JavaScript modulių „Tree Shaking“: Nenaudojamo kodo pašalinimas optimizuotam našumui

Nuolat besikeičiančiame žiniatinklio kūrimo pasaulyje našumas yra svarbiausias dalykas. Vartotojai tikisi greito įkėlimo laiko ir sklandžios patirties. Viena iš esminių technikų tai pasiekti yra JavaScript modulių „tree shaking“, dar žinomas kaip nenaudojamo kodo pašalinimas. Šis procesas analizuoja jūsų kodo bazę ir pašalina nenaudojamą kodą, todėl gaunami mažesni paketų dydžiai ir pagerinamas našumas.

Kas yra „Tree Shaking“?

„Tree shaking“ yra nenaudojamo kodo pašalinimo forma, kuri veikia atsekdama importo ir eksporto ryšius tarp modulių jūsų JavaScript programoje. Ji identifikuoja kodą, kuris niekada nėra realiai naudojamas, ir pašalina jį iš galutinio paketo. Terminas „tree shaking“ (medžio kratymas) kilo iš analogijos su medžio kratymu, siekiant nukratyti nudžiūvusius lapus (nenaudojamą kodą).

Skirtingai nuo tradicinių nenaudojamo kodo pašalinimo metodų, kurie veikia žemesniu lygiu (pvz., pašalinant nenaudojamas funkcijas viename faile), „tree shaking“ supranta visos jūsų programos struktūrą per jos modulių priklausomybes. Tai leidžia identifikuoti ir pašalinti ištisus modulius ar specifinius eksportus, kurie nėra naudojami niekur programoje.

Kodėl „Tree Shaking“ yra svarbus?

„Tree shaking“ siūlo keletą esminių privalumų šiuolaikiniam žiniatinklio kūrimui:

• Sumažintas paketo dydis: Pašalinus nenaudojamą kodą, „tree shaking“ žymiai sumažina jūsų JavaScript paketų dydį. Mažesni paketai lemia greitesnį atsisiuntimo laiką, ypač esant lėtesniam interneto ryšiui.
• Pagerintas našumas: Mažesni paketai reiškia mažiau kodo, kurį naršyklė turi apdoroti ir įvykdyti, todėl puslapiai įkeliami greičiau, o vartotojo patirtis tampa jautresnė.
• Geresnė kodo organizacija: „Tree shaking“ skatina programuotojus rašyti modulinį ir gerai struktūrizuotą kodą, todėl jį lengviau prižiūrėti ir suprasti.
• Pagerinta vartotojo patirtis: Greitesnis įkėlimo laikas ir pagerintas našumas virsta geresne bendra vartotojo patirtimi, o tai didina įsitraukimą ir pasitenkinimą.

Kaip veikia „Tree Shaking“?

„Tree shaking“ efektyvumas labai priklauso nuo ES modulių (ECMAScript modulių) naudojimo. ES moduliai naudoja import ir export sintaksę priklausomybėms tarp modulių apibrėžti. Šis aiškus priklausomybių deklaravimas leidžia modulių rinkikliams tiksliai atsekti kodo eigą ir identifikuoti nenaudojamą kodą.

Štai supaprastintas paaiškinimas, kaip paprastai veikia „tree shaking“:

1. Priklausomybių analizė: Modulių rinkiklis (pvz., Webpack, Rollup, Parcel) analizuoja import ir export teiginius jūsų kodo bazėje, kad sukurtų priklausomybių grafiką. Šis grafikas atspindi ryšius tarp skirtingų modulių.
2. Kodo atsekimas: Rinkiklis pradeda nuo jūsų programos įvesties taško ir atseka, kurie moduliai ir eksportai yra realiai naudojami. Jis seka importavimo grandines, kad nustatytų, kuris kodas yra pasiekiamas, o kuris ne.
3. Nenaudojamo kodo identifikavimas: Visi moduliai ar eksportai, kurie nėra pasiekiami iš įvesties taško, yra laikomi nenaudojamu kodu.
4. Kodo pašalinimas: Rinkiklis pašalina nenaudojamą kodą iš galutinio paketo.

Pavyzdys: Paprastas „Tree Shaking“

Apsvarstykite šį pavyzdį su dviem moduliais:

Modulis `math.js`:

export function add(a, b) {
  return a + b;
}

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

Modulis `app.js`:

import { add } from './math.js';

const result = add(5, 3);
console.log(result);

Šiame pavyzdyje `subtract` funkcija iš `math.js` niekada nėra naudojama `app.js`. Kai „tree shaking“ yra įjungtas, modulių rinkiklis pašalins `subtract` funkciją iš galutinio paketo, todėl gausime mažesnį ir optimizuotesnį rezultatą.

Populiarūs modulių rinkikliai ir „Tree Shaking“

Keletas populiarių modulių rinkiklių palaiko „tree shaking“. Štai keletas dažniausiai naudojamų:

Webpack

Webpack yra galingas ir labai konfigūruojamas modulių rinkiklis. „Tree shaking“ naudojant Webpack reikalauja naudoti ES modulius ir įjungti optimizavimo funkcijas.

Konfigūracija:

Norint įjungti „tree shaking“ naudojant Webpack, jums reikia:

• Naudoti ES modulius (import ir export).
• Nustatyti mode į production savo Webpack konfigūracijoje. Tai įjungia įvairias optimizacijas, įskaitant „tree shaking“.
• Užtikrinti, kad jūsų kodas nebūtų transpiliuojamas taip, kad tai trukdytų „tree shaking“ (pvz., naudojant CommonJS modulius).

Štai paprastas Webpack konfigūracijos pavyzdys:

module.exports = {
  mode: 'production',
  entry: './src/index.js',
  output: {
    filename: 'bundle.js',
    path: path.resolve(__dirname, 'dist'),
  },
};

Pavyzdys:

Apsvarstykite biblioteką su keliomis funkcijomis, tačiau jūsų programoje naudojama tik viena. Webpack, sukonfigūruotas gamybai (production), automatiškai pašalins nenaudojamas funkcijas, sumažindamas galutinio paketo dydį.

Rollup

Rollup yra modulių rinkiklis, specialiai sukurtas JavaScript bibliotekoms kurti. Jis puikiai atlieka „tree shaking“ ir sukuria itin optimizuotus paketus.

Konfigūracija:

Rollup automatiškai atlieka „tree shaking“, kai naudojami ES moduliai. Paprastai nereikia nieko specialiai konfigūruoti, kad jį įjungtumėte.

Štai paprastas Rollup konfigūracijos pavyzdys:

export default {
  input: 'src/index.js',
  output: {
    file: 'dist/bundle.js',
    format: 'es',
  },
};

Pavyzdys:

Rollup stiprybė slypi optimizuotų bibliotekų kūrime. Jei kuriate komponentų biblioteką, Rollup užtikrins, kad į galutinį vartotojo programos paketą būtų įtraukti tik tie komponentai, kuriuos programa naudoja.

Parcel

Parcel yra nulinės konfigūracijos modulių rinkiklis, siekiantis būti lengvai naudojamas ir greitas. Jis automatiškai atlieka „tree shaking“, nereikalaudamas jokios specialios konfigūracijos.

Konfigūracija:

Parcel atlieka „tree shaking“ automatiškai. Jūs tiesiog nurodote jam savo įvesties tašką, o jis pasirūpina visa kita.

Pavyzdys:

Parcel puikiai tinka greitam prototipų kūrimui ir mažesniems projektams. Jo automatinis „tree shaking“ užtikrina, kad net su minimalia konfigūracija jūsų paketai būtų optimizuoti.

Geriausios praktikos efektyviam „Tree Shaking“

Nors modulių rinkikliai gali automatiškai atlikti „tree shaking“, yra keletas geriausių praktikų, kurių galite laikytis, kad maksimaliai padidintumėte jo efektyvumą:

• Naudokite ES modulius: Kaip minėta anksčiau, „tree shaking“ priklauso nuo ES modulių import ir export sintaksės. Venkite naudoti CommonJS modulius (require), jei norite pasinaudoti „tree shaking“ privalumais.
• Venkite šalutinių poveikių: Šalutiniai poveikiai yra operacijos, kurios modifikuoja kažką už funkcijos apimties ribų. Pavyzdžiui, globalių kintamųjų modifikavimas ar API iškvietos. Šalutiniai poveikiai gali sutrukdyti „tree shaking“, nes rinkiklis gali nesugebėti nustatyti, ar funkcija yra tikrai nenaudojama, jei ji turi šalutinių poveikių.
• Rašykite grynasiąsias funkcijas: Grynosios funkcijos yra funkcijos, kurios visada grąžina tą patį rezultatą tiems patiems įvesties duomenims ir neturi šalutinių poveikių. Grynąsias funkcijas rinkikliui lengviau analizuoti ir optimizuoti.
• Minimizuokite globalią apimtį: Venkite apibrėžti kintamuosius ir funkcijas globalioje apimtyje. Dėl to rinkikliui sunkiau sekti priklausomybes ir identifikuoti nenaudojamą kodą.
• Naudokite linterį: Linteris gali padėti jums nustatyti galimas problemas, kurios gali trukdyti „tree shaking“, pavyzdžiui, nenaudojamus kintamuosius ar šalutinius poveikius. Įrankiai, tokie kaip ESLint, gali būti sukonfigūruoti su taisyklėmis, kurios užtikrina geriausias „tree shaking“ praktikas.
• Kodo skaidymas: Derinkite „tree shaking“ su kodo skaidymu, kad dar labiau optimizuotumėte savo programos našumą. Kodo skaidymas padalija jūsų programą į mažesnes dalis, kurias galima įkelti pagal poreikį, taip sumažinant pradinį įkėlimo laiką.
• Analizuokite savo paketus: Naudokite įrankius, tokius kaip Webpack Bundle Analyzer, kad vizualizuotumėte savo paketų turinį ir nustatytumėte optimizavimo sritis. Tai gali padėti suprasti, kaip veikia „tree shaking“, ir identifikuoti galimas problemas.

Pavyzdys: Šalutinių poveikių vengimas

Apsvarstykite šį pavyzdį, parodantį, kaip šalutiniai poveikiai gali sutrukdyti „tree shaking“:

Modulis `utility.js`:

let counter = 0;

export function increment() {
  counter++;
  console.log('Counter incremented:', counter);
}

export function getValue() {
  return counter;
}

Modulis `app.js`:

//import { increment } from './utility.js';

console.log('App started');

Net jei `increment` yra užkomentuota `app.js` (tai reiškia, kad ji nėra tiesiogiai naudojama), rinkiklis vis tiek gali įtraukti `utility.js` į galutinį paketą, nes `increment` funkcija modifikuoja globalų kintamąjį `counter` (šalutinis poveikis). Norint įjungti „tree shaking“ šiame scenarijuje, pertvarkykite kodą, kad išvengtumėte šalutinių poveikių, pavyzdžiui, grąžindami padidintą vertę, o ne modifikuodami globalų kintamąjį.

Dažniausios klaidos ir kaip jų išvengti

Nors „tree shaking“ yra galinga technika, yra keletas dažnų klaidų, kurios gali sutrukdyti jai veikti efektyviai:

• CommonJS modulių naudojimas: Kaip minėta anksčiau, „tree shaking“ priklauso nuo ES modulių. Jei naudojate CommonJS modulius (require), „tree shaking“ neveiks. Konvertuokite savo kodą į ES modulius, kad galėtumėte pasinaudoti „tree shaking“ privalumais.
• Neteisinga modulio konfigūracija: Užtikrinkite, kad jūsų modulių rinkiklis yra tinkamai sukonfigūruotas „tree shaking“ atlikti. Tai gali apimti mode nustatymą į production Webpack atveju arba užtikrinimą, kad naudojate teisingą konfigūraciją Rollup ar Parcel.
• Transpiliatoriaus, kuris neleidžia atlikti „tree shaking“, naudojimas: Kai kurie transpiliatoriai gali konvertuoti jūsų ES modulius į CommonJS modulius, o tai neleidžia atlikti „tree shaking“. Užtikrinkite, kad jūsų transpiliatorius yra sukonfigūruotas išsaugoti ES modulius.
• Pasikliavimas dinaminiais importais be tinkamo tvarkymo: Nors dinaminiai importai (import()) gali būti naudingi kodo skaidymui, jie taip pat gali apsunkinti rinkiklio galimybę nustatyti, kuris kodas yra naudojamas. Užtikrinkite, kad teisingai tvarkote dinaminius importus ir suteikiate pakankamai informacijos rinkikliui, kad jis galėtų atlikti „tree shaking“.
• Atsitiktinis tik kūrimui skirto kodo įtraukimas: Kartais tik kūrimui skirtas kodas (pvz., registravimo teiginiai, derinimo įrankiai) gali netyčia patekti į gamybos paketą, padidindamas jo dydį. Naudokite išankstinio apdorojimo direktyvas arba aplinkos kintamuosius, kad pašalintumėte tik kūrimui skirtą kodą iš gamybos versijos.

Pavyzdys: Neteisingas transpiliavimas

Apsvarstykite scenarijų, kai naudojate Babel savo kodui transpiliuoti. Jei jūsų Babel konfigūracijoje yra papildinys ar išankstinis nustatymas, kuris transformuoja ES modulius į CommonJS modulius, „tree shaking“ bus išjungtas. Turite užtikrinti, kad jūsų Babel konfigūracija išsaugo ES modulius, kad rinkiklis galėtų efektyviai atlikti „tree shaking“.

„Tree Shaking“ ir kodo skaidymas: Galingas derinys

Derinant „tree shaking“ su kodo skaidymu, galima žymiai pagerinti jūsų programos našumą. Kodo skaidymas apima jūsų programos padalijimą į mažesnes dalis, kurias galima įkelti pagal poreikį. Tai sumažina pradinį įkėlimo laiką ir pagerina vartotojo patirtį.

Naudojant kartu, „tree shaking“ ir kodo skaidymas gali suteikti šiuos privalumus:

• Sumažintas pradinis įkėlimo laikas: Kodo skaidymas leidžia įkelti tik tą kodą, kuris būtinas pradiniam vaizdui, taip sumažinant pradinį įkėlimo laiką.
• Pagerintas našumas: „Tree shaking“ užtikrina, kad kiekvienoje kodo dalyje yra tik tas kodas, kuris yra realiai naudojamas, dar labiau sumažinant paketo dydį ir gerinant našumą.
• Geresnė vartotojo patirtis: Greitesnis įkėlimo laikas ir pagerintas našumas virsta geresne bendra vartotojo patirtimi.

Modulių rinkikliai, tokie kaip Webpack ir Parcel, turi integruotą kodo skaidymo palaikymą. Galite naudoti technikas, tokias kaip dinaminiai importai ir maršrutu pagrįstas kodo skaidymas, kad padalintumėte savo programą į mažesnes dalis.

Pažangios „Tree Shaking“ technikos

Be pagrindinių „tree shaking“ principų, yra keletas pažangių technikų, kurias galite naudoti norėdami dar labiau optimizuoti savo paketus:

• Apimties iškėlimas (Scope Hoisting): Apimties iškėlimas (taip pat žinomas kaip modulių sujungimas) yra technika, kuri sujungia kelis modulius į vieną apimtį, sumažindama funkcijų iškvietimų pridėtines išlaidas ir pagerindama našumą.
• Nenaudojamo kodo įterpimas: Nenaudojamo kodo įterpimas apima kodo, kuris niekada nenaudojamas, įterpimą į jūsų programą, siekiant patikrinti „tree shaking“ efektyvumą. Tai gali padėti nustatyti sritis, kuriose „tree shaking“ neveikia taip, kaip tikėtasi.
• Individualūs „Tree Shaking“ papildiniai: Galite sukurti individualius „tree shaking“ papildinius modulių rinkikliams, kad tvarkytumėte specifinius scenarijus arba optimizuotumėte kodą taip, kaip nepalaiko numatytieji „tree shaking“ algoritmai.
• `sideEffects` žymės naudojimas `package.json`: `sideEffects` žymė jūsų `package.json` faile gali būti naudojama informuoti rinkiklį, kurie failai jūsų bibliotekoje turi šalutinių poveikių. Tai leidžia rinkikliui saugiai pašalinti failus, kurie neturi šalutinių poveikių, net jei jie yra importuoti, bet nenaudojami. Tai ypač naudinga bibliotekoms, kuriose yra CSS failų ar kitų išteklių su šalutiniais poveikiais.

„Tree Shaking“ efektyvumo analizė

Svarbu analizuoti „tree shaking“ efektyvumą, siekiant užtikrinti, kad jis veikia taip, kaip tikėtasi. Keletas įrankių gali padėti jums analizuoti savo paketus ir nustatyti optimizavimo sritis:

• Webpack Bundle Analyzer: Šis įrankis suteikia vizualų jūsų paketo turinio vaizdą, leidžiantį pamatyti, kurie moduliai užima daugiausiai vietos, ir identifikuoti bet kokį nenaudojamą kodą.
• Source Map Explorer: Šis įrankis analizuoja jūsų šaltinio žemėlapius (source maps), kad nustatytų pradinį kodą, kuris prisideda prie paketo dydžio.
• Paketų dydžio palyginimo įrankiai: Šie įrankiai leidžia palyginti jūsų paketų dydį prieš ir po „tree shaking“, kad pamatytumėte, kiek vietos buvo sutaupyta.

Analizuodami savo paketus, galite nustatyti galimas problemas ir patobulinti savo „tree shaking“ konfigūraciją, kad pasiektumėte optimalių rezultatų.

„Tree Shaking“ skirtingose JavaScript karkasuose

„Tree shaking“ įgyvendinimas ir efektyvumas gali skirtis priklausomai nuo naudojamo JavaScript karkaso. Štai trumpa apžvalga, kaip „tree shaking“ veikia kai kuriuose populiariuose karkasuose:

React

React remiasi modulių rinkikliais, tokiais kaip Webpack ar Parcel, atliekant „tree shaking“. Naudodami ES modulius ir tinkamai sukonfigūravę savo rinkiklį, galite efektyviai atlikti „tree shaking“ savo React komponentams ir priklausomybėms.

Angular

Angular kūrimo procese „tree shaking“ yra įtrauktas pagal nutylėjimą. Angular CLI naudoja Terser JavaScript analizatorių ir manipuliatorių, kad pašalintų nenaudojamą kodą iš jūsų programos.

Vue.js

Vue.js taip pat remiasi modulių rinkikliais atliekant „tree shaking“. Naudodami ES modulius ir tinkamai sukonfigūravę savo rinkiklį, galite atlikti „tree shaking“ savo Vue komponentams ir priklausomybėms.

„Tree Shaking“ ateitis

„Tree shaking“ yra nuolat besivystanti technika. Tobulėjant JavaScript ir atsirandant naujiems modulių rinkikliams bei kūrimo įrankiams, galime tikėtis tolesnių „tree shaking“ algoritmų ir technikų patobulinimų.

Keletas galimų ateities tendencijų „tree shaking“ srityje:

• Patobulinta statinė analizė: Sudėtingesnės statinės analizės technikos galėtų leisti rinkikliams identifikuoti ir pašalinti dar daugiau nenaudojamo kodo.
• Dinaminis „Tree Shaking“: Dinaminis „tree shaking“ galėtų leisti rinkikliams pašalinti kodą vykdymo metu, atsižvelgiant į vartotojo sąveikas ir programos būseną.
• Integracija su dirbtiniu intelektu / mašininiu mokymusi: Dirbtinis intelektas ir mašininis mokymasis galėtų būti naudojami analizuoti kodo šablonus ir prognozuoti, kuris kodas greičiausiai bus nenaudojamas, taip dar labiau pagerinant „tree shaking“ efektyvumą.

Išvada

JavaScript modulių „tree shaking“ yra esminė technika, skirta optimizuoti žiniatinklio programų našumą. Pašalindamas nenaudojamą kodą ir sumažindamas paketų dydžius, „tree shaking“ gali žymiai pagerinti įkėlimo laiką ir vartotojo patirtį. Suprasdami „tree shaking“ principus, laikydamiesi geriausių praktikų ir naudodami tinkamus įrankius, galite užtikrinti, kad jūsų programos būtų kuo efektyvesnės ir našesnės.

Naudokite ES modulius, venkite šalutinių poveikių ir reguliariai analizuokite savo paketus, kad maksimaliai išnaudotumėte „tree shaking“ privalumus. Toliau tobulėjant žiniatinklio kūrimui, „tree shaking“ išliks gyvybiškai svarbiu įrankiu kuriant našias žiniatinklio programas.

Šis vadovas pateikia išsamią „tree shaking“ apžvalgą, tačiau nepamirškite pasikonsultuoti su konkretaus modulių rinkiklio ir JavaScript karkaso dokumentacija, kad gautumėte išsamesnės informacijos ir konfigūravimo instrukcijų. Sėkmingo kodavimo!