JavaScript moduļu koka attīrīšana (Tree Shaking): padziļināts ieskats nelietotā koda likvidēšanā globāliem izstrādātājiem

Mūsdienu straujajā digitālajā pasaulē tīmekļa veiktspēja ir vissvarīgākā. Lietotāji visā pasaulē sagaida zibenīgu ielādes laiku un atsaucīgu lietotāja pieredzi neatkarīgi no viņu atrašanās vietas vai ierīces. Frontend izstrādātājiem šāda veiktspējas līmeņa sasniegšana bieži vien ietver rūpīgu koda optimizāciju. Viena no spēcīgākajām metodēm JavaScript pakešu izmēru samazināšanai un lietojumprogrammas ātruma uzlabošanai ir pazīstama kā koka attīrīšana (tree shaking). Šis bloga ieraksts sniegs visaptverošu, globālu skatījumu uz JavaScript moduļu koka attīrīšanu, paskaidrojot, kas tas ir, kā tas darbojas, kāpēc tas ir būtiski un kā to efektīvi izmantot savā izstrādes darbplūsmā.

Kas ir koka attīrīšana (Tree Shaking)?

Savā būtībā koka attīrīšana ir nelietota koda likvidēšanas process. Nosaukums cēlies no idejas par koka kratīšanu, lai noņemtu atmirušās lapas un zarus. JavaScript moduļu kontekstā koka attīrīšana ietver neizmantotā koda identificēšanu un noņemšanu no jūsu lietojumprogrammas gala būvējuma. Tas ir īpaši efektīvi, strādājot ar moderniem JavaScript moduļiem, kas izmanto import un export sintaksi (ES moduļi).

Koka attīrīšanas galvenais mērķis ir izveidot mazākas, efektīvākas JavaScript paketes. Mazākas paketes nozīmē:

• Ātrāku lejupielādes laiku lietotājiem, īpaši tiem, kuriem ir lēnāks interneta savienojums vai reģionos ar ierobežotu joslas platumu.
• Samazinātu parsēšanas un izpildes laiku pārlūkprogrammā, kas nodrošina ātrāku sākotnējo lapu ielādi un plūstošāku lietotāja pieredzi.
• Zemāku atmiņas patēriņu klienta pusē.

Pamats: ES moduļi

Koka attīrīšana lielā mērā balstās uz ES moduļu sintakses statisko dabu. Atšķirībā no vecākām moduļu sistēmām, piemēram, CommonJS (ko izmanto Node.js), kur moduļu atkarības tiek atrisinātas dinamiski izpildes laikā, ES moduļi ļauj pakotājiem statiski analizēt kodu būvēšanas procesa laikā.

Apskatīsim šo vienkāršo piemēru:

`mathUtils.js`

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

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

export function multiply(a, b) {
  return a * b;
}

            

              
                Copy
              
            
          

`main.js`

            import { add } from './mathUtils';

const result = add(5, 3);
console.log(result); // Output: 8

            

              
                Copy
              
            
          

Šajā scenārijā `main.js` fails importē tikai `add` funkciju no `mathUtils.js`. Pakotājs, veicot koka attīrīšanu, var statiski analizēt šo importēšanas priekšrakstu un noteikt, ka `subtract` un `multiply` lietojumprogrammā nekad netiek izmantotas. Līdz ar to šīs neizmantotās funkcijas var droši noņemt no gala paketes, padarot to vieglāku.

Kā darbojas koka attīrīšana?

Koka attīrīšanu parasti veic JavaScript moduļu pakotāji. Populārākie pakotāji, kas atbalsta koka attīrīšanu, ir:

• Webpack: Viens no visplašāk izmantotajiem moduļu pakotājiem ar spēcīgām koka attīrīšanas iespējām.
• Rollup: Speciāli izstrādāts bibliotēku komplektēšanai, Rollup ir ļoti efektīvs koka attīrīšanā un tīra, minimāla izvada veidošanā.
• Parcel: Nulle-konfigurācijas pakotājs, kas arī pēc noklusējuma atbalsta koka attīrīšanu.
• esbuild: Ļoti ātrs JavaScript pakotājs un minifikators, kas arī īsteno koka attīrīšanu.

Process parasti ietver vairākus posmus:

1. Parsēšana: Pakotājs nolasa visus jūsu JavaScript failus un izveido abstraktu sintakses koku (AST), kas attēlo koda struktūru.
2. Analīze: Tas analizē importēšanas un eksportēšanas priekšrakstus, lai saprastu attiecības starp moduļiem un atsevišķiem eksportiem. Šī statiskā analīze ir galvenā.
3. Nelietotā koda atzīmēšana: Pakotājs identificē koda ceļus, kas nekad netiek sasniegti, vai eksportus, kas nekad netiek importēti, un atzīmē tos kā nelietotu kodu.
4. Atzarošana: Atzīmētais nelietotais kods tiek noņemts no gala izvada. Tas bieži notiek kopā ar minifikāciju, kur nelietotais kods ne tikai tiek noņemts, bet arī netiek iekļauts komplektētajā failā.

`sideEffects` loma

Būtisks jēdziens efektīvai koka attīrīšanai, īpaši lielākos projektos vai izmantojot trešo pušu bibliotēkas, ir blakusefekti. Blakusefekts ir jebkura darbība, kas notiek, kad modulis tiek novērtēts, papildus tā eksportēto vērtību atgriešanai. Piemēri ietver:

• Globālo mainīgo modificēšana (piemēram, `window.myApp = ...`).
• HTTP pieprasījumu veikšana.
• Pierakstīšana konsolē.
• Tieša DOM modificēšana, ja tas netiek skaidri izsaukts.
• Moduļa importēšana tikai tā blakusefektu dēļ (piemēram, `import './styles.css';`).

Pakotājiem ir jābūt piesardzīgiem, noņemot kodu, kam varētu būt nepieciešami blakusefekti, pat ja tā eksporti netiek tieši izmantoti. Lai palīdzētu pakotājiem pieņemt labāk pamatotus lēmumus, izstrādātāji var izmantot `"sideEffects"` īpašību savā `package.json` failā.

Piemērs `package.json` failam bibliotēkai:

            
{
  "name": "my-utility-library",
  "version": "1.0.0",
  "sideEffects": false,
  // ... other properties
}

            

              
                Copy
              
            
          

Iestatījums `"sideEffects": false` informē pakotāju, ka nevienam no moduļiem šajā paketē nav blakusefektu. Tas ļauj pakotājam agresīvi atzarot jebkuru neizmantotu moduli vai eksportu. Ja tikai noteiktiem failiem ir blakusefekti, vai ja noteikti faili ir paredzēti iekļaušanai, pat ja tie nav izmantoti (piemēram, polifili), varat norādīt failu ceļu masīvu:

            
{
  "name": "my-library",
  "version": "1.0.0",
  "sideEffects": [
    "./src/polyfills.js",
    "./src/styles.css"
  ],
  // ... other properties
}

            

              
                Copy
              
            
          

Tas informē pakotāju, ka, lai gan lielāko daļu koda var attīrīt, masīvā norādītos failus nevajadzētu noņemt, pat ja tie šķiet neizmantoti. Tas ir vitāli svarīgi bibliotēkām, kas var reģistrēt globālus klausītājus vai veikt citas darbības importēšanas brīdī.

Kāpēc koka attīrīšana ir svarīga globālai auditorijai?

Koka attīrīšanas priekšrocības tiek pastiprinātas, ņemot vērā globālu lietotāju bāzi:

1. Digitālās plaisas mazināšana: pieejamība un veiktspēja

Daudzviet pasaulē interneta piekļuve var būt nestabila, lēna vai dārga. Lielas JavaScript paketes var radīt būtiskus šķēršļus lietotājiem šajos reģionos. Koka attīrīšana, samazinot lejupielādējamā un apstrādājamā koda daudzumu, padara tīmekļa lietojumprogrammas pieejamākas un veiktspējīgākas ikvienam, neatkarīgi no viņu ģeogrāfiskās atrašanās vietas vai tīkla apstākļiem.

Globāls piemērs: Apsveriet lietotāju lauku apvidū Indijā vai attālā salā Klusajā okeānā. Viņi varētu piekļūt jūsu lietojumprogrammai, izmantojot 2G vai lēnu 3G savienojumu. Labi attīrīta pakete var nozīmēt atšķirību starp lietojamu aplikāciju un tādu, kurai beidzas taimauts vai kas kļūst nomācoši lēna. Šī iekļaušana ir atbildīgas globālas tīmekļa izstrādes pazīme.

2. Izmaksu efektivitāte lietotājiem

Reģionos, kur mobilie dati tiek uzskaitīti un ir dārgi, lietotāji ir ļoti jutīgi pret datu patēriņu. Mazākas JavaScript paketes tieši nozīmē zemāku datu lietojumu, padarot jūsu lietojumprogrammu pievilcīgāku un pieejamāku plašākai demogrāfijai visā pasaulē.

3. Optimizēta resursu izmantošana

Daudzi lietotāji piekļūst tīmeklim ar vecākām vai mazāk jaudīgām ierīcēm. Šīm ierīcēm ir ierobežota CPU jauda un atmiņa. Minimizējot JavaScript slodzi, koka attīrīšana samazina apstrādes slogu šīm ierīcēm, nodrošinot vienmērīgāku darbību un novēršot lietojumprogrammas avārijas vai nereaģēšanu.

4. Ātrāks laiks līdz interaktivitātei

Laiks, kas nepieciešams, lai tīmekļa lapa kļūtu pilnībā interaktīva, ir kritisks rādītājs lietotāju apmierinātībai. Koka attīrīšana būtiski veicina šī rādītāja samazināšanu, nodrošinot, ka tiek lejupielādēts, parsēts un izpildīts tikai nepieciešamais JavaScript kods.

Labākā prakse efektīvai koka attīrīšanai

Lai gan pakotāji paveic lielu daļu smagā darba, ir vairākas labākās prakses, kuras varat ievērot, lai maksimāli palielinātu koka attīrīšanas efektivitāti savos projektos:

1. Izmantojiet ES moduļus

Vissvarīgākā prasība koka attīrīšanai ir ES moduļu sintakses (import un export) izmantošana. Izvairieties no novecojušiem moduļu formātiem, piemēram, CommonJS (`require()`), savā klienta puses kodā, kad vien iespējams, jo tos pakotājiem ir grūtāk statiski analizēt.

2. Izmantojiet bibliotēkas bez blakusefektiem

Izvēloties trešo pušu bibliotēkas, dodiet priekšroku tām, kas ir izstrādātas, domājot par koka attīrīšanu. Daudzas modernas bibliotēkas ir strukturētas, lai eksportētu atsevišķas funkcijas vai komponentus, padarot tās ļoti saderīgas ar koka attīrīšanu. Meklējiet bibliotēkas, kas skaidri dokumentē savu koka attīrīšanas atbalstu un kā no tām efektīvi importēt.

Piemērs: Lietojot tādu bibliotēku kā Lodash, tā vietā, lai:

            import _ from 'lodash';

const sum = _.sum([1, 2, 3]);

            

              
                Copy
              
            
          

Dodiet priekšroku nosauktiem importiem (named imports):

            import sum from 'lodash/sum';

const result = sum([1, 2, 3]);

            

              
                Copy
              
            
          

Tas ļauj pakotājam iekļaut tikai `sum` funkciju, nevis visu Lodash bibliotēku.

3. Pareizi konfigurējiet savu pakotāju

Pārliecinieties, ka jūsu pakotājs ir konfigurēts veikt koka attīrīšanu. Webpack gadījumā tas parasti ietver `mode: 'production'` iestatīšanu, jo koka attīrīšana ir iespējota pēc noklusējuma ražošanas režīmā. Jums varētu būt nepieciešams arī pārliecināties, ka ir iespējots `optimization.usedExports` karodziņš.

Webpack konfigurācijas fragments:

            
// webpack.config.js
module.exports = {
  //...
  mode: 'production',
  optimization: {
    usedExports: true,
    minimize: true
  }
};

            

              
                Copy
              
            
          

Rollup gadījumā koka attīrīšana ir iespējota pēc noklusējuma. Jūs varat kontrolēt tās darbību ar opcijām, piemēram, `treeshake.moduleSideEffects`.

4. Pievērsiet uzmanību blakusefektiem savā kodā

Ja jūs veidojat bibliotēku vai lielu lietojumprogrammu ar vairākiem moduļiem, apzinieties netīšu blakusefektu ieviešanu. Ja modulim ir blakusefekti, skaidri norādiet to, izmantojot `"sideEffects"` īpašību `package.json` failā vai attiecīgi konfigurējot savu pakotāju.

5. Izvairieties no nevajadzīgiem dinamiskiem importiem (ja koka attīrīšana ir galvenais mērķis)

Lai gan dinamiskie importi (`import()`) ir lieliski piemēroti koda sadalīšanai un slinkajai ielādei, tie dažkārt var traucēt statisko analīzi koka attīrīšanai. Ja modulis tiek importēts dinamiski, pakotājs būvēšanas laikā var nespēt noteikt, vai šis modulis patiešām tiek izmantots. Ja jūsu galvenais mērķis ir agresīva koka attīrīšana, nodrošiniet, ka statiski importētie moduļi netiek nevajadzīgi pārvietoti uz dinamiskiem importiem.

6. Izmantojiet minifikatorus, kas atbalsta koka attīrīšanu

Rīki, piemēram, Terser (bieži lietots ar Webpack un Rollup), ir izstrādāti darbam kopā ar koka attīrīšanu. Tie veic nelietota koda likvidēšanu kā daļu no minifikācijas procesa, vēl vairāk samazinot pakešu izmērus.

Izaicinājumi un brīdinājumi

Lai gan spēcīga, koka attīrīšana nav burvju nūjiņa, un tai ir savi izaicinājumi:

1. Dinamiskais `import()`

Kā minēts, moduļus, kas importēti, izmantojot dinamisko `import()`, ir grūtāk attīrīt, jo to izmantošana nav statiski zināma. Pakotāji parasti uzskata šos moduļus par potenciāli izmantotiem un iekļauj tos, pat ja tie tiek importēti nosacīti un nosacījums nekad neizpildās.

2. CommonJS savietojamība

Pakotājiem bieži jātiek galā ar moduļiem, kas rakstīti CommonJS. Lai gan daudzi mūsdienu pakotāji var zināmā mērā pārveidot CommonJS par ES moduļiem, tas ne vienmēr ir ideāli. Ja bibliotēka lielā mērā paļaujas uz CommonJS funkcijām, kas tiek atrisinātas dinamiski, koka attīrīšana var nespēt efektīvi atzarot tās kodu.

3. Nepareiza blakusefektu pārvaldība

Nepareiza moduļu atzīmēšana kā bez blakusefektiem, kad tiem patiesībā tie ir, var novest pie salauztām lietojumprogrammām. Tas ir īpaši izplatīti, ja bibliotēkas modificē globālus objektus vai reģistrē notikumu klausītājus importēšanas brīdī. Vienmēr rūpīgi testējiet pēc `sideEffects` konfigurēšanas.

4. Sarežģīti atkarību grafi

Ļoti lielās lietojumprogrammās ar sarežģītām atkarību ķēdēm statiskā analīze, kas nepieciešama koka attīrīšanai, var kļūt skaitļošanas ziņā dārga. Tomēr ieguvumi pakešu izmērā bieži vien atsver būvēšanas laika pieaugumu.

5. Atkļūdošana

Kad kods tiek attīrīts, tas tiek noņemts no gala paketes. Tas dažkārt var padarīt atkļūdošanu sarežģītāku, jo pārlūkprogrammas izstrādātāja rīkos jūs varat neatrast tieši to kodu, ko sagaidāt, ja tas tika likvidēts. Avota kartes (source maps) ir būtiskas, lai mazinātu šo problēmu.

Globāli apsvērumi izstrādes komandām

Izstrādes komandām, kas izkaisītas dažādās laika joslās un kultūrās, koka attīrīšanas izpratne un ieviešana ir kopīga atbildība. Lūk, kā globālās komandas var efektīvi sadarboties:

• Izveidojiet būvēšanas standartus: Definējiet skaidras vadlīnijas moduļu lietošanai un bibliotēku integrācijai komandā. Nodrošiniet, lai visi saprastu ES moduļu un blakusefektu pārvaldības nozīmi.
• Dokumentācija ir galvenais: Dokumentējiet projekta būvēšanas konfigurāciju, ieskaitot pakotāja iestatījumus un jebkādas īpašas instrukcijas blakusefektu pārvaldībai. Tas ir īpaši svarīgi jauniem komandas locekļiem vai tiem, kas pievienojas no dažādiem tehniskajiem foniem.
• Izmantojiet CI/CD: Integrējiet automatizētas pārbaudes savos nepārtrauktās integrācijas/nepārtrauktās piegādes (CI/CD) konveijeros, lai uzraudzītu pakešu izmērus un identificētu regresijas, kas saistītas ar koka attīrīšanu. Var pat izmantot rīkus, lai analizētu paketes sastāvu.
• Starpkultūru apmācība: Rīkojiet darbnīcas vai zināšanu apmaiņas sesijas, lai nodrošinātu, ka visi komandas locekļi, neatkarīgi no viņu primārās atrašanās vietas vai pieredzes līmeņa, ir prasmīgi JavaScript optimizēšanā globālai veiktspējai.
• Apsveriet reģionālās izstrādes vides: Lai gan optimizācija ir globāla, izpratne par to, kā dažādi tīkla apstākļi (simulēti izstrādātāju rīkos) ietekmē veiktspēju, var sniegt vērtīgas atziņas komandas locekļiem, kas strādā dažādās infrastruktūras vidēs.

Noslēgums: ceļā uz labāku tīmekli ar koka attīrīšanu

JavaScript moduļu koka attīrīšana ir neaizstājama tehnika jebkuram mūsdienu tīmekļa izstrādātājam, kura mērķis ir veidot efektīvas, veiktspējīgas un pieejamas lietojumprogrammas. Likvidējot nelietotu kodu, mēs samazinām pakešu izmērus, kas nodrošina ātrāku ielādes laiku, uzlabotu lietotāja pieredzi un zemāku datu patēriņu – priekšrocības, kas ir īpaši ietekmīgas globālai auditorijai, kas saskaras ar dažādiem tīkla apstākļiem un ierīču iespējām.

ES moduļu pieņemšana, bibliotēku gudra izmantošana un pareiza pakotāju konfigurēšana ir efektīvas koka attīrīšanas stūrakmeņi. Lai gan pastāv izaicinājumi, priekšrocības globālajai veiktspējai un iekļaušanai ir nenoliedzamas. Turpinot veidot pasaulei, atcerieties atbrīvoties no nevajadzīgā un piegādāt tikai būtisko, padarot tīmekli par ātrāku un pieejamāku vietu ikvienam.