JavaScript modulių sistemos: ESM, CommonJS ir AMD evoliucija

JavaScript evoliucija yra neatsiejamai susijusi su jo modulių sistemomis. Augant JavaScript projektų sudėtingumui, struktūrizuoto būdo organizuoti ir dalintis kodu poreikis tapo ypač svarbus. Tai lėmė įvairių modulių sistemų, turinčių savų privalumų ir trūkumų, atsiradimą. Šių sistemų supratimas yra būtinas kiekvienam JavaScript programuotojui, siekiančiam kurti mastelį keičiančias ir lengvai prižiūrimas programas.

Kodėl modulių sistemos yra svarbios

Prieš atsirandant modulių sistemoms, JavaScript kodas dažnai buvo rašomas kaip globalių kintamųjų seka, o tai sukeldavo:

• Pavadinimų konfliktai: Skirtingi scenarijai galėjo netyčia naudoti tuos pačius kintamųjų pavadinimus, sukeldami netikėtą elgseną.
• Kodo organizavimas: Buvo sunku organizuoti kodą į loginius vienetus, todėl jį buvo sunku suprasti ir prižiūrėti.
• Priklausomybių valdymas: Priklausomybių tarp skirtingų kodo dalių sekimas ir valdymas buvo rankinis ir klaidų kupinas procesas.
• Saugumo problemos: Globali apimtis (scope) galėjo būti lengvai pasiekiama ir modifikuojama, keliant saugumo rizikas.

Modulių sistemos sprendžia šias problemas suteikdamos būdą inkapsuliuoti kodą į pakartotinai naudojamus vienetus, aiškiai nurodyti priklausomybes ir valdyti šių vienetų įkėlimą bei vykdymą.

Pagrindiniai žaidėjai: CommonJS, AMD ir ESM

Trys pagrindinės modulių sistemos suformavo JavaScript aplinką: CommonJS, AMD ir ESM (ECMAScript Modules). Panagrinėkime kiekvieną iš jų.

CommonJS

Kilmė: Serverio pusės JavaScript (Node.js)

Pagrindinis panaudojimo atvejis: Serverio pusės programavimas, nors modulių rinkėjai leidžia jį naudoti ir naršyklėje.

Pagrindinės savybės:

• Sinchroninis įkėlimas: Moduliai įkeliami ir vykdomi sinchroniškai.
• require() ir module.exports: Tai yra pagrindiniai mechanizmai moduliams importuoti ir eksportuoti.

Pavyzdys:

// math.js const add = (a, b) => a + b; const subtract = (a, b) => a - b; module.exports = { add, subtract, };

// app.js const math = require('./math'); console.log(math.add(2, 3)); // Išvestis: 5 console.log(math.subtract(5, 2)); // Išvestis: 3

Privalumai:

• Paprasta sintaksė: Lengva suprasti ir naudoti, ypač programuotojams, atėjusiems iš kitų kalbų.
• Platus pritaikymas Node.js: Daugelį metų tai buvo de facto standartas serverio pusės JavaScript programavime.

Trūkumai:

• Sinchroninis įkėlimas: Netinka naršyklės aplinkoms, kur tinklo delsos gali smarkiai paveikti našumą. Sinchroninis įkėlimas gali blokuoti pagrindinę giją, sukeldamas prastą vartotojo patirtį.
• Nėra natūraliai palaikomas naršyklėse: Reikalingas modulių rinkėjas (pvz., Webpack, Browserify), kad būtų galima naudoti naršyklėje.

AMD (Asinchroninis modulio apibrėžimas)

Kilmė: Naršyklės pusės JavaScript

Pagrindinis panaudojimo atvejis: Naršyklės pusės programavimas, ypač didelės apimties programoms.

Pagrindinės savybės:

• Asinchroninis įkėlimas: Moduliai įkeliami ir vykdomi asinchroniškai, neblokuojant pagrindinės gijos.
• define() ir require(): Naudojami moduliams ir jų priklausomybėms apibrėžti.
• Priklausomybių masyvai: Moduliai aiškiai deklaruoja savo priklausomybes masyvo pavidalu.

Pavyzdys (naudojant RequireJS):

// math.js define([], function() { const add = (a, b) => a + b; const subtract = (a, b) => a - b; return { add, subtract, }; });

// app.js require(['./math'], function(math) { console.log(math.add(2, 3)); // Išvestis: 5 console.log(math.subtract(5, 2)); // Išvestis: 3 });

Privalumai:

• Asinchroninis įkėlimas: Pagerina našumą naršyklėje, nes išvengiama blokavimo.
• Gerai tvarko priklausomybes: Aiškus priklausomybių deklaravimas užtikrina, kad moduliai bus įkeliami teisinga tvarka.

Trūkumai:

• Išsamesnė sintaksė: Gali būti sudėtingesnė rašyti ir skaityti, palyginti su CommonJS.
• Šiandien mažiau populiari: Daugiausia pakeista ESM ir modulių rinkėjais, nors vis dar naudojama senesniuose projektuose.

ESM (ECMAScript moduliai)

Kilmė: Standartinis JavaScript (ECMAScript specifikacija)

Pagrindinis panaudojimo atvejis: Tiek naršyklės, tiek serverio pusės programavimas (su Node.js palaikymu)

Pagrindinės savybės:

• Standartizuota sintaksė: Oficialios JavaScript kalbos specifikacijos dalis.
• import ir export: Naudojami moduliams importuoti ir eksportuoti.
• Statinė analizė: Modulius galima statiškai analizuoti įrankiais, siekiant pagerinti našumą ir anksti aptikti klaidas.
• Asinchroninis įkėlimas (naršyklėse): Šiuolaikinės naršyklės ESM įkelia asinchroniškai.
• Natūralus palaikymas: Vis plačiau palaikomas natūraliai naršyklėse ir Node.js.

Pavyzdys:

// math.js export const add = (a, b) => a + b; export const subtract = (a, b) => a - b;

// app.js import { add, subtract } from './math.js'; console.log(add(2, 3)); // Išvestis: 5 console.log(subtract(5, 2)); // Išvestis: 3

Privalumai:

• Standartizuota: JavaScript kalbos dalis, užtikrinanti ilgalaikį suderinamumą ir palaikymą.
• Statinė analizė: Leidžia atlikti pažangų optimizavimą ir klaidų aptikimą.
• Natūralus palaikymas: Vis plačiau palaikomas natūraliai naršyklėse ir Node.js, mažinant transpilavimo poreikį.
• „Tree shaking“: Modulių rinkėjai gali pašalinti nenaudojamą kodą (angl. dead code elimination), todėl gaunami mažesni paketai.
• Aiškesnė sintaksė: Glaustesnė ir lengviau skaitoma sintaksė, palyginti su AMD.

Trūkumai:

• Naršyklių suderinamumas: Senesnėms naršyklėms gali prireikti transpilavimo (naudojant įrankius, pvz., Babel).
• Node.js palaikymas: Nors Node.js dabar palaiko ESM, CommonJS išlieka dominuojančia modulių sistema daugelyje esamų Node.js projektų.

Evoliucija ir pritaikymas

JavaScript modulių sistemų evoliucija atspindi besikeičiančius žiniatinklio programavimo aplinkos poreikius:

• Ankstyvieji laikai: Nebuvo modulių sistemos, tik globalūs kintamieji. Tai buvo priimtina mažiems projektams, bet greitai tapo problematiška augant kodo bazėms.
• CommonJS: Atsirado siekiant patenkinti serverio pusės JavaScript programavimo su Node.js poreikius.
• AMD: Sukurta siekiant išspręsti asinchroninio modulių įkėlimo iššūkius naršyklėje.
• UMD (Universalus modulio apibrėžimas): Siekia sukurti modulius, suderinamus tiek su CommonJS, tiek su AMD aplinkomis, sukuriant tiltą tarp jų. Dabar tai mažiau aktualu, nes ESM yra plačiai palaikomas.
• ESM: Standartizuota modulių sistema, kuri dabar yra pageidaujamas pasirinkimas tiek naršyklės, tiek serverio pusės programavimui.

Šiandien ESM sparčiai populiarėja dėl standartizacijos, našumo privalumų ir didėjančio natūralaus palaikymo. Tačiau CommonJS išlieka paplitęs esamuose Node.js projektuose, o AMD vis dar galima rasti senesnėse naršyklės programose.

Modulių rinkėjai (Bundlers): atotrūkio mažinimas

Modulių rinkėjai, tokie kaip Webpack, Rollup ir Parcel, atlieka lemiamą vaidmenį šiuolaikiniame JavaScript programavime. Jie:

• Sujungia modulius: Sujungia kelis JavaScript failus (ir kitus išteklius) į vieną ar kelis optimizuotus failus diegimui.
• Transpiliuoja kodą: Konvertuoja modernų JavaScript (įskaitant ESM) į kodą, kuris gali veikti senesnėse naršyklėse.
• Optimizuoja kodą: Atlieka optimizacijas, tokias kaip minifikavimas, „tree shaking“ ir kodo padalijimas, siekiant pagerinti našumą.
• Valdo priklausomybes: Automatizuoja priklausomybių išsprendimo ir įtraukimo procesą.

Net esant natūraliam ESM palaikymui naršyklėse ir Node.js, modulių rinkėjai išlieka vertingais įrankiais optimizuojant ir valdant sudėtingas JavaScript programas.

Tinkamos modulių sistemos pasirinkimas

„Geriausia“ modulių sistema priklauso nuo konkretaus projekto konteksto ir reikalavimų:

• Nauji projektai: ESM paprastai yra rekomenduojamas pasirinkimas naujiems projektams dėl standartizacijos, našumo privalumų ir didėjančio natūralaus palaikymo.
• Node.js projektai: CommonJS vis dar plačiai naudojamas esamuose Node.js projektuose, tačiau vis labiau rekomenduojama pereiti prie ESM. Node.js palaiko abi modulių sistemas, leisdama pasirinkti tą, kuri geriausiai atitinka jūsų poreikius, ar net naudoti jas kartu su dinamišku `import()`.
• Senesni naršyklių projektai: Senesniuose naršyklių projektuose gali būti naudojama AMD. Apsvarstykite galimybę pereiti prie ESM su modulių rinkėju, siekiant pagerinti našumą ir priežiūrą.
• Bibliotekos ir paketai: Bibliotekoms, skirtoms naudoti tiek naršyklės, tiek Node.js aplinkose, apsvarstykite galimybę publikuoti tiek CommonJS, tiek ESM versijas, kad maksimaliai padidintumėte suderinamumą. Daugelis įrankių tai atlieka automatiškai.

Praktiniai pavyzdžiai iš viso pasaulio

Štai pavyzdžiai, kaip modulių sistemos naudojamos skirtinguose kontekstuose visame pasaulyje:

• El. prekybos platforma Japonijoje: Didelė el. prekybos platforma gali naudoti ESM su React savo išorinei daliai (frontend), pasinaudodama „tree shaking“ galimybėmis, kad sumažintų paketų dydį ir pagerintų puslapio įkėlimo laiką Japonijos vartotojams. Vidinė dalis (backend), sukurta su Node.js, gali būti palaipsniui migruojama nuo CommonJS prie ESM.
• Finansinė programa Vokietijoje: Finansinė programa su griežtais saugumo reikalavimais gali naudoti Webpack savo moduliams surinkti, užtikrinant, kad visas kodas būtų tinkamai patikrintas ir optimizuotas prieš diegiant Vokietijos finansų įstaigoms. Programa gali naudoti ESM naujesniems komponentams ir CommonJS senesniems, labiau įsitvirtinusiems moduliams.
• Švietimo platforma Brazilijoje: Internetinė mokymosi platforma gali naudoti AMD (RequireJS) senesnėje kodo bazėje, kad valdytų asinchroninį modulių įkėlimą Brazilijos studentams. Platforma gali planuoti migraciją į ESM, naudojant modernią karkasą, pvz., Vue.js, siekiant pagerinti našumą ir programuotojų patirtį.
• Visame pasaulyje naudojamas bendradarbiavimo įrankis: Pasaulinis bendradarbiavimo įrankis gali naudoti ESM ir dinaminio `import()` derinį, kad įkeltų funkcijas pagal poreikį, pritaikant vartotojo patirtį pagal jų buvimo vietą ir kalbos nuostatas. Vidinės dalies (backend) API, sukurta su Node.js, vis dažniau naudoja ESM modulius.

Praktinės įžvalgos ir gerosios praktikos

Štai keletas praktinių įžvalgų ir geriausių praktikų dirbant su JavaScript modulių sistemomis:

• Pirmenybę teikite ESM: Naujiems projektams teikite pirmenybę ESM ir apsvarstykite galimybę migruoti esamus projektus į ESM.
• Naudokite modulių rinkėją: Net esant natūraliam ESM palaikymui, naudokite modulių rinkėją, pvz., Webpack, Rollup ar Parcel, optimizavimui ir priklausomybių valdymui.
• Teisingai konfigūruokite savo rinkėją: Užtikrinkite, kad jūsų rinkėjas būtų sukonfigūruotas teisingai tvarkyti ESM modulius ir atlikti „tree shaking“.
• Rašykite modulinį kodą: Projektuokite savo kodą atsižvelgdami į moduliškumą, skaidydami didelius komponentus į mažesnius, pakartotinai naudojamus modulius.
• Aiškiai deklaruokite priklausomybes: Aiškiai apibrėžkite kiekvieno modulio priklausomybes, kad pagerintumėte kodo aiškumą ir priežiūrą.
• Apsvarstykite galimybę naudoti TypeScript: TypeScript suteikia statinį tipizavimą ir geresnius įrankius, kurie gali dar labiau sustiprinti modulių sistemų teikiamą naudą.
• Sekite naujienas: Sekite naujausius pokyčius JavaScript modulių sistemų ir modulių rinkėjų srityje.
• Kruopščiai testuokite savo modulius: Naudokite vienetų testus (unit tests), kad patikrintumėte atskirų modulių elgseną.
• Dokumentuokite savo modulius: Pateikite aiškią ir glaustą kiekvieno modulio dokumentaciją, kad kitiems programuotojams būtų lengviau jį suprasti ir naudoti.
• Atsižvelkite į naršyklių suderinamumą: Naudokite įrankius, pvz., Babel, kad transpiliuotumėte savo kodą ir užtikrintumėte suderinamumą su senesnėmis naršyklėmis.

Išvada

JavaScript modulių sistemos nuėjo ilgą kelią nuo globalių kintamųjų laikų. CommonJS, AMD ir ESM atliko svarbų vaidmenį formuojant šiuolaikinę JavaScript aplinką. Nors dabar daugumai naujų projektų pirmenybė teikiama ESM, bet kuriam JavaScript programuotojui būtina suprasti šių sistemų istoriją ir evoliuciją. Taikydami moduliškumą ir naudodami tinkamus įrankius, galite kurti mastelį keičiančias, lengvai prižiūrimas ir našias JavaScript programas pasaulinei auditorijai.

Papildoma literatūra

• ECMAScript moduliai: MDN Web Docs
• Node.js moduliai: Node.js dokumentacija
• Webpack: Oficiali Webpack svetainė
• Rollup: Oficiali Rollup svetainė
• Parcel: Oficiali Parcel svetainė