JavaScript sistemų našumas: išsami paketo dydžio ir funkcijų analizė

Dinamiškame žiniatinklio kūrimo pasaulyje JavaScript sistemos pasirinkimas yra vienas iš svarbiausių sprendimų, kuriuos gali priimti komanda. Tai lemia ne tik kūrėjo patirtį ir projekto architektūrą, bet ir, svarbiausia, galutinio vartotojo patirtį. Šiandien vartotojai tikisi, kad žiniatinklio programos bus žaibiškai greitos, interaktyvios ir turtingos funkcijų. Šis lūkestis pastato kūrėjus į kryžkelę, kurioje reikia naviguoti tarp esamos įtampos tarp patikimos funkcionalumo ir liesos, didelio našumo pristatymo.

Tai yra pagrindinė dilema: ar pasirinkti sistemą, kuri yra pilna funkcijų, pagreitinančių kūrimą, bet galinčių išpūsti galutinę programą? Ar rinktis minimalistinę biblioteką, kuri žada mažą paketo dydį, bet reikalauja daugiau rankinio nustatymo ir integravimo? Atsakymas, kaip dažnai būna inžinerijoje, yra niuansuotas. Svarbu ne rasti vieną „geriausią“ sistemą, o suprasti kompromisus ir pasirinkti tinkamą įrankį darbui.

Šis išsamus vadovas išnagrinės šį sudėtingą ryšį. Pereisime nuo supaprastintų „Hello, World!“ palyginimų ir ištirsime, kaip pirmaujančios JavaScript sistemos – nuo įsitvirtinusių milžinų, tokių kaip React ir Angular, iki novatoriškų konkurentų, tokių kaip Svelte, Qwik ir SolidJS – balansuoja funkcijas ir našumą. Analizuosime pagrindinius našumo rodiklius, palyginsime architektūrines filosofijas ir pateiksime praktinę sistemą, padėsiančią priimti pagrįstą sprendimą jūsų kitam globaliam žiniatinklio projektui.

Pagrindinių rodiklių supratimas: kas yra „Našumas“?

Prieš lygindami sistemas, pirmiausia turime susitarti dėl bendros našumo kalbos. Kai kalbame apie našumą žiniatinklio programų kontekste, pirmiausia esame susirūpinę tuo, kaip greitai vartotojas gali suvokti, sąveikauti su puslapiu ir gauti iš jo vertę.

Paketo dydis: našumo pagrindas

Paketo dydis nurodo bendrą visų JavaScript, CSS ir kitų išteklių, kuriuos naršyklė turi atsisiųsti, išanalizuoti ir vykdyti, kad atvaizduotų programą, dydį. Tai yra pirmoji ir dažnai reikšmingiausia našumo kliūtis.

• Atsisiuntimo laikas: didesnis paketas atsisiunčiamas ilgiau, ypač lėtesniuose mobiliuosiuose tinkluose, kurie yra paplitę daugelyje pasaulio dalių. Tai tiesiogiai veikia tai, kaip greitai vartotojas ką nors mato savo ekrane.
• Analizės ir kompiliavimo laikas: atsisiuntus naršyklės JavaScript variklis turi išanalizuoti ir kompiliuoti kodą. Daugiau kodo reiškia daugiau apdorojimo laiko įrenginyje, o tai gali būti ypač sudėtinga pigiuose išmaniuosiuose telefonuose.
• Vykdymo laikas: galiausiai kodas vykdomas. Didelis sistemos vykdymo laikas gali sunaudoti daug pagrindinio srauto laiko inicijavimo metu, atidedant programos interaktyvumą.

Svarbu atsižvelgti į glaudintą dydį, nes tai yra tai, kas perduodama per tinklą. Tačiau nesuspaustas dydis taip pat yra svarbus, nes naršyklė turi išskleisti ir apdoroti visą kodą.

Pagrindiniai našumo rodikliai (KPI)

Paketo dydis yra priemonė tikslui pasiekti. Galutinis tikslas yra pagerinti vartotojo suvokiamą našumą, kuris dažnai matuojamas Google Core Web Vitals ir kitais susijusiais rodikliais:

• Pirmas turinio atvaizdavimas (FCP): matuoja laiką nuo puslapio įkėlimo pradžios iki bet kurios puslapio turinio dalies atvaizdavimo ekrane. Mažas pradinis paketas yra raktas į greitą FCP.
• Didžiausias turinio atvaizdavimas (LCP): matuoja laiką, per kurį didžiausias vaizdas arba teksto blokas, matomas peržiūros srityje, yra atvaizduojamas. Tai yra pagrindinis suvokiamo įkėlimo greičio rodiklis.
• Laikas iki interaktyvumo (TTI): matuoja laiką nuo puslapio įkėlimo pradžios iki jo vizualinio atvaizdavimo, pradinių scenarijų įkėlimo ir patikimo gebėjimo greitai reaguoti į vartotojo įvestį. Čia dažniausiai jaučiamas didelės JavaScript sistemos poveikis.
• Bendras blokavimo laikas (TBT): matuoja bendrą laiką, kurį pagrindinis srautas buvo užblokuotas, neleidžiant apdoroti vartotojo įvesties. Ilgi JavaScript procesai yra pagrindinė didelio TBT priežastis.

Konkurentai: aukšto lygio funkcijų palyginimas

Išnagrinėkime populiariausių ir novatoriškiausių sistemų filosofijas ir funkcijų rinkinius. Kiekviena iš jų pasirenka skirtingus architektūrinius sprendimus, kurie veikia tiek jos galimybes, tiek našumo profilį.

React: visur esanti biblioteka

Sukurtas ir prižiūrimas Meta, React yra ne sistema, o biblioteka, skirta vartotojo sąsajoms kurti. Jos pagrindinė filosofija yra pagrįsta komponentais, JSX (JavaScript sintaksės plėtiniu) ir Virtualiuoju DOM (VDOM).

• Funkcijos: React branduolys yra sąmoningai liesas. Ji orientuojasi tik į rodinio sluoksnį. Tokias funkcijas kaip maršrutizavimas (React Router), būsenos valdymas (Redux, Zustand, MobX) ir formų apdorojimas (Formik, React Hook Form) teikia didžiulė ir brandi trečiųjų šalių ekosistema.
• Našumo aspektas: VDOM yra našumo optimizavimas, kuris sujungia DOM atnaujinimus, kad sumažintų brangius tiesioginius manipuliavimus. Tačiau React vykdymo laikas, kuris apima VDOM palyginimo algoritmą ir komponentų gyvavimo ciklo valdymą, prisideda prie pagrindinio paketo dydžio. Jos našumas dažnai labai priklauso nuo to, kaip kūrėjai valdo būseną ir struktūrizuoja komponentus.
• Geriausiai tinka: projektams, kuriuose lankstumas ir prieiga prie didžiulės bibliotekų ir kūrėjų ekosistemos yra svarbiausi. Jis maitina viską – nuo vieno puslapio programų iki didelio masto įmonių platformų su meta sistemomis, tokiomis kaip Next.js.

Angular: verslui paruošta sistema

Palaikoma Google, Angular yra pilna, „viskas įskaičiuota“ sistema. Ji sukurta naudojant TypeScript ir suteikia labai nuomonę formuojančią struktūrą didelėms, keičiamo dydžio programoms kurti.

• Funkcijos: Angular yra beveik viskas, ko jums reikia iš karto: galinga komandinės eilutės sąsaja (CLI), sudėtingas maršrutizatorius, HTTP klientas, patikimas formų valdymas ir įtaisytas būsenos valdymas naudojant RxJS. Jos priklausomybės injekcijos ir modulių naudojimas skatina gerai organizuotą architektūrą.
• Našumo aspektas: istoriškai Angular buvo žinoma dėl didesnių paketų dydžių dėl savo visapusiško pobūdžio. Tačiau jos modernus kompiliatorius Ivy padarė didelę pažangą medžio struktūros optimizavimo (nenaudojamo kodo pašalinimo) srityje, todėl paketai yra daug mažesni. Jos išankstinis kompiliavimas (AOT) taip pat pagerina vykdymo laiką.
• Geriausiai tinka: didelėms, įmonių masto programoms, kuriose nuoseklumas, prižiūrimumas ir standartizuotas įrankių rinkinys visoje didelėje komandoje yra labai svarbūs.

Vue: progresyvi sistema

Vue yra nepriklausoma, bendruomenės valdoma sistema, žinoma dėl savo prieinamumo ir švelnios mokymosi kreivės. Ji vadinama „Progresyvia sistema“, nes ją galima pritaikyti palaipsniui.

• Funkcijos: Vue siūlo geriausia iš abiejų pasaulių. Jos pagrindinis dėmesys skiriamas rodinio sluoksniui, tačiau jos oficiali ekosistema siūlo gerai integruotus maršrutizavimo (Vue Router) ir būsenos valdymo (Pinia) sprendimus. Jos vieno failo komponentai (SFC) su `.vue` failais yra labai giriami už HTML, JavaScript ir CSS organizavimą kartu. Pasirinkimas tarp klasikinio parinkčių API ir naujesnio, lankstesnio kompozicijos API tinka skirtingiems kūrimo stiliams.
• Našumo aspektas: Vue naudoja VDOM, panašų į React, bet su kompiliatoriaus informuotais optimizavimais, kurie gali padaryti jį greitesnį tam tikrais atvejais. Paprastai jis yra labai lengvas ir puikiai veikia iš karto.
• Geriausiai tinka: įvairiems projektams, nuo mažų valdiklių iki didelių SPA. Dėl savo lankstumo ir puikios dokumentacijos jis yra mėgstamiausias startuolių ir komandų, kurios vertina kūrėjų produktyvumą.

Svelte: dingstanti sistema

Svelte radikaliai nukrypsta nuo React, Angular ir Vue vykdymo laiku pagrįstų modelių. Svelte yra kompiliatorius, kuris veikia kūrimo metu.

• Funkcijos: Svelte kodas atrodo kaip standartinis HTML, CSS ir JavaScript, bet su keliais patobulinimais reaktyvumui. Ji siūlo įtaisytą būsenos valdymą, pagal numatytuosius nustatymus aprėptą stilių ir lengvai naudojamas judesio ir perėjimo API.
• Našumo aspektas: Tai yra pagrindinis Svelte pardavimo argumentas. Kadangi tai yra kompiliatorius, jis nesiunčia sistemos vykdymo laiko į naršyklę. Vietoj to, jis kompiliuoja jūsų komponentus į labai optimizuotą, imperatyvų JavaScript, kuris tiesiogiai manipuliuoja DOM. Tai lemia neįtikėtinai mažus paketo dydžius ir žaibiškai greitą vykdymo laiką, nes nėra VDOM viršutinės ribos.
• Geriausiai tinka: našumui svarbiems projektams, interaktyvioms vizualizacijoms, įterptiems valdikliams arba bet kuriai programai, kur minimalus pėdsakas yra būtinas. Jos meta sistema, SvelteKit, taip pat yra stipri pretendentė į viso paketo programas.

Nauja banga: SolidJS ir Qwik

Dvi naujesnės sistemos stumia žiniatinklio našumo ribas toliau, permąstydamos pagrindines sąvokas.

• SolidJS: naudoja React panašų JSX ir komponentų modelį, bet visiškai pašalina VDOM. Ji naudoja sąvoką, vadinamą smulkiagrūdžiu reaktyvumu. Komponentai veikia tik vieną kartą, o reaktyvūs primityvai (panašūs į signalus) sukuria priklausomybių grafiką. Kai būsena pasikeičia, atnaujinami tik konkretūs DOM mazgai, kurie priklauso nuo tos būsenos, chirurgiškai ir akimirksniu. Tai lemia našumą, kuris prilygsta vanilinei JavaScript.
• Qwik: orientuojasi į TTI problemos sprendimą per sąvoką, vadinamą atnaujinamumu. Užuot iš naujo vykdžius kodą kliente, kad serverio atvaizduotas puslapis taptų interaktyvus (procesas, vadinamas hidratacija), Qwik sustabdo vykdymą serveryje ir atnaujina jį kliente tik tada, kai vartotojas sąveikauja su komponentu. Ji serializuoja visą programos ir sistemos būseną į HTML. Rezultatas yra beveik momentinis TTI, neatsižvelgiant į programos sudėtingumą, nes virtualiai jokia JavaScript nevykdoma įkeliant puslapį.

Atsiskaitymas: paketo dydžio ir našumo duomenys

Nors tikslūs skaičiai keičiasi su kiekvienu leidimu, galime analizuoti bendras paketo dydžio ir našumo tendencijas, pagrįstas kiekvienos sistemos architektūra.

1 scenarijus: programa „Hello, World“

Minimaliai, neinteraktyviai programai sistemos, kurios veikia kaip kompiliatoriai arba turi minimalų vykdymo laiką, visada turės mažiausią pėdsaką.

• Laimėtojai: Svelte ir SolidJS sukurs mažiausius paketus, dažnai tik kelis kilobaitus. Jų išvestis yra artima ranka rašytai vanilinei JavaScript.
• Vidurinė pakopa: Vue ir React (su ReactDOM) turi didesnį pagrindinį vykdymo laiką. Jų pradinis paketas bus pastebimai didesnis nei Svelte, bet vis tiek palyginti mažas ir valdomas.
• Didžiausias pradinis paketas: Angular, dėl savo visapusiško pobūdžio ir funkcijų, tokių kaip Zone.js, skirtų pokyčių aptikimui, įtraukimo, paprastai turi didžiausią pradinį paketo dydį, nors šiuolaikinės versijos jį labai sumažino. Qwik pradinis paketas taip pat yra mažas, nes jos tikslas yra siųsti minimalią JavaScript.

2 scenarijus: reali programa

Čia palyginimas tampa įdomesnis. Reali programa turi maršrutizavimą, būsenos valdymą, duomenų gavimą, animacijas ir dešimtis komponentų.

• React keitimas: React programos dydis didėja su kiekviena pridėta trečiosios šalies biblioteka. Paprasta programa su `react`, `react-dom`, `react-router` ir `redux` gali greitai viršyti pradinį Angular programos dydį. Veiksmingas kodo skaidymas ir medžio struktūros optimizavimas yra labai svarbūs.
• Angular keitimas: Kadangi Angular apima daugumą reikalingų funkcijų, jos paketo dydis didėja labiau nuspėjamai. Kai pridedate daugiau savo komponentų, laipsniškas dydžio padidėjimas dažnai yra mažesnis, nes pagrindinė sistema jau yra įkelta. Jos CLI taip pat yra labai optimizuota kodo skaidymui iš karto.
• Svelte ir Solid keitimas: Šios sistemos išlaiko savo pranašumą programai augant. Kadangi nėra monolitinio vykdymo laiko, mokate tik už funkcijas, kurias naudojate. Kiekvienas komponentas kompiliuojamas į efektyvų, atskirą kodą.
• Qwik unikalus pasiūlymas: Qwik paketo dydžio keitimas yra skirtinga paradigma. Pradinis JavaScript paketas išlieka mažas ir pastovus, neatsižvelgiant į programos dydį. Likęs kodas suskirstytas į mažus gabalus, kurie yra tingiai įkeliami pagal poreikį, kai vartotojas sąveikauja su puslapiu. Tai yra revoliucinis požiūris į našumo valdymą didžiulėse programose.

Be paketo dydžio: našumo niuansai

Mažas paketas yra puiki pradžia, bet tai dar ne viskas. Sistemos architektūriniai modeliai turi didelį poveikį vykdymo laikui ir interaktyvumui.

Hidratacija vs. atnaujinamumas

Tai yra vienas iš svarbiausių šiuolaikinių skirtumų. Dauguma sistemų naudoja hidrataciją, kad serverio pusėje atvaizduotos (SSR) programos būtų interaktyvios.

Hidratacijos procesas (React, Vue, Angular): 1. Serveris siunčia statinį HTML į naršyklę, kad būtų greitas FCP. 2. Naršyklė atsisiunčia visą puslapio JavaScript. 3. Sistema iš naujo vykdo komponento kodą naršyklėje, kad sukurtų virtualų DOM atvaizdą. 4. Tada ji prideda įvykių klausytojus ir padaro puslapį interaktyvų. Problema? Yra „neįtikėtinas slėnis“ tarp FCP (kai puslapis atrodo paruoštas) ir TTI (kai jis iš tikrųjų yra). Sudėtinguose puslapiuose šis hidratacijos procesas gali blokuoti pagrindinį srautą sekundėms, todėl puslapis tampa nereaguojantis.

Atnaujinamumo procesas (Qwik): 1. Serveris siunčia statinį HTML, kuriame yra serializuota būsena ir informacija apie įvykių klausytojus. 2. Naršyklė atsisiunčia mažą (~1 KB) Qwik įkėlimo scenarijų. 3. Puslapis iš karto tampa interaktyvus. Kai vartotojas spustelėja mygtuką, Qwik įkėlimo priemonė atsisiunčia ir vykdo tik konkretų to mygtuko spustelėjimo apdorojimo kodą. Atnaujinamumo tikslas yra visiškai pašalinti hidratacijos žingsnį, todėl TTI yra O(1) – tai reiškia, kad TTI neblogėja, kai programos sudėtingumas didėja.

Virtualus DOM vs. kompiliatorius vs. smulkiagrūdis reaktyvumas

Tai, kaip sistema atnaujina rodinį po būsenos pasikeitimo, yra dar vienas pagrindinis našumo veiksnys.

• Virtualus DOM (React, Vue): efektyvus, bet vis tiek apima viršutinę ribą, kuriant virtualų medį ir lyginant jį su ankstesniu kiekvieną kartą pasikeitus būsenai.
• Kompiliatorius (Svelte): nėra vykdymo laiko viršutinės ribos. Kompiliatorius generuoja kodą, kuris sako: „Kai ši konkreti vertė pasikeičia, atnaujinkite šį konkretų DOM elementą.“ Tai labai efektyvu.
• Smulkiagrūdis reaktyvumas (SolidJS): potencialiai greičiausias. Jis sukuria tiesioginį, vienas su vienu atitikimą tarp reaktyvios būsenos dalies ir DOM elementų, kurie nuo jos priklauso. Nėra jokio palyginimo ir nėra visų komponentų pakartotinio paleidimo.

Tinkamo pasirinkimo priėmimas: praktinė sprendimų priėmimo sistema

Sistemos pasirinkimas apima techninių privalumų subalansavimą su projekto reikalavimais ir komandos dinamika. Užduokite sau šiuos klausimus:

1. Koks yra pagrindinis našumo tikslas?

• Greičiausias įmanomas TTI yra labai svarbus (pvz., elektroninė prekyba, nukreipimo puslapiai): Qwik yra architektūriškai sukurta, kad išspręstų šią problemą geriau nei bet kas kitas. Sistemos su puikiu SSR/SSG palaikymu per meta sistemas, tokias kaip Next.js (React), Nuxt (Vue) ir SvelteKit, taip pat yra stiprūs pasirinkimai.
• Minimalus paketo dydis yra svarbiausias (pvz., įterpti valdikliai, mobilusis žiniatinklis): Svelte ir SolidJS yra neginčijami čempionai čia. Jų pirmasis kompiliatoriaus požiūris užtikrina mažiausią įmanomą pėdsaką.
• Sudėtingos, ilgalaikės programos (pvz., prietaisų skydeliai, SaaS): Čia svarbesnis dažnų atnaujinimų vykdymo laikas. SolidJS smulkiagrūdis reaktyvumas spindi. React ir Vue taip pat turi labai optimizuotus VDOM įgyvendinimus, kurie veikia labai gerai.

2. Koks yra projekto mastas ir sudėtingumas?

• Didelės įmonių programos: Angular nuomonę formuojanti struktūra, TypeScript integracija ir įtaisytos funkcijos suteikia stabilų, nuoseklų pagrindą didelėms komandoms ir ilgalaikei priežiūrai. React, kartu su griežta architektūra ir tipų sistema, taip pat yra labai dažnas ir sėkmingas pasirinkimas.
• Vidutinio dydžio projektai ir startuoliai: Vue, React ir SvelteKit siūlo puikų kūrėjų produktyvumo, lankstumo ir našumo balansą. Jie leidžia komandoms greitai judėti be pernelyg didelių apribojimų.
• Mikro sąsajos arba atskiri komponentai: Svelte arba SolidJS puikiai tinka kurti izoliuotus, didelio našumo komponentus, kuriuos galima integruoti į bet kurią didesnę programą su minimaliomis pridėtinėmis išlaidomis.

3. Kokia yra jūsų komandos kompetencija ir įdarbinimo rinka?

Tai dažnai yra praktiškiausias aspektas. Didžiausias talentų fondas iki šiol yra skirtas React. React pasirinkimas reiškia lengvesnį įdarbinimą ir prieigą prie neprilygstamo mokymo programų, bibliotekų ir bendruomenės žinių turtingumo. Vue taip pat turi labai stiprią ir augančią pasaulinę bendruomenę. Nors Angular populiarumas šiek tiek sumažėjo, ji išlieka dominuojančia jėga įmonių sektoriuje. Svelte, SolidJS ir Qwik turi aistringas, augančias bendruomenes, bet talentų fondas yra mažesnis.

4. Kiek svarbi yra ekosistema?

Sistema yra daugiau nei tik pagrindinė biblioteka. Apsvarstykite aukštos kokybės komponentų bibliotekų, būsenos valdymo sprendimų, testavimo įrankių ir kūrėjų įrankių prieinamumą. React ekosistema yra neprilygstama. Angular yra kuruojama ir visapusiška. Vue yra patikima ir gerai integruota. Naujesnių sistemų ekosistemos sparčiai vystosi, bet dar nėra tokios brandžios.

JavaScript sistemų ateitis

Pramonė akivaizdžiai linksta prie sprendimų, kurie sumažina JavaScript kiekį, siunčiamą ir vykdomą kliento.

• Kompiliatoriaus iškilimas: Svelte įrodė kompiliatoriaus kaip sistemos modelio gyvybingumą, ir ši idėja daro įtaką kitiems projektams.
• Serverio pirmumo mentalitetas: Sistemos vis labiau naudoja serverio pusės atvaizdavimą ne tik SEO, bet ir kaip pagrindinę našumo strategiją. Tokios technologijos kaip React Server Components stumia tai dar toliau, leisdamos komponentams veikti tik serveryje.
• Dalinis hidratavimas ir salų architektūra: Meta sistemos, tokios kaip Astro, propaguoja nulinės JavaScript siuntimo pagal numatytuosius nustatymus idėją ir leidžia kūrėjams „hidratuoti“ tik konkrečius, interaktyvius komponentus (salas) puslapyje.
• Atnaujinamumas kaip kita riba: Qwik novatoriškas darbas atnaujinamumo srityje gali būti kitas pagrindinis paradigmos poslinkis, kaip kuriame akimirksniu interaktyvias žiniatinklio programas.

Išvada: subalansuotas požiūris

Debatai tarp paketo dydžio ir funkcijų nėra dvejetainis pasirinkimas, o kompromisų spektras. Šiuolaikinis JavaScript kraštovaizdis siūlo nepaprastą įrankių rinkinį, kurių kiekvienas optimizuotas skirtingiems to spektro taškams.

React ir Vue siūlo fantastišką lankstumo, ekosistemos ir našumo balansą, todėl jie yra saugūs ir galingi pasirinkimai didžiulei programų įvairovei. Angular suteikia neprilygstamą, struktūrizuotą aplinką didelio masto įmonių projektams, kuriuose nuoseklumas yra raktas. Tiems, kurie stumia absoliučias našumo ribas, Svelte ir SolidJS užtikrina neprilygstamą greitį ir minimalius pėdsakus, permąstydami vykdymo laiko vaidmenį. O programoms, kuriose momentinis interaktyvumas bet kokiu mastu yra galutinis tikslas, Qwik pateikia įtikinamą ir revoliucingą ateitį.

Galiausiai, geriausia sistema yra ta, kuri atitinka jūsų projekto specifinius našumo reikalavimus, jūsų komandos įgūdžius ir jūsų ilgalaikius prižiūrimumo tikslus. Suprasdami pagrindinius architektūrinius skirtumus ir našumo pasekmes, aprašytus čia, dabar esate geriau pasiruošę pažvelgti toliau nei ažiotažas ir priimti strateginį pasirinkimą, kuris paruoš jūsų projektą sėkmei našumo pirmumo pasaulyje.