JavaScript moduļu sistēmas: ESM, CommonJS un AMD evolūcija

JavaScript evolūcija ir nesaraujami saistīta ar tā moduļu sistēmām. Tā kā JavaScript projektu sarežģītība pieauga, nepieciešamība pēc strukturēta veida, kā organizēt un koplietot kodu, kļuva par vissvarīgāko. Tas noveda pie dažādu moduļu sistēmu izstrādes, katrai no tām ar savām stiprajām un vājajām pusēm. Izpratne par šīm sistēmām ir būtiska jebkuram JavaScript izstrādātājam, kura mērķis ir veidot mērogojamas un uzturamas lietojumprogrammas.

Kāpēc moduļu sistēmas ir svarīgas

Pirms moduļu sistēmām JavaScript kods bieži tika rakstīts kā globālo mainīgo virkne, kas noveda pie:

• Nosaukumu konflikti: Dažādi skripti varēja nejauši izmantot vienādus mainīgo nosaukumus, izraisot neparedzētu darbību.
• Koda organizācija: Bija grūti organizēt kodu loģiskās vienībās, padarot to grūti saprotamu un uzturamu.
• Atkarību pārvaldība: Atkarību izsekošana un pārvaldība starp dažādām koda daļām bija manuāls un kļūdām pakļauts process.
• Drošības apsvērumi: Globālā tvēruma (scope) mainīgajiem varēja viegli piekļūt un tos modificēt, radot riskus.

Moduļu sistēmas risina šīs problēmas, nodrošinot veidu, kā iekapsulēt kodu atkārtoti lietojamās vienībās, skaidri deklarēt atkarības un pārvaldīt šo vienību ielādi un izpildi.

Galvenie spēlētāji: CommonJS, AMD un ESM

Trīs galvenās moduļu sistēmas ir veidojušas JavaScript ainavu: CommonJS, AMD un ESM (ECMAScript moduļi). Iedziļināsimies katrā no tām.

CommonJS

Izcelsme: Servera puses JavaScript (Node.js)

Galvenais lietojums: Servera puses izstrāde, lai gan apvienotāji (bundlers) ļauj to izmantot arī pārlūkprogrammā.

Galvenās iezīmes:

• Sinhronā ielāde: Moduļi tiek ielādēti un izpildīti sinhroni.
• require() un module.exports: Šie ir galvenie mehānismi moduļu importēšanai un eksportēšanai.

Piemērs:

// 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)); // Izvade: 5 console.log(math.subtract(5, 2)); // Izvade: 3

Priekšrocības:

• Vienkārša sintakse: Viegli saprotama un lietojama, īpaši izstrādātājiem, kas pāriet no citām valodām.
• Plaša izplatība Node.js vidē: Daudzus gadus tas bija de facto standarts servera puses JavaScript izstrādē.

Trūkumi:

• Sinhronā ielāde: Nav ideāli piemērota pārlūkprogrammu vidēm, kur tīkla latentums var būtiski ietekmēt veiktspēju. Sinhronā ielāde var bloķēt galveno pavedienu, radot sliktu lietotāja pieredzi.
• Nav dabiski atbalstīta pārlūkprogrammās: Lai to izmantotu pārlūkprogrammā, ir nepieciešams apvienotājs (piem., Webpack, Browserify).

AMD (Asinhronā moduļu definīcija)

Izcelsme: Pārlūkprogrammas puses JavaScript

Galvenais lietojums: Pārlūkprogrammas puses izstrāde, īpaši liela mēroga lietojumprogrammām.

Galvenās iezīmes:

• Asinhronā ielāde: Moduļi tiek ielādēti un izpildīti asinhroni, novēršot galvenā pavediena bloķēšanu.
• define() un require(): Šīs funkcijas tiek izmantotas, lai definētu moduļus un to atkarības.
• Atkarību masīvi: Moduļi skaidri deklarē savas atkarības masīva veidā.

Piemērs (izmantojot 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)); // Izvade: 5 console.log(math.subtract(5, 2)); // Izvade: 3 });

Priekšrocības:

• Asinhronā ielāde: Uzlabo veiktspēju pārlūkprogrammā, novēršot bloķēšanu.
• Labi apstrādā atkarības: Skaidra atkarību deklarēšana nodrošina, ka moduļi tiek ielādēti pareizā secībā.

Trūkumi:

• Sarežģītāka sintakse: Var būt sarežģītāk rakstīt un lasīt, salīdzinot ar CommonJS.
• Mūsdienās mazāk populāra: Lielā mērā aizstāta ar ESM un moduļu apvienotājiem, lai gan joprojām tiek izmantota mantotos projektos.

ESM (ECMAScript moduļi)

Izcelsme: Standarta JavaScript (ECMAScript specifikācija)

Galvenais lietojums: Gan pārlūkprogrammu, gan servera puses izstrāde (ar Node.js atbalstu)

Galvenās iezīmes:

• Standardizēta sintakse: Daļa no oficiālās JavaScript valodas specifikācijas.
• import un export: Tiek izmantoti moduļu importēšanai un eksportēšanai.
• Statiskā analīze: Moduļus var statiski analizēt ar rīkiem, lai uzlabotu veiktspēju un agrīni atklātu kļūdas.
• Asinhronā ielāde (pārlūkprogrammās): Modernās pārlūkprogrammas ielādē ESM asinhroni.
• Dabiskais atbalsts: Arvien plašāk tiek atbalstīta dabiski pārlūkprogrammās un Node.js.

Piemērs:

// 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)); // Izvade: 5 console.log(subtract(5, 2)); // Izvade: 3

Priekšrocības:

• Standardizēta: Daļa no JavaScript valodas, nodrošinot ilgtermiņa saderību un atbalstu.
• Statiskā analīze: Iespējo uzlabotas optimizācijas un kļūdu noteikšanu.
• Dabiskais atbalsts: Arvien plašāk tiek atbalstīta dabiski pārlūkprogrammās un Node.js, samazinot nepieciešamību pēc transpilēšanas.
• Tree shaking: Apvienotāji var noņemt neizmantoto kodu (dead code elimination), kā rezultātā tiek iegūti mazāki pakotņu izmēri.
• Skaidrāka sintakse: Kodolīgāka un lasāmāka sintakse salīdzinājumā ar AMD.

Trūkumi:

• Pārlūkprogrammu saderība: Vecākām pārlūkprogrammām var būt nepieciešama transpilēšana (izmantojot rīkus, piemēram, Babel).
• Node.js atbalsts: Lai gan Node.js tagad atbalsta ESM, CommonJS joprojām ir dominējošā moduļu sistēma daudzos esošajos Node.js projektos.

Evolūcija un ieviešana

JavaScript moduļu sistēmu evolūcija atspoguļo mainīgās tīmekļa izstrādes ainavas vajadzības:

• Sākuma laiki: Nebija moduļu sistēmas, tikai globālie mainīgie. Tas bija pieņemami maziem projektiem, bet ātri kļuva problemātiski, kad koda bāzes pieauga.
• CommonJS: Parādījās, lai apmierinātu servera puses JavaScript izstrādes vajadzības ar Node.js.
• AMD: Izstrādāta, lai risinātu asinhronās moduļu ielādes izaicinājumus pārlūkprogrammā.
• UMD (Universālā moduļu definīcija): Mērķis ir izveidot moduļus, kas ir saderīgi gan ar CommonJS, gan AMD vidēm, nodrošinot tiltu starp abām. Tagad, kad ESM ir plaši atbalstīts, tas ir mazāk aktuāli.
• ESM: Standartizētā moduļu sistēma, kas tagad ir vēlamā izvēle gan pārlūkprogrammu, gan servera puses izstrādei.

Mūsdienās ESM strauji gūst popularitāti, ko veicina tā standartizācija, veiktspējas priekšrocības un pieaugošais dabiskais atbalsts. Tomēr CommonJS joprojām ir izplatīts esošajos Node.js projektos, un AMD joprojām var atrast mantotās pārlūkprogrammu lietojumprogrammās.

Moduļu apvienotāji: plaisas pārvarēšana

Moduļu apvienotājiem, piemēram, Webpack, Rollup un Parcel, ir izšķiroša loma mūsdienu JavaScript izstrādē. Tie:

• Apvieno moduļus: Apvieno vairākus JavaScript failus (un citus resursus) vienā vai dažos optimizētos failos izvietošanai.
• Transpilē kodu: Pārveido moderno JavaScript (ieskaitot ESM) kodā, kas var darboties vecākās pārlūkprogrammās.
• Optimizē kodu: Veic optimizācijas, piemēram, minifikāciju, tree shaking un koda sadalīšanu, lai uzlabotu veiktspēju.
• Pārvalda atkarības: Automatizē atkarību atrisināšanas un iekļaušanas procesu.

Pat ar dabisko ESM atbalstu pārlūkprogrammās un Node.js, moduļu apvienotāji joprojām ir vērtīgi rīki sarežģītu JavaScript lietojumprogrammu optimizēšanai un pārvaldībai.

Pareizās moduļu sistēmas izvēle

“Labākā” moduļu sistēma ir atkarīga no konkrētā projekta konteksta un prasībām:

• Jauni projekti: ESM parasti ir ieteicamā izvēle jauniem projektiem, pateicoties tās standartizācijai, veiktspējas priekšrocībām un pieaugošajam dabiskajam atbalstam.
• Node.js projekti: CommonJS joprojām tiek plaši izmantots esošajos Node.js projektos, bet arvien vairāk tiek ieteikts pāriet uz ESM. Node.js atbalsta abas moduļu sistēmas, ļaujot jums izvēlēties to, kas vislabāk atbilst jūsu vajadzībām, vai pat izmantot tās kopā ar dinamisku `import()`.
• Mantoti pārlūkprogrammu projekti: AMD var būt sastopams vecākos pārlūkprogrammu projektos. Apsveriet iespēju pāriet uz ESM ar moduļu apvienotāju, lai uzlabotu veiktspēju un uzturamību.
• Bibliotēkas un pakotnes: Bibliotēkām, kas paredzētas lietošanai gan pārlūkprogrammu, gan Node.js vidēs, apsveriet iespēju publicēt gan CommonJS, gan ESM versijas, lai maksimizētu saderību. Daudzi rīki to dara automātiski.

Praktiski piemēri dažādās valstīs

Šeit ir piemēri, kā moduļu sistēmas tiek izmantotas dažādos kontekstos visā pasaulē:

• E-komercijas platforma Japānā: Liela e-komercijas platforma varētu izmantot ESM ar React savai priekšgala (frontend) daļai, izmantojot "tree shaking", lai samazinātu pakotņu izmērus un uzlabotu lapas ielādes laiku Japānas lietotājiem. Aizmugursistēma (backend), kas veidota ar Node.js, varētu pakāpeniski pāriet no CommonJS uz ESM.
• Finanšu lietojumprogramma Vācijā: Finanšu lietojumprogramma ar stingrām drošības prasībām varētu izmantot Webpack, lai apvienotu savus moduļus, nodrošinot, ka viss kods tiek pienācīgi pārbaudīts un optimizēts pirms ieviešanas Vācijas finanšu iestādēs. Lietojumprogramma varētu izmantot ESM jaunākām komponentēm un CommonJS vecākiem, stabilākiem moduļiem.
• Izglītības platforma Brazīlijā: Tiešsaistes mācību platforma varētu izmantot AMD (RequireJS) mantotā koda bāzē, lai pārvaldītu moduļu asinhrono ielādi Brazīlijas studentiem. Platforma varētu plānot pāreju uz ESM, izmantojot modernu ietvaru, piemēram, Vue.js, lai uzlabotu veiktspēju un izstrādātāju pieredzi.
• Sadarbošanās rīks, ko izmanto visā pasaulē: Globāls sadarbošanās rīks varētu izmantot ESM un dinamiskā `import()` kombināciju, lai ielādētu funkcijas pēc pieprasījuma, pielāgojot lietotāja pieredzi atkarībā no viņu atrašanās vietas un valodas preferencēm. Aizmugursistēmas API, kas veidota ar Node.js, arvien vairāk izmanto ESM moduļus.

Praktiskas atziņas un labākā prakse

Šeit ir dažas praktiskas atziņas un labākās prakses darbam ar JavaScript moduļu sistēmām:

• Pieņemiet ESM: Dodiet priekšroku ESM jauniem projektiem un apsveriet iespēju migrēt esošos projektus uz ESM.
• Izmantojiet moduļu apvienotāju: Pat ar dabisko ESM atbalstu, izmantojiet moduļu apvienotāju, piemēram, Webpack, Rollup vai Parcel, optimizācijai un atkarību pārvaldībai.
• Pareizi konfigurējiet savu apvienotāju: Pārliecinieties, ka jūsu apvienotājs ir konfigurēts pareizi apstrādāt ESM moduļus un veikt tree shaking.
• Rakstiet modulāru kodu: Projektējiet savu kodu, domājot par modularitāti, sadalot lielas komponentes mazākos, atkārtoti lietojamos moduļos.
• Skaidri deklarējiet atkarības: Skaidri definējiet katra moduļa atkarības, lai uzlabotu koda skaidrību un uzturamību.
• Apsveriet TypeScript izmantošanu: TypeScript nodrošina statisku tipizēšanu un uzlabotus rīkus, kas var vēl vairāk uzlabot moduļu sistēmu sniegtos ieguvumus.
• Esiet lietas kursā: Sekojiet līdzi jaunākajiem notikumiem JavaScript moduļu sistēmās un moduļu apvienotājos.
• Rūpīgi pārbaudiet savus moduļus: Izmantojiet vienībtestus (unit tests), lai pārbaudītu atsevišķu moduļu darbību.
• Dokumentējiet savus moduļus: Nodrošiniet skaidru un kodolīgu dokumentāciju katram modulim, lai citiem izstrādātājiem būtu vieglāk to saprast un izmantot.
• Pievērsiet uzmanību pārlūkprogrammu saderībai: Izmantojiet rīkus, piemēram, Babel, lai transpilētu savu kodu un nodrošinātu saderību ar vecākām pārlūkprogrammām.

Noslēgums

JavaScript moduļu sistēmas ir nogājušas garu ceļu kopš globālo mainīgo laikiem. CommonJS, AMD un ESM katra ir spēlējusi nozīmīgu lomu mūsdienu JavaScript ainavas veidošanā. Lai gan ESM tagad ir vēlamā izvēle lielākajai daļai jauno projektu, izpratne par šo sistēmu vēsturi un evolūciju ir būtiska jebkuram JavaScript izstrādātājam. Pieņemot modularitāti un izmantojot pareizos rīkus, jūs varat veidot mērogojamas, uzturamas un veiktspējīgas JavaScript lietojumprogrammas globālai auditorijai.

Papildu lasāmviela

• ECMAScript Modules: MDN Web Docs
• Node.js Modules: Node.js Documentation
• Webpack: Webpack Official Website
• Rollup: Rollup Official Website
• Parcel: Parcel Official Website