykliset riippuvuudet. Syklinen riippuvuus syntyy, kun kaksi tai useampi moduuli on riippuvainen toisistaan, luoden kehän. Tämä voi johtaa odottamattomaan käyttäytymiseen, ajonaikaisiin virheisiin sekä vaikeuksiin koodikannan ymmärtämisessä ja ylläpidossa. Tämä opas tarjoaa syväsukelluksen syklisten riippuvuuksien ymmärtämiseen, tunnistamiseen ja ratkaisemiseen JavaScript-moduuleissa, kattaen sekä ES-moduulit että CommonJS:n.

JavaScript-moduulien ymmärtäminen

Ennen kuin sukellamme syklisiin riippuvuuksiin, on tärkeää ymmärtää JavaScript-moduulien perusteet. Moduulien avulla voit jakaa koodisi pienempiin, paremmin hallittaviin tiedostoihin, mikä edistää koodin uudelleenkäyttöä, vastuualueiden erottamista ja parempaa organisointia.

ES-moduulit (ECMAScript-moduulit)

ES-moduulit ovat modernin JavaScriptin standardimoduulijärjestelmä, jota useimmat selaimet ja Node.js tukevat natiivisti (alun perin --experimental-modules-lipulla, nyt vakaa). Ne käyttävät import- ja export-avainsanoja riippuvuuksien määrittelyyn ja toiminnallisuuksien paljastamiseen.

Esimerkki (moduleA.js):

            
// moduleA.js
export function doSomething() {
  return "Something from A";
}

            

              
                Copy
              
            
          

Esimerkki (moduleB.js):

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

export function doSomethingElse() {
  return doSomething() + " and something from B";
}

            

              
                Copy
              
            
          

CommonJS

CommonJS on vanhempi moduulijärjestelmä, jota käytetään pääasiassa Node.js:ssä. Se käyttää require()-funktiota moduulien tuomiseen ja module.exports-oliota toiminnallisuuksien viemiseen.

Esimerkki (moduleA.js):

            
// moduleA.js
exports.doSomething = function() {
  return "Something from A";
};

            

              
                Copy
              
            
          

Esimerkki (moduleB.js):

            
// moduleB.js
const moduleA = require('./moduleA.js');

exports.doSomethingElse = function() {
  return moduleA.doSomething() + " and something from B";
};

            

              
                Copy
              
            
          

Mitä ovat sykliset riippuvuudet?

Syklinen riippuvuus syntyy, kun kaksi tai useampi moduuli on suoraan tai epäsuorasti riippuvainen toisistaan. Kuvittele kaksi moduulia, moduleA ja moduleB. Jos moduleA tuo koodia moduleB:stä ja moduleB tuo myös koodia moduleA:sta, sinulla on syklinen riippuvuus.

Esimerkki (ES-moduulit - syklinen riippuvuus):

moduleA.js:

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

export function moduleAFunction() {
  return "A " + moduleBFunction();
}

            

              
                Copy
              
            
          

moduleB.js:

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

export function moduleBFunction() {
  return "B " + moduleAFunction();
}

            

              
                Copy
              
            
          

Tässä esimerkissä moduleA tuo moduleBFunction-funktion moduleB:stä, ja moduleB tuo moduleAFunction-funktion moduleA:sta, mikä luo syklisen riippuvuuden.

Esimerkki (CommonJS - syklinen riippuvuus):

moduleA.js:

            
// moduleA.js
const moduleB = require('./moduleB.js');

exports.moduleAFunction = function() {
  return "A " + moduleB.moduleBFunction();
};

            

              
                Copy
              
            
          

moduleB.js:

            
// moduleB.js
const moduleA = require('./moduleA.js');

exports.moduleBFunction = function() {
  return "B " + moduleA.moduleAFunction();
};

            

              
                Copy
              
            
          

Miksi sykliset riippuvuudet ovat ongelmallisia?

Sykliset riippuvuudet voivat johtaa useisiin ongelmiin:

• Ajonaikaiset virheet: Joissakin tapauksissa, erityisesti ES-moduulien kanssa tietyissä ympäristöissä, sykliset riippuvuudet voivat aiheuttaa ajonaikaisia virheitä, koska moduulit eivät välttämättä ole täysin alustettuja, kun niitä käytetään.
• Odottamaton käyttäytyminen: Järjestys, jossa moduulit ladataan ja suoritetaan, voi muuttua ennalta-arvaamattomaksi, mikä johtaa odottamattomaan käyttäytymiseen ja vaikeasti jäljitettäviin ongelmiin.
• Ikuiset silmukat: Vakavissa tapauksissa sykliset riippuvuudet voivat johtaa ikuisiin silmukoihin, mikä saa sovelluksesi kaatumaan tai jumiutumaan.
• Koodin monimutkaisuus: Sykliset riippuvuudet vaikeuttavat moduulien välisten suhteiden ymmärtämistä, mikä lisää koodin monimutkaisuutta ja tekee ylläpidosta haastavampaa.
• Testauksen vaikeudet: Syklisillä riippuvuuksilla varustettujen moduulien testaaminen voi olla monimutkaisempaa, koska saatat joutua mockaamaan tai stubbaamaan useita moduuleja samanaikaisesti.

Kuinka JavaScript käsittelee syklisiä riippuvuuksia

JavaScriptin moduulilataajat (sekä ES-moduulit että CommonJS) yrittävät käsitellä syklisiä riippuvuuksia, mutta niiden lähestymistavat ja tuloksena oleva käyttäytyminen eroavat toisistaan. Näiden erojen ymmärtäminen on ratkaisevan tärkeää vankemman ja ennustettavamman koodin kirjoittamiseksi.

ES-moduulien käsittely

ES-moduulit käyttävät "live binding" -lähestymistapaa. Tämä tarkoittaa, että kun moduuli vie muuttujan, se vie elävän viittauksen kyseiseen muuttujaan. Jos muuttujan arvo muuttuu vievässä moduulissa sen jälkeen, kun toinen moduuli on tuonut sen, tuova moduuli näkee päivitetyn arvon.

Kun syklinen riippuvuus ilmenee, ES-moduulit yrittävät selvittää tuonnit tavalla, joka välttää ikuiset silmukat. Suoritusjärjestys voi kuitenkin silti olla ennalta-arvaamaton, ja saatat kohdata tilanteita, joissa moduulia käytetään ennen kuin se on täysin alustettu. Tämä voi johtaa tilanteeseen, jossa tuotu arvo on undefined tai sille ei ole vielä asetettu tarkoitettua arvoa.

Esimerkki (ES-moduulit - mahdollinen ongelma):

moduleA.js:

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

export let moduleAValue = "A";

export function initializeModuleA() {
  moduleAValue = "A " + moduleBValue;
}

            

              
                Copy
              
            
          

moduleB.js:

            
// moduleB.js
import { moduleAValue, initializeModuleA } from './moduleA.js';

export let moduleBValue = "B " + moduleAValue;

initializeModuleA(); // Alustetaan moduleA sen jälkeen, kun moduleB on määritelty

            

              
                Copy
              
            
          

Tässä tapauksessa, jos moduleB.js suoritetaan ensin, moduleAValue saattaa olla undefined, kun moduleBValue alustetaan. Sitten, kun initializeModuleA() on kutsuttu, moduleAValue päivittyy. Tämä osoittaa mahdollisuuden odottamattomaan käyttäytymiseen suoritusjärjestyksen vuoksi.

CommonJS:n käsittely

CommonJS käsittelee syklisiä riippuvuuksia palauttamalla osittain alustetun olion, kun moduuli vaaditaan rekursiivisesti. Jos moduuli kohtaa syklisen riippuvuuden latauksen aikana, se saa toisen moduulin exports-olion ennen kuin kyseinen moduuli on suoritettu loppuun. Tämä voi johtaa tilanteisiin, joissa jotkin vaaditun moduulin ominaisuudet ovat undefined.

Esimerkki (CommonJS - mahdollinen ongelma):

moduleA.js:

            
// moduleA.js
const moduleB = require('./moduleB.js');

exports.moduleAValue = "A";
exports.moduleAFunction = function() {
  return "A " + moduleB.moduleBValue;
};

            

              
                Copy
              
            
          

moduleB.js:

            
// moduleB.js
const moduleA = require('./moduleA.js');

exports.moduleBValue = "B " + moduleA.moduleAValue;
exports.moduleBFunction = function() {
  return "B " + moduleA.moduleAFunction();
};

            

              
                Copy
              
            
          

Tässä skenaariossa, kun moduleA.js vaatii moduleB.js:n, moduleA:n exports-olio ei ehkä ole vielä täysin täytetty. Siksi, kun moduleBValue:lle annetaan arvoa, moduleA.moduleAValue voi olla undefined, mikä johtaa odottamattomaan tulokseen. Keskeinen ero ES-moduuleihin on, että CommonJS ei käytä "live binding" -sidontaa. Kun arvo on luettu, se on luettu, ja myöhemmät muutokset moduleA:ssa eivät heijastu.

Syklisten riippuvuuksien tunnistaminen

Syklisten riippuvuuksien havaitseminen varhaisessa vaiheessa kehitysprosessia on ratkaisevan tärkeää mahdollisten ongelmien ehkäisemiseksi. Tässä on useita menetelmiä niiden tunnistamiseen:

Staattisen analyysin työkalut

Staattisen analyysin työkalut voivat analysoida koodiasi suorittamatta sitä ja tunnistaa mahdolliset sykliset riippuvuudet. Nämä työkalut voivat jäsentää koodisi ja rakentaa riippuvuusgraafin, korostaen kaikki kehät. Suosittuja vaihtoehtoja ovat:

• Madge: Komentorivityökalu JavaScript-moduuliriippuvuuksien visualisointiin ja analysointiin. Se voi havaita syklisiä riippuvuuksia ja luoda riippuvuusgraafeja.
• Dependency Cruiser: Toinen komentorivityökalu, joka auttaa analysoimaan ja visualisoimaan JavaScript-projektien riippuvuuksia, mukaan lukien syklisten riippuvuuksien havaitseminen.
• ESLint-laajennukset: On olemassa ESLint-laajennuksia, jotka on erityisesti suunniteltu havaitsemaan syklisiä riippuvuuksia. Nämä laajennukset voidaan integroida kehitysprosessiisi antamaan reaaliaikaista palautetta.

Esimerkki (Madgen käyttö):

            
madge --circular ./src

            

              
                Copy
              
            
          

Tämä komento analysoi koodin ./src-hakemistossa ja raportoi kaikki löydetyt sykliset riippuvuudet.

Ajonaikainen lokitus

Voit lisätä lokituslausekkeita moduuleihisi seurataksesi järjestystä, jossa ne ladataan ja suoritetaan. Tämä voi auttaa sinua tunnistamaan syklisiä riippuvuuksia tarkkailemalla lataussekvenssiä. Tämä on kuitenkin manuaalinen ja virhealtis prosessi.

Esimerkki (ajonaikainen lokitus):

            
// moduleA.js
console.log('Loading moduleA.js');
const moduleB = require('./moduleB.js');

exports.moduleAFunction = function() {
  console.log('Executing moduleAFunction');
  return "A " + moduleB.moduleBFunction();
};

            

              
                Copy
              
            
          

Koodikatselmukset

Huolelliset koodikatselmukset voivat auttaa tunnistamaan mahdolliset sykliset riippuvuudet ennen kuin ne päätyvät koodikantaan. Kiinnitä huomiota import/require-lausekkeisiin ja moduulien yleiseen rakenteeseen.

Strategiat syklisten riippuvuuksien ratkaisemiseksi

Kun olet tunnistanut syklisiä riippuvuuksia, sinun on ratkaistava ne mahdollisten ongelmien välttämiseksi. Tässä on useita strategioita, joita voit käyttää:

1. Refaktorointi: suositeltavin lähestymistapa

Paras tapa käsitellä syklisiä riippuvuuksia on refaktoroida koodisi niiden poistamiseksi kokonaan. Tämä tarkoittaa usein moduuliesi rakenteen ja niiden vuorovaikutuksen uudelleenajattelua. Tässä on joitain yleisiä refaktorointitekniikoita:

• Siirrä jaettu toiminnallisuus: Tunnista koodi, joka aiheuttaa syklisen riippuvuuden, ja siirrä se erilliseen moduuliin, josta kumpikaan alkuperäisistä moduuleista ei ole riippuvainen. Tämä luo jaetun apumoduulin.
• Yhdistä moduulit: Jos kaksi moduulia ovat tiiviisti kytköksissä, harkitse niiden yhdistämistä yhdeksi moduuliksi. Tämä voi poistaa tarpeen niiden riippuvuudelle toisistaan.
• Riippuvuuksien inversio: Sovella riippuvuuksien inversion periaatetta ottamalla käyttöön abstraktio (esim. rajapinta tai abstrakti luokka), josta molemmat moduulit ovat riippuvaisia. Tämä antaa niiden olla vuorovaikutuksessa toistensa kanssa abstraktion kautta, rikkoen suoran riippuvuuskehän.

Esimerkki (jaetun toiminnallisuuden siirtäminen):

Sen sijaan, että moduleA ja moduleB olisivat riippuvaisia toisistaan, siirrä jaettu toiminnallisuus utils-moduuliin.

utils.js:

            
// utils.js
export function sharedFunction() {
  return "Shared functionality";
}

            

              
                Copy
              
            
          

moduleA.js:

            
// moduleA.js
import { sharedFunction } from './utils.js';

export function moduleAFunction() {
  return "A " + sharedFunction();
}

            

              
                Copy
              
            
          

moduleB.js:

            
// moduleB.js
import { sharedFunction } from './utils.js';

export function moduleBFunction() {
  return "B " + sharedFunction();
}

            

              
                Copy
              
            
          

2. Laiska lataus (ehdolliset require-kutsut)

CommonJS:ssä voit joskus lieventää syklisten riippuvuuksien vaikutuksia käyttämällä laiskaa latausta. Tämä tarkoittaa moduulin vaatimista vain silloin, kun sitä todella tarvitaan, sen sijaan että se tehtäisiin tiedoston yläosassa. Tämä voi joskus rikkoa kehän ja estää virheitä.

Tärkeä huomautus: Vaikka laiska lataus voi joskus toimia, sitä ei yleensä suositella ratkaisuksi. Se voi tehdä koodista vaikeammin ymmärrettävää ja ylläpidettävää, eikä se korjaa syklisten riippuvuuksien perimmäistä ongelmaa.

Esimerkki (CommonJS - laiska lataus):

moduleA.js:

            
// moduleA.js
let moduleB = null;

exports.moduleAFunction = function() {
  if (!moduleB) {
    moduleB = require('./moduleB.js'); // Laiska lataus
  }
  return "A " + moduleB.moduleBFunction();
};

            

              
                Copy
              
            
          

moduleB.js:

            
// moduleB.js
const moduleA = require('./moduleA.js');

exports.moduleBFunction = function() {
  return "B " + moduleA.moduleAFunction();
};

            

              
                Copy
              
            
          

3. Vie funktioita arvojen sijaan (ES-moduulit - joskus)

ES-moduulien kanssa, jos syklinen riippuvuus koskee vain arvoja, arvon palauttavan funktion vieminen voi joskus auttaa. Koska funktiota ei arvioida välittömästi, sen palauttama arvo saattaa olla saatavilla, kun sitä lopulta kutsutaan.

Tämäkään ei ole täydellinen ratkaisu, vaan pikemminkin kiertotapa tiettyihin tilanteisiin.

Esimerkki (ES-moduulit - funktioiden vienti):

moduleA.js:

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

export let moduleAValue = "A";

export function moduleAFunction() {
  return "A " + getModuleBValue();
}

            

              
                Copy
              
            
          

moduleB.js:

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

let moduleBValue = "B " + moduleAValue;

export function getModuleBValue() {
  return moduleBValue;
}

            

              
                Copy
              
            
          

Parhaat käytännöt syklisten riippuvuuksien välttämiseksi

Syklisten riippuvuuksien estäminen on aina parempi kuin niiden korjaaminen jälkikäteen. Tässä on joitain parhaita käytäntöjä, joita noudattaa:

• Suunnittele arkkitehtuurisi: Suunnittele huolellisesti sovelluksesi arkkitehtuuri ja se, miten moduulit ovat vuorovaikutuksessa keskenään. Hyvin suunniteltu arkkitehtuuri voi merkittävästi vähentää syklisten riippuvuuksien todennäköisyyttä.
• Noudata yhden vastuun periaatetta: Varmista, että jokaisella moduulilla on selkeä ja hyvin määritelty vastuu. Tämä vähentää mahdollisuutta, että moduulien täytyy riippua toisistaan toisiinsa liittymättömien toiminnallisuuksien vuoksi.
• Käytä riippuvuuksien injektointia: Riippuvuuksien injektointi voi auttaa irrottamaan moduulit toisistaan tarjoamalla riippuvuudet ulkopuolelta sen sijaan, että ne vaadittaisiin suoraan. Tämä helpottaa riippuvuuksien hallintaa ja kehien välttämistä.
• Suosi koostamista periytymisen sijaan: Koostaminen (olioiden yhdistäminen rajapintojen kautta) johtaa usein joustavampaan ja vähemmän tiiviisti kytkettyyn koodiin kuin periytyminen, mikä voi vähentää syklisten riippuvuuksien riskiä.
• Analysoi koodiasi säännöllisesti: Käytä staattisen analyysin työkaluja tarkistaaksesi säännöllisesti syklisiä riippuvuuksia. Tämä antaa sinun havaita ne varhaisessa vaiheessa kehitysprosessia, ennen kuin ne aiheuttavat ongelmia.
• Kommunikoi tiimisi kanssa: Keskustele moduuliriippuvuuksista ja mahdollisista syklisistä riippuvuuksista tiimisi kanssa varmistaaksesi, että kaikki ovat tietoisia riskeistä ja siitä, miten niitä vältetään.

Sykliset riippuvuudet eri ympäristöissä

Syklisten riippuvuuksien käyttäytyminen voi vaihdella riippuen ympäristöstä, jossa koodisi suoritetaan. Tässä on lyhyt katsaus siihen, miten eri ympäristöt käsittelevät niitä:

• Node.js (CommonJS): Node.js käyttää CommonJS-moduulijärjestelmää ja käsittelee syklisiä riippuvuuksia aiemmin kuvatulla tavalla tarjoamalla osittain alustetun exports-olion.
• Selaimet (ES-moduulit): Modernit selaimet tukevat ES-moduuleja natiivisti. Syklisten riippuvuuksien käyttäytyminen selaimissa voi olla monimutkaisempaa ja riippuu tietystä selainimplementaatiosta. Yleensä ne yrittävät selvittää riippuvuudet, mutta saatat kohdata ajonaikaisia virheitä, jos moduuleja käytetään ennen niiden täydellistä alustamista.
• Pakkainohjelmat (Webpack, Parcel, Rollup): Pakkainohjelmat, kuten Webpack, Parcel ja Rollup, käyttävät tyypillisesti yhdistelmää tekniikoita syklisten riippuvuuksien käsittelyyn, mukaan lukien staattista analyysiä, moduuligraafin optimointia ja ajonaikaisia tarkistuksia. Ne antavat usein varoituksia tai virheitä, kun syklisiä riippuvuuksia havaitaan.

Johtopäätös

Sykliset riippuvuudet ovat yleinen haaste JavaScript-kehityksessä, mutta ymmärtämällä, miten ne syntyvät, miten JavaScript käsittelee niitä ja mitä strategioita voit käyttää niiden ratkaisemiseksi, voit kirjoittaa vankempaa, ylläpidettävämpää ja ennustettavampaa koodia. Muista, että refaktorointi syklisten riippuvuuksien poistamiseksi on aina suositeltavin lähestymistapa. Käytä staattisen analyysin työkaluja, noudata parhaita käytäntöjä ja kommunikoi tiimisi kanssa estääksesi syklisten riippuvuuksien hiipimisen koodikantaasi.

Hallitsemalla moduulien lataamisen ja riippuvuuksien selvittämisen olet hyvin varustautunut rakentamaan monimutkaisia ja skaalautuvia JavaScript-sovelluksia, jotka ovat helppoja ymmärtää, testata ja ylläpitää. Aseta aina etusijalle puhtaat, hyvin määritellyt moduulirajat ja pyri riippuvuusgraafiin, joka on asyklinen ja helposti pääteltävissä.