JavaScript binārā AST kodēšana: ātrāka moduļu parsēšana un ielāde

Mūžīgi mainīgajā tīmekļa izstrādes ainavā veiktspēja ir vissvarīgākā. Lietotāji visā pasaulē sagaida tūlītējus ielādes laikus un netraucētu mijiedarbību. Viens no kritiskajiem vājajiem posmiem modernajās tīmekļa lietotnēs ir JavaScript parsēšana un ielāde. Jo lielāka un sarežģītāka ir kodu bāze, jo vairāk laika pārlūkprogramma pavada, pārvēršot JavaScript pirmkodu izpildāmā formātā. Binārā AST kodēšana ir tehnika, kas izstrādāta, lai ievērojami uzlabotu šo procesu, nodrošinot ātrākus ielādes laikus un labāku lietotāja pieredzi. Šajā bloga ierakstā mēs iedziļināsimies binārās AST kodēšanas detaļās, izpētot tās priekšrocības, ieviešanu un potenciālo ietekmi uz tīmekļa veiktspēju globālai auditorijai.

Kas ir abstraktās sintakses koks (AST)?

Pirms iedziļināmies binārajā AST, ir svarīgi saprast, kas ir abstraktās sintakses koks. Kad JavaScript dzinējs (piemēram, V8 pārlūkprogrammā Chrome, SpiderMonkey pārlūkprogrammā Firefox vai JavaScriptCore pārlūkprogrammā Safari) sastopas ar JavaScript kodu, tas vispirms parsē kodu un pārveido to par AST. AST ir koka veida attēlojums koda struktūrai, kas atspoguļo attiecības starp dažādām koda daļām, piemēram, funkcijām, mainīgajiem, operatoriem un priekšrakstiem.

Iedomājieties to šādi: jums ir teikums: "Ātra, brūna lapsa lec pāri slinkam sunim." Šī teikuma AST to sadalītu atsevišķos komponentos: teikuma priekšmets (ātra, brūna lapsa), izteicējs (lec) un objekts (pāri slinkam sunim), un pēc tam tos tālāk sadalītu īpašības vārdos, artikulos un lietvārdos. Līdzīgi AST attēlo JavaScript kodu strukturētā un hierarhiskā veidā, kas dzinējam atvieglo tā saprašanu un apstrādi.

Tradicionālais JavaScript parsēšanas un ielādes process

Tradicionāli JavaScript parsēšanas un ielādes process ietver šādus soļus:

1. JavaScript pirmkoda lejupielāde: Pārlūkprogramma iegūst JavaScript failus no servera.
2. Parsēšana: JavaScript dzinējs parsē pirmkodu un izveido AST. Šis bieži ir laikietilpīgākais solis.
3. Kompilēšana: AST tiek kompilēts baitkodā vai mašīnkodā, ko dzinējs var izpildīt.
4. Izpilde: Baitkods vai mašīnkods tiek izpildīts.

Parsēšanas solis var būt būtisks vājais posms, īpaši lieliem JavaScript failiem. Katru reizi, kad pārlūkprogramma sastopas ar JavaScript kodu, tai ir jāveic šis process, pat ja kods nav mainījies. Šeit spēlē ienāk binārā AST kodēšana.

Iepazīstinām ar bināro AST kodēšanu

Binārā AST kodēšana ir tehnika, kas ļauj JavaScript dzinējiem saglabāt AST binārā formātā. Šo bināro formātu var kešot un atkārtoti izmantot dažādās sesijās, novēršot nepieciešamību katru reizi, kad lapa tiek ielādēta, atkārtoti parsēt JavaScript kodu.

Lūk, kā tas darbojas:

1. Sākotnējā parsēšana: Pirmo reizi, kad pārlūkprogramma sastopas ar JavaScript failu, tā parsē kodu un izveido AST, tāpat kā tradicionālajā procesā.
2. Binārā kodēšana: Pēc tam AST tiek kodēts binārā formātā. Šis binārais formāts ir ievērojami mazāks nekā sākotnējais JavaScript pirmkods un ir optimizēts arī ātrākai ielādei.
3. Kešošana: Binārais AST tiek kešots pārlūkprogrammas kešatmiņā vai diskā.
4. Nākamās ielādes: Kad pārlūkprogramma atkal sastopas ar to pašu JavaScript failu, tā var tieši ielādēt bināro AST no kešatmiņas, apejot parsēšanas soli.
5. Dekodēšana: Binārais AST tiek atkodēts atpakaļ AST attēlojumā, ko JavaScript dzinējs var saprast.
6. Kompilēšana un izpilde: Dzinējs turpina kompilēšanu un izpildi kā parasti.

Izlaižot parsēšanas soli, binārā AST kodēšana var ievērojami samazināt JavaScript failu ielādes laiku, īpaši lielām un sarežģītām kodu bāzēm. Tas tieši nozīmē uzlabotu vietnes veiktspēju un labāku lietotāja pieredzi.

Binārās AST kodēšanas priekšrocības

Binārās AST kodēšanas priekšrocības ir daudzskaitlīgas un ietekmīgas:

• Ātrāki ielādes laiki: Novēršot nepieciešamību atkārtoti parsēt JavaScript kodu, binārā AST kodēšana var ievērojami samazināt tīmekļa lapu ielādes laiku. Tas ir īpaši noderīgi lietotājiem ar lēnāku interneta savienojumu vai mobilajām ierīcēm.
• Samazināta CPU izmantošana: JavaScript koda parsēšana ir CPU ietilpīgs process. Kešojot bināro AST, binārā AST kodēšana samazina parsēšanai veltīto CPU laiku, atbrīvojot resursus citiem uzdevumiem.
• Uzlabots akumulatora darbības laiks: Samazināta CPU izmantošana nozīmē arī uzlabotu akumulatora darbības laiku, īpaši mobilajās ierīcēs.
• Labāka lietotāja pieredze: Ātrāki ielādes laiki un samazināta CPU izmantošana nodrošina plūdenāku un atsaucīgāku lietotāja pieredzi.
• Uzlabota SEO: Vietnes ātrums ir meklētājprogrammu ranžēšanas faktors. Ātrāki ielādes laiki var uzlabot vietnes pozīciju meklētājprogrammās.
• Samazināta datu pārraide: Binārie AST parasti ir mazāki nekā sākotnējais JavaScript kods, kas noved pie samazinātas datu pārraides un zemākām joslas platuma izmaksām.

Ieviešana un atbalsts

Vairāki JavaScript dzinēji un rīki tagad atbalsta bināro AST kodēšanu. Viens no spilgtākajiem piemēriem ir V8, JavaScript dzinējs, ko izmanto Chrome un Node.js. V8 jau vairākus gadus eksperimentē un ievieš bināro AST kešošanu, un tagad tā ir standarta funkcija modernajās Chrome versijās.

V8 ieviešana: V8 ieviešana ietver AST serializēšanu binārā formātā un tā glabāšanu pārlūkprogrammas kešatmiņā. Kad tas pats skripts tiek sastapts vēlreiz, V8 var deserializēt bināro AST tieši no kešatmiņas, izvairoties no atkārtotas parsēšanas. V8 ietver arī mehānismus kešotā binārā AST anulēšanai, kad skripts mainās, nodrošinot, ka pārlūkprogramma vienmēr izmanto jaunāko koda versiju.

Citi dzinēji: Citi JavaScript dzinēji, piemēram, SpiderMonkey (Firefox) un JavaScriptCore (Safari), arī pēta vai ievieš līdzīgas tehnikas, lai uzlabotu parsēšanas veiktspēju. Konkrētās ieviešanas detaļas var atšķirties, bet pamatprincips paliek nemainīgs: AST kešošana binārā formātā, lai izvairītos no atkārtotas parsēšanas.

Rīki un ietvari: Daži veidošanas rīki un ietvari arī var izmantot bināro AST kodēšanu. Piemēram, daži komplektētāji var iepriekš kompilēt JavaScript kodu un ģenerēt bināro AST, ko pārlūkprogramma var tieši ielādēt. Tas var vēl vairāk uzlabot ielādes laikus, pārnesot parsēšanas slogu no pārlūkprogrammas uz veidošanas procesu.

Praktiski piemēri un lietošanas gadījumi

Apskatīsim dažus praktiskus piemērus, lai ilustrētu binārās AST kodēšanas priekšrocības:

• Lielas vienas lapas lietotnes (SPA): SPA bieži ir lielas JavaScript kodu bāzes. Binārā AST kodēšana var ievērojami samazināt šo lietotņu sākotnējo ielādes laiku, nodrošinot labāku lietotāja pieredzi. Iedomājieties sarežģītu e-komercijas lietotni ar tūkstošiem JavaScript koda rindu. Izmantojot bināro AST kodēšanu, sākotnējo ielādes laiku var samazināt no vairākām sekundēm līdz dažiem simtiem milisekunžu, padarot lietotni daudz atsaucīgāku.
• Vietnes ar intensīvu JavaScript lietojumu: Vietnes, kas intensīvi izmanto JavaScript interaktīvām funkcijām, piemēram, tiešsaistes spēles vai datu vizualizācijas, arī var gūt labumu no binārās AST kodēšanas. Ātrāki ielādes laiki var uzlabot šo funkciju veiktspēju un padarīt vietni patīkamāku lietošanai. Apsveriet ziņu vietni, kas izmanto JavaScript, lai attēlotu interaktīvas diagrammas un grafikus. Izmantojot bināro AST kodēšanu, vietne var nodrošināt, ka šīs diagrammas un grafiki ielādējas ātri, pat ar lēnāku interneta savienojumu.
• Progresīvās tīmekļa lietotnes (PWA): PWA ir izstrādātas, lai būtu ātras un uzticamas. Binārā AST kodēšana var palīdzēt PWA sasniegt šos mērķus, samazinot JavaScript koda ielādes laiku un uzlabojot vispārējo veiktspēju. PWA kešošanas mehānismi labi sader ar bināro AST kodēšanu, lai nodrošinātu bezsaistes iespējas un tūlītēju ielādes pieredzi.
• Mobilās vietnes: Lietotājiem mobilajās ierīcēs bieži ir lēnāks interneta savienojums un mazāk jaudīga aparatūra. Binārā AST kodēšana var palīdzēt uzlabot mobilo vietņu veiktspēju, samazinot JavaScript koda ielādes laiku un minimizējot CPU izmantošanu. Tas ir īpaši svarīgi reģionos, kur mobilā interneta piekļuve ir izplatīta. Tādās valstīs kā Indija vai Nigērija, kur daudzi lietotāji internetu galvenokārt izmanto, izmantojot mobilās ierīces, vietņu veiktspējas optimizēšana ar tādām tehnikām kā binārā AST kodēšana var radīt būtisku atšķirību.

Apsvērumi un iespējamie trūkumi

Lai gan binārā AST kodēšana piedāvā ievērojamas priekšrocības, ir arī daži apsvērumi un iespējamie trūkumi, kas jāpatur prātā:

• Ieviešanas sarežģītība: Binārās AST kodēšanas ieviešana var būt sarežģīta, īpaši JavaScript dzinējiem. Tā prasa rūpīgu serializācijas, deserializācijas, kešošanas un anulēšanas stratēģiju apsvēršanu.
• Palielināta atmiņas izmantošana: Binārā AST kešošana var palielināt atmiņas izmantošanu, īpaši lieliem JavaScript failiem. Tomēr ātrāku ielādes laiku un samazinātas CPU izmantošanas priekšrocības parasti atsver šo trūkumu.
• Saderības problēmas: Vecākas pārlūkprogrammas var neatbalstīt bināro AST kodēšanu. Ir svarīgi nodrošināt, ka vietne vai lietotne joprojām darbojas vecākās pārlūkprogrammās, pat ja tās negūst labumu no binārās AST kodēšanas. Progresīvās uzlabošanas tehnikas var izmantot, lai nodrošinātu pamata pieredzi vecākām pārlūkprogrammām, vienlaikus izmantojot binārās AST kodēšanas priekšrocības jaunākās pārlūkprogrammās.
• Drošības apsvērumi: Lai gan parasti to neuzskata par būtisku draudu, nepareiza binārās AST apstrādes ieviešana potenciāli varētu radīt drošības ievainojamības. Rūpīga validācija un drošības auditi ir būtiski.

Praktiskas atziņas izstrādātājiem

Lūk, dažas praktiskas atziņas izstrādātājiem, kuri vēlas izmantot bināro AST kodēšanu:

• Sekojiet līdzi pārlūkprogrammu atjauninājumiem: Nodrošiniet, ka jūs mērķējat uz modernām pārlūkprogrammām, kas atbalsta bināro AST kodēšanu. Šī funkcija kļūst arvien izplatītāka jaunākajās Chrome, Firefox un Safari versijās.
• Izmantojiet modernus veidošanas rīkus: Izmantojiet veidošanas rīkus un komplektētājus, kas var optimizēt JavaScript kodu binārajai AST kodēšanai. Daži rīki var iepriekš kompilēt kodu un ģenerēt bināros AST veidošanas procesa laikā.
• Optimizējiet JavaScript kodu: Rakstiet efektīvu un labi strukturētu JavaScript kodu. Tas var uzlabot parsēšanas veiktspēju un samazināt binārā AST lielumu.
• Pārraugiet veiktspēju: Izmantojiet veiktspējas uzraudzības rīkus, lai sekotu JavaScript failu ielādes laikam un identificētu potenciālos vājos posmus. Tas var palīdzēt novērtēt binārās AST kodēšanas ietekmi un noteikt jomas turpmākai optimizācijai. Rīki, piemēram, Google PageSpeed Insights un WebPageTest, var sniegt vērtīgas atziņas.
• Testējiet uz dažādām ierīcēm un tīkliem: Testējiet savu vietni vai lietotni uz dažādām ierīcēm un tīkla apstākļiem, lai nodrošinātu, ka tā labi darbojas visiem lietotājiem, neatkarīgi no viņu atrašanās vietas vai ierīces. Tas ir īpaši svarīgi lietotājiem jaunattīstības valstīs, kur interneta piekļuve var būt ierobežota.

JavaScript veiktspējas nākotne

Binārā AST kodēšana ir tikai viena no daudzajām tehnikām, kas tiek izstrādātas, lai uzlabotu JavaScript veiktspēju. Citas daudzsološas pieejas ietver:

• WebAssembly (Wasm): WebAssembly ir binārs instrukciju formāts, kas ļauj izstrādātājiem pārlūkprogrammā palaist kodu, kas rakstīts citās valodās, piemēram, C++ un Rust, gandrīz natīvā ātrumā. WebAssembly var izmantot, lai ieviestu veiktspējai kritiskas tīmekļa lietotņu daļas, piemēram, grafikas renderēšanu un spēļu loģiku.
• JavaScript optimizācijas tehnikas: Tiek veikti nepārtraukti uzlabojumi JavaScript dzinējos, lai optimizētu parsēšanu, kompilēšanu un izpildi. Šīs optimizācijas var ievērojami uzlabot JavaScript koda veiktspēju, neprasot nekādas izmaiņas pašā kodā.
• HTTP/3: HTTP/3 ir nākamās paaudzes HTTP protokols. Tas izmanto QUIC transporta protokolu, kas nodrošina labāku veiktspēju un uzticamību nekā TCP, īpaši mobilajos tīklos.

Noslēgums

JavaScript binārā AST kodēšana ir spēcīga tehnika tīmekļa lietotņu veiktspējas uzlabošanai, ievērojami samazinot moduļu parsēšanas un ielādes laikus. Kešojot AST binārā formātā, pārlūkprogrammas var izvairīties no JavaScript koda atkārtotas parsēšanas, kas noved pie ātrākiem ielādes laikiem, samazinātas CPU izmantošanas un labākas lietotāja pieredzes globālai auditorijai. Tā kā JavaScript dzinēji turpina attīstīties un atbalstīt bināro AST kodēšanu, izstrādātājiem vajadzētu pieņemt šo tehniku, lai optimizētu savu vietņu un lietotņu veiktspēju. Esot informētiem par jaunākajiem sasniegumiem JavaScript veiktspējas jomā un ieviešot labāko praksi, izstrādātāji var nodrošināt, ka viņu vietnes un lietotnes sniedz ātru un netraucētu pieredzi lietotājiem visā pasaulē. Globālā ietekme no ātrākiem ielādes laikiem ir nozīmīga, īpaši reģionos ar ierobežotu joslas platumu vai vecākām ierīcēm. Binārās AST kodēšanas pieņemšana kopā ar citām optimizācijas tehnikām palīdz radīt iekļaujošāku un pieejamāku tīmekli ikvienam.