JavaScript modulio grafo perėjimas: priklausomybių analizė

Šiuolaikiniame JavaScript kūrime moduliškumas yra svarbiausias. Padalijus programas į valdomus, pakartotinai naudojamus modulius, skatinamas priežiūros, testavimo ir bendradarbiavimo principas. Tačiau šių modulių priklausomybių valdymas gali greitai tapti sudėtingas. Būtent čia į pagalbą ateina modulio grafo perėjimas ir priklausomybių analizė. Šis straipsnis pateikia išsamų apžvalgą apie tai, kaip konstruojami ir pereinami JavaScript modulio grafai, kartu su privalumais ir įrankiais, naudojamais priklausomybių analizei.

Kas yra modulio grafas?

Modulio grafas yra vizualus JavaScript projekto modulių priklausomybių atvaizdavimas. Kiekvienas grafo mazgas reprezentuoja modulį, o kraštai reprezentuoja importo/eksporto ryšius tarp jų. Šio grafo supratimas yra svarbus dėl kelių priežasčių:

• Priklausomybių vizualizacija: Tai leidžia kūrėjams pamatyti ryšius tarp skirtingų programos dalių, atskleidžiant galimus sudėtingumus ir kliūtis.
• Ciklinės priklausomybės aptikimas: Modulio grafas gali pabrėžti ciklines priklausomybes, kurios gali sukelti netikėtą elgesį ir vykdymo klaidas.
• Nenaudojamo kodo eliminavimas: Analizuodami grafą, kūrėjai gali nustatyti nenaudojamus modulius ir juos pašalinti, sumažindami bendrą paketo dydį. Šis procesas dažnai vadinamas „medžių kratymu“.
• Kodo optimizavimas: Modulio grafo supratimas leidžia priimti pagrįstus sprendimus dėl kodo skaidymo ir atidėto įkėlimo, gerinant programos našumą.

Modulių sistemos JavaScript

Prieš gilindamiesi į grafo perėjimą, būtina suprasti skirtingas modulio sistemas, naudojamas JavaScript:

ES moduliai (ESM)

ES moduliai yra standartinė modulio sistema šiuolaikiniame JavaScript. Jie naudoja import ir export raktažodžius priklausomybėms apibrėžti. ESM yra gimtai palaikomas daugumos šiuolaikinių naršyklių ir Node.js (nuo 13.2.0 versijos be eksperimentinių žymų). ESM palengvina statinę analizę, kuri yra būtina medžių kratymui ir kitiems optimizavimams.

Pavyzdys:

            
// moduleA.js
export function add(a, b) {
  return a + b;
}

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

console.log(add(2, 3)); // Output: 5

            

              
                Copy
              
            
          

CommonJS (CJS)

CommonJS yra modulio sistema, naudojama daugiausia Node.js. Ji naudoja funkciją require() moduliams importuoti ir objektą module.exports jiems eksportuoti. CJS yra dinamiška, o tai reiškia, kad priklausomybės išsprendžiamos vykdymo metu. Dėl to statinė analizė yra sudėtingesnė, palyginti su ESM.

Pavyzdys:

            
// moduleA.js
module.exports = {
  add: function(a, b) {
    return a + b;
  }
};

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

console.log(moduleA.add(2, 3)); // Output: 5

            

              
                Copy
              
            
          

Asinchroninis modulio apibrėžimas (AMD)

AMD buvo sukurtas asinchroniniam modulių įkėlimui naršyklėse. Ji naudoja funkciją define() moduliams ir jų priklausomybėms apibrėžti. AMD yra rečiau naudojamas šiandien, nes plačiai priimtas ESM.

Pavyzdys:

            
// moduleA.js
define(function() {
  return {
    add: function(a, b) {
      return a + b;
    }
  };
});

// moduleB.js
define(['./moduleA.js'], function(moduleA) {
  console.log(moduleA.add(2, 3)); // Output: 5
});

            

              
                Copy
              
            
          

Universalus modulio apibrėžimas (UMD)

UMD bando pateikti modulio sistemą, kuri veikia visose aplinkose (naršyklėse, Node.js ir kt.). Paprastai naudojamas patikrinimų derinys norint nustatyti, kuri modulio sistema yra prieinama, ir atitinkamai prisitaiko.

Modulio grafo kūrimas

Modulio grafo kūrimas apima šaltinio kodo analizę norint nustatyti importo ir eksporto sakinius ir tada sujungti modulius pagal šiuos ryšius. Šį procesą paprastai atlieka modulio paketėjas arba statinės analizės įrankis.

Statinė analizė

Statinė analizė apima šaltinio kodo tikrinimą jo nevykdant. Ji remiasi kodo analize ir importo bei eksporto sakinių nustatymu. Tai yra dažniausiai naudojamas metodas kuriant modulio grafus, nes leidžia atlikti optimizavimus, pvz., medžių kratymą.

Veiksmai, susiję su statine analize:

1. Analizavimas: Šaltinio kodas analizuojamas į abstraktų sintaksės medį (AST). AST atspindi kodo struktūrą hierarchiniu formatu.
2. Priklausomybių ištraukimas: AST yra pereinama norint nustatyti import, export, require() ir define() sakinius.
3. Grafo konstravimas: Modulio grafas konstruojamas remiantis ištrauktomis priklausomybėmis. Kiekvienas modulis yra pavaizduotas kaip mazgas, o importo/eksporto ryšiai yra pavaizduoti kaip kraštai.

Dinaminė analizė

Dinaminė analizė apima kodo vykdymą ir jo elgesio stebėjimą. Šis metodas yra rečiau naudojamas kuriant modulio grafus, nes reikia paleisti kodą, o tai gali užtrukti ir ne visais atvejais yra įmanoma.

Dinamines analizės iššūkiai:

• Kodo aprėptis: Dinaminė analizė gali apimti ne visus galimus vykdymo kelius, todėl modulio grafas bus neišsamus.
• Našumo režija: Kodo vykdymas gali įvesti našumo režiją, ypač dideliuose projektuose.
• Saugumo rizika: Nepasitikimu kodu vykdymas gali kelti saugumo riziką.

Modulio grafo perėjimo algoritmai

Sukūrus modulio grafą, jo struktūrai analizuoti galima naudoti įvairius perėjimo algoritmus.

Gylio pirmas paieška (DFS)

DFS tyrinėja grafą, eidamas kiek įmanoma giliau kiekvienu šakos keliu prieš grįžtant atgal. Tai naudinga aptinkant ciklines priklausomybes.

Kaip veikia DFS:

1. Pradedama nuo šakninio modulio.
2. Apsilankoma kaimyniniame modulyje.
3. Rekursiškai apsilankoma kaimyninio modulio kaimynuose, kol pasiekiamas aklavietė arba sutinkamas anksčiau aplankytas modulis.
4. Grįžtama į ankstesnį modulį ir tyrinėjami kiti šakų keliai.

Ciklinės priklausomybės aptikimas su DFS: Jei DFS susiduria su moduliu, kuris jau buvo aplankytas esamame perėjimo kelyje, tai rodo ciklinę priklausomybę.

Platumos pirmas paieška (BFS)

BFS tyrinėja grafą, aplankydamas visus modulio kaimynus prieš pereidamas į kitą lygį. Tai naudinga norint rasti trumpiausią kelią tarp dviejų modulių.

Kaip veikia BFS:

1. Pradedama nuo šakninio modulio.
2. Aplankomi visi šakninio modulio kaimynai.
3. Aplankomi visi kaimynų kaimynai ir t.t.

Topologinis rūšiavimas

Topologinis rūšiavimas yra algoritmas, skirtas mazgams tiesioginiame acikliniame grafe (DAG) surūšiuoti taip, kad kiekvienam tiesioginiam kraštui nuo mazgo A iki mazgo B mazgas A atsiranda prieš mazgą B. Tai ypač naudinga nustatant teisingą modulių įkėlimo tvarką.

Taikymas modulių paketavime: Modulių paketėjai naudoja topologinį rūšiavimą, kad užtikrintų, jog moduliai būtų įkeliami teisinga tvarka, tenkinant jų priklausomybes.

Priklausomybių analizės įrankiai

Yra keli įrankiai, kurie padeda atlikti priklausomybių analizę JavaScript projektuose.

Webpack

Webpack yra populiarus modulių paketėjas, kuris analizuoja modulio grafą ir paketuoja visus modulius į vieną ar daugiau išvesties failų. Jis atlieka statinę analizę ir siūlo tokias funkcijas kaip medžių kratymas ir kodo skaidymas.

Pagrindinės savybės:

• Medžių kratymas: Pašalina nenaudojamą kodą iš paketo.
• Kodo skaidymas: Padalija paketą į mažesnius gabalus, kuriuos galima įkelti pagal poreikį.
• Loaderiai: Transformuoja skirtingų tipų failus (pvz., CSS, vaizdus) į JavaScript modulius.
• Įskiepiai: Praplečia Webpack funkcionalumą su pasirinktinėmis užduotimis.

Rollup

Rollup yra dar vienas modulių paketėjas, kuris daugiausia dėmesio skiria mažesnių paketų generavimui. Jis ypač tinka bibliotekoms ir sistemoms.

Pagrindinės savybės:

• Medžių kratymas: Agresyviai pašalina nenaudojamą kodą.
• ESM palaikymas: Gerai veikia su ES moduliais.
• Įskiepių ekosistema: Siūlo įvairius įskiepius skirtingoms užduotims.

Parcel

Parcel yra nulinės konfigūracijos modulių paketėjas, kurio tikslas – būti lengvai naudojamu. Jis automatiškai analizuoja modulio grafą ir atlieka optimizavimus.

Pagrindinės savybės:

• Nulinė konfigūracija: Reikalauja minimalios konfigūracijos.
• Automatiniai optimizavimai: Automatiškai atlieka optimizavimus, pvz., medžių kratymą ir kodo skaidymą.
• Greitas surinkimo laikas: Naudoja darbuotojo procesą, kad paspartintų surinkimo laiką.

Dependency-Cruiser

Dependency-Cruiser yra komandinės eilutės įrankis, padedantis aptikti ir vizualizuoti priklausomybes JavaScript projektuose. Jis gali nustatyti ciklines priklausomybes ir kitas su priklausomybėmis susijusias problemas.

Pagrindinės savybės:

• Ciklinės priklausomybės aptikimas: Nustato ciklines priklausomybes.
• Priklausomybių vizualizacija: Generuoja priklausomybių grafus.
• Tinkami pritaikyti taisyklės: Leidžia apibrėžti pasirinktines taisykles priklausomybių analizei.
• Integracija su CI/CD: Gali būti integruotas į CI/CD vamzdynus priklausomybių taisyklėms įgyvendinti.

Madge

Madge (Padaryti jūsų EcmaScript priklausomybių diagramos grafą) yra kūrėjų įrankis, skirtas vizualizuoti modulių priklausomybių diagramas, rasti ciklines priklausomybes ir atskleisti našlaičius failus.

Pagrindinės savybės:

• Priklausomybių diagramos generavimas: Sukuria vizualius priklausomybių grafų atvaizdavimus.
• Ciklinės priklausomybės aptikimas: Nustato ir praneša apie ciklines priklausomybes kodų bazėje.
• Našlaičių failų aptikimas: Randa failus, kurie nėra priklausomybių grafo dalis, o tai gali rodyti negyvą kodą arba nenaudojamus modulius.
• Komandinės eilutės sąsaja: Lengva naudoti per komandinę eilutę integruojant į kūrimo procesus.

Priklausomybių analizės pranašumai

Pagerinta kodo kokybė

Nustatydama ir išspręsdama su priklausomybėmis susijusias problemas, priklausomybių analizė gali padėti pagerinti bendrą kodo kokybę.

Sumažintas paketo dydis

Medžių kratymas ir kodo skaidymas gali žymiai sumažinti paketo dydį, o tai leidžia greičiau įkelti ir pagerinti našumą.

Patobulintas priežiūros paprastumas

Gerai struktūrizuotas modulio grafas leidžia lengviau suprasti ir prižiūrėti kodų bazę.

Greitesni plėtros ciklai

Nustatydama ir išspręsdama su priklausomybėmis susijusias problemas anksti, priklausomybių analizė gali padėti paspartinti plėtros ciklus.

Praktiniai pavyzdžiai

1 pavyzdys: Ciklinių priklausomybių nustatymas

Apsvarstykite scenarijų, kai moduleA.js priklauso nuo moduleB.js, o moduleB.js priklauso nuo moduleA.js. Tai sukuria ciklinę priklausomybę.

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

export function moduleAFunction() {
  console.log('moduleAFunction');
  moduleBFunction();
}

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

export function moduleBFunction() {
  console.log('moduleBFunction');
  moduleAFunction();
}

            

              
                Copy
              
            
          

Naudodami tokį įrankį kaip „Dependency-Cruiser“, galite lengvai nustatyti šią ciklinę priklausomybę.

            
dependency-cruiser --validate .dependency-cruiser.js

            

              
                Copy
              
            
          

2 pavyzdys: Medžių kratymas su Webpack

Apsvarstykite modulį su keliais eksportais, bet tik vienas naudojamas programoje.

            
// utils.js
export function add(a, b) {
  return a + b;
}

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

// app.js
import { add } from './utils.js';

console.log(add(2, 3)); // Output: 5

            

              
                Copy
              
            
          

Webpack su įjungtu medžių kratymu pašalins funkciją subtract iš galutinio paketo, nes ji nenaudojama.

3 pavyzdys: Kodo skaidymas su Webpack

Apsvarstykite didelę programą su keliais maršrutais. Kodo skaidymas leidžia įkelti tik kodą, reikalingą esamam maršrutui.

            
// webpack.config.js
module.exports = {
  // ...
  entry: {
    main: './src/index.js',
    about: './src/about.js'
  },
  output: {
    filename: '[name].bundle.js',
    path: path.resolve(__dirname, 'dist')
  }
};

            

              
                Copy
              
            
          

Webpack sukurs atskirus paketus main.js ir about.js, kuriuos galima įkelti atskirai.

Geriausia praktika

Laikantis šios geriausios praktikos, galite užtikrinti, kad jūsų JavaScript projektai būtų gerai struktūrizuoti ir lengvai prižiūrimi.

• Naudokite ES modulius: ES moduliai geriau palaiko statinę analizę ir medžių kratymą.
• Venkite ciklinių priklausomybių: Ciklinės priklausomybės gali sukelti netikėtą elgesį ir vykdymo klaidas.
• Laikykite modulius mažais ir susitelkusiais: Mažesnius modulius lengviau suprasti ir prižiūrėti.
• Naudokite modulių paketėją: Modulių paketėjas padeda optimizuoti kodą gamybai.
• Reguliariai analizuokite priklausomybes: Naudokite tokius įrankius kaip „Dependency-Cruiser“, kad nustatytumėte ir išspręstumėte su priklausomybėmis susijusias problemas.
• Įgyvendinkite priklausomybių taisykles: Naudokite CI/CD integraciją, kad įgyvendintumėte priklausomybių taisykles ir užkirstumėte kelią naujų problemų atsiradimui.

Išvada

JavaScript modulio grafo perėjimas ir priklausomybių analizė yra svarbūs šiuolaikinio JavaScript kūrimo aspektai. Modulio grafų konstravimo ir perėjimo supratimas kartu su turimais įrankiais ir metodais gali padėti kūrėjams kurti labiau prižiūrimas, efektyvesnes ir našesnes programas. Laikydamiesi šiame straipsnyje aprašytos geriausios praktikos, galite užtikrinti, kad jūsų JavaScript projektai būtų gerai struktūrizuoti ir optimizuoti, kad būtų pasiekta geriausia įmanoma vartotojo patirtis. Nepamirškite pasirinkti įrankius, kurie geriausiai atitinka jūsų projekto poreikius, ir integruoti juos į savo kūrimo darbo eigą, kad nuolat tobulėtumėte.