JavaScript moduļu ekosistēmas pārzināšana: padziļināta pakotņu pārvaldības izpēte

JavaScript ekosistēma pēdējā desmitgadē ir piedzīvojusi dramatiskas pārmaiņas. Tas, kas sākās kā valoda, kas galvenokārt paredzēta klientu puses skriptēšanai tīmekļa pārlūkprogrammās, ir pārvērties par daudzpusīgu spēkstaciju, kas nodrošina visu – no sarežģītām priekšgala lietojumprogrammām līdz robustām servera puses infrastruktūrām un pat vietējām mobilajām lietotnēm. Šīs evolūcijas centrā ir izsmalcinātā un arvien paplašinošā moduļu ekosistēma, un šīs ekosistēmas centrā ir pakotņu pārvaldība.

Izstrādātājiem visā pasaulē ir ļoti svarīgi saprast, kā efektīvi pārvaldīt ārējās kodu bibliotēkas, dalīties ar savu kodu un nodrošināt projekta konsekvenci. Šī ziņa ir paredzēta, lai sniegtu visaptverošu pārskatu par JavaScript moduļu ekosistēmu, īpašu uzmanību pievēršot pakotņu pārvaldības kritiskajai lomai, izpētot tās vēsturi, galvenās koncepcijas, populārus rīkus un paraugpraksi globālai auditorijai.

JavaScript moduļu rašanās

JavaScript agrīnajos laikos koda pārvaldīšana vairākos failos bija primitīva lieta. Izstrādātāji bieži paļāvās uz globālo darbības jomu, skriptēšanas tagiem un manuālu savienošanu, kas varēja izraisīt iespējamus nosaukumu konfliktus, apgrūtinātu uzturēšanu un skaidras atkarību pārvaldības trūkumu. Šī pieeja ātri kļuva neilgtspējīga, jo projekti kļuva arvien sarežģītāki.

Kļuva acīmredzama nepieciešamība pēc strukturētāka veida, kā organizēt un atkārtoti izmantot kodu. Tas noveda pie dažādu moduļu paraugu izstrādes, piemēram:

• Nekavējoties izsauktas funkcijas izteiksme (IIFE): vienkāršs veids, kā izveidot privātās darbības jomas un izvairīties no globālās vārdtelpas piesārņošanas.
• Atklājošais moduļa modelis: moduļa modeļa uzlabojums, kas eksponē tikai konkrētus moduļa dalībniekus, atgriežot objektu ar publiskiem paņēmieniem.
• CommonJS: sākotnēji izstrādāts servera puses JavaScript (Node.js) vajadzībām, CommonJS ieviesa sinhronu moduļu definīcijas sistēmu ar require() un module.exports.
• Asinhronā moduļa definīcija (AMD): izstrādāts pārlūkprogrammai, AMD nodrošināja asinhronu veidu moduļu ielādei, risinot sinhronas ielādes ierobežojumus tīmekļa vidē.

Lai gan šie modeļi bija ievērojams progress, tiem bieži bija nepieciešama manuāla pārvaldība vai konkrētas ielādētāju implementācijas. Patiesais atklājums nāca ar moduļu standartizāciju pašā ECMAScript specifikācijā.

ECMAScript moduļi (ESM): standartizēta pieeja

Ar ECMAScript 2015 (ES6) parādīšanos JavaScript oficiāli ieviesa savu vietējo moduļu sistēmu, ko bieži dēvē par ECMAScript moduļiem (ESM). Šī standartizētā pieeja nodrošināja:

• import un export sintakse: skaidrs un deklaratīvs veids, kā importēt un eksportēt kodu starp failiem.
• Statiskā analīze: rīku spēja analizēt moduļu atkarības pirms izpildes, nodrošinot optimizācijas, piemēram, koku kratīšanu.
• Pārlūkprogrammas un Node.js atbalsts: ESM tagad ir plaši atbalstīts mūsdienu pārlūkprogrammās un Node.js versijās, nodrošinot vienotu moduļu sistēmu.

import un export sintakse ir modernās JavaScript izstrādes stūrakmens. Piemēram:

mathUtils.js:

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

export const PI = 3.14159;

            

              
                Copy
              
            
          

main.js:

            import { add, PI } from './mathUtils.js';

console.log(add(5, 3)); // Output: 8
console.log(PI); // Output: 3.14159

            

              
                Copy
              
            
          

Šī standartizētā moduļu sistēma lika pamatus robustākai un pārvaldāmākai JavaScript ekosistēmai.

Pakotņu pārvaldības izšķirošā loma

JavaScript ekosistēmai nobriestot un pieejamo bibliotēku un ietvaru skaitam eksplodējot, parādījās fundamentāls izaicinājums: kā izstrādātāji var efektīvi atklāt, instalēt, pārvaldīt un atjaunināt šos ārējos kodu pakotnes? Šeit ir nepieciešama pakotņu pārvaldība.

Pakotņu pārvaldnieks kalpo kā izsmalcināts rīks, kas:

• Pārvalda atkarības: tas izseko visām ārējām bibliotēkām, no kurām atkarīgs jūsu projekts, nodrošinot pareizo versiju instalēšanu.
• Instalē pakotnes: tas lejupielādē pakotnes no centrālā reģistra un padara tās pieejamas jūsu projektam.
• Atjaunina pakotnes: tas ļauj atjaunināt pakotnes uz jaunākām versijām, bieži vien ar iespējām kontrolēt atjauninājumu apjomu (piemēram, mazas pret lielām versijām).
• Publicē pakotnes: tas nodrošina mehānismus izstrādātājiem, lai dalītos ar savu kodu ar plašāku sabiedrību.
• Nodrošina reproducējamību: tas palīdz izveidot konsekventu izstrādes vidi dažādās mašīnās un dažādiem komandas locekļiem.

Bez pakotņu pārvaldniekiem izstrādātājiem būtu manuāli jālejupielādē, jāsaista un jāpārvalda katrs ārējais koda fragments, un šis process ir pakļauts kļūdām, laikietilpīgs un pilnīgi nepraktisks modernai programmatūras izstrādei.

JavaScript pakotņu pārvaldības milži

Gadu gaitā ir parādījušies un attīstījušies vairāki pakotņu pārvaldnieki. Šodien daži izceļas kā dominējošie spēki JavaScript pasaulē:

1. npm (Node Package Manager)

npm ir noklusējuma pakotņu pārvaldnieks Node.js, un tas jau ilgu laiku ir bijis de facto standarts. Tā ir lielākā atvērtā pirmkoda bibliotēku ekosistēma pasaulē.

• Vēsture: Isaac Z. Schlueter izveidoja un izlaida 2010. gadā, npm tika izstrādāts, lai vienkāršotu Node.js atkarību pārvaldības procesu.
• Reģistrs: npm pārvalda plašu publisko reģistru, kurā tiek izmitināti miljoniem pakotņu.
• package.json: šis JSON fails ir npm projekta sirds. Tas definē metadatus, skriptus un, pats galvenais, projekta atkarības.
• package-lock.json: ieviests vēlāk, šis fails bloķē precīzas visu atkarību versijas, ieskaitot tranzītu atkarības, nodrošinot reproducējamu izstrādi.
• Galvenās komandas:
• npm install <package_name>: instalē pakotni un pievieno to package.json.
• npm install: instalē visas atkarības, kas norādītas package.json.
• npm update: atjaunina pakotnes uz jaunākajām atļautajām versijām saskaņā ar package.json.
• npm uninstall <package_name>: noņem pakotni.
• npm publish: publicē pakotni npm reģistrā.

Lietošanas piemērs (package.json):

            {
  "name": "my-web-app",
  "version": "1.0.0",
  "description": "A simple web application",
  "main": "index.js",
  "dependencies": {
    "react": "^18.2.0",
    "axios": "~0.27.0"
  },
  "scripts": {
    "start": "node index.js"
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Šajā piemērā "react": "^18.2.0" norāda, ka React versija 18.2.0 vai jebkura vēlāka mazāka/labojuma versija (bet ne jauna galvenā versija) ir jāinstalē. "axios": "~0.27.0" nozīmē, ka Axios versija 0.27.0 vai jebkura vēlāka labojuma versija (bet ne jauna mazāka vai galvenā versija).

2. Yarn

Yarn 2016. gadā izstrādāja Facebook (tagad Meta), reaģējot uz uztvertajām problēmām ar npm, galvenokārt saistībā ar ātrumu, konsekvenci un drošību.

• Galvenās funkcijas:
• Veiktspēja: Yarn ieviesa paralēlu pakotņu instalēšanu un kešatmiņu, ievērojami paātrinot instalēšanas procesu.
• Konsekvence: tā izmantoja yarn.lock failu (līdzīgu npm package-lock.json), lai nodrošinātu deterministisku instalāciju.
• Bezsaistes režīms: Yarn varēja instalēt pakotnes no savas kešatmiņas pat bez interneta savienojuma.
• Darba telpas: iebūvēts atbalsts monorepos pārvaldībai (krātuves, kas satur vairākas pakotnes).
• Galvenās komandas: Yarn komandas parasti ir līdzīgas npm komandām, bieži ar nedaudz atšķirīgu sintaksi.
• yarn add <package_name>: instalē pakotni un pievieno to package.json un yarn.lock.
• yarn install: instalē visas atkarības.
• yarn upgrade: atjaunina pakotnes.
• yarn remove <package_name>: noņem pakotni.
• yarn publish: publicē pakotni.

Yarn Classic (v1) bija ļoti ietekmīgs, bet kopš tā laika Yarn ir pārvērties par Yarn Berry (v2+), kas piedāvā spraudņu arhitektūru un Plug'n'Play (PnP) instalēšanas stratēģiju, kas pilnībā novērš nepieciešamību pēc node_modules mapes, nodrošinot vēl ātrāku instalēšanu un uzlabotu uzticamību.

3. pnpm (Performant npm)

pnpm ir vēl viens moderns pakotņu pārvaldnieks, kura mērķis ir risināt diska vietas efektivitātes un ātruma problēmas.

• Galvenās funkcijas:
• Satursadresējamā atmiņa: pnpm izmanto globālu pakotņu krātuvi. Tā vietā, lai kopētu pakotnes katra projekta node_modules, tā izveido cietās saites uz pakotnēm globālajā krātuvē. Tas krasi samazina diska vietas izmantošanu, īpaši projektiem ar daudzām kopīgām atkarībām.
• Ātra instalēšana: pateicoties efektīvajam krātuves un saistīšanas mehānismam, pnpm instalācijas bieži vien ir ievērojami ātrākas.
• Striktums: pnpm nodrošina stingrāku node_modules struktūru, novēršot fantoma atkarības (piekļuve pakotnēm, kas nav skaidri uzskaitītas package.json).
• Monorepo atbalsts: tāpat kā Yarn, pnpm ir lielisks atbalsts monorepos.
• Galvenās komandas: komandas ir līdzīgas npm un Yarn.
• pnpm install <package_name>
• pnpm install
• pnpm update
• pnpm remove <package_name>
• pnpm publish

Izstrādātājiem, kas strādā pie vairākiem projektiem vai ar lielām kodu bāzēm, pnpm efektivitāte var būt ievērojama priekšrocība.

Pakotņu pārvaldības pamatkoncepcijas

Papildus pašiem rīkiem, efektīvai pakotņu pārvaldībai ir ļoti svarīgi izprast pamatkoncepcijas:

1. Atkarības un tranzīta atkarības

Tiešās atkarības ir pakotnes, kuras jūs skaidri pievienojat savam projektam (piemēram, React, Lodash). Tranzīta atkarības (vai netiešās atkarības) ir pakotnes, no kurām atkarīgas jūsu tiešās atkarības. Pakotņu pārvaldnieki rūpīgi izseko un instalē visu šo atkarību koku, lai nodrošinātu pareizu jūsu projekta darbību.

Apsveriet projektu, kas izmanto bibliotēku 'A', kas savukārt izmanto bibliotēkas 'B' un 'C'. 'B' un 'C' ir jūsu projekta tranzīta atkarības. Mūsdienu pakotņu pārvaldnieki, piemēram, npm, Yarn un pnpm, nemanāmi apstrādā šo ķēžu atrisināšanu un instalēšanu.

2. Semantiskā versiju veidošana (SemVer)

Semantiskā versiju veidošana ir konvencija programmatūras versiju veidošanai. Versijas parasti ir attēlotas kā MAJOR.MINOR.PATCH (piemēram, 1.2.3).

• MAJOR: palielināts par nesaderīgām API izmaiņām.
• MINOR: palielināts par pievienoto funkcionalitāti atpakaļsaderīgā veidā.
• PATCH: palielināts par atpakaļsaderīgiem kļūdu labojumiem.

Pakotņu pārvaldnieki izmanto SemVer diapazonus (piemēram, ^ saderīgiem atjauninājumiem un ~ labojumu atjauninājumiem), kas norādīti package.json, lai noteiktu, kuras atkarības versijas ir jāinstalē. SemVer izpratne ir būtiska, lai droši pārvaldītu atjauninājumus un izvairītos no negaidītiem pārtraukumiem.

3. Bloķēšanas faili

package-lock.json (npm), yarn.lock (Yarn) un pnpm-lock.yaml (pnpm) ir būtiski faili, kas ieraksta katras projektā instalētās pakotnes precīzas versijas. Šie faili:

• Nodrošina determinismu: garantē, ka visi komandā un visās izvietošanas vidēs saņem tieši vienas un tās pašas atkarību versijas, novēršot problēmas ar "tas darbojas manā mašīnā".
• Novērš regresijas: bloķē konkrētas versijas, aizsargājot pret nejaušiem atjauninājumiem uz pārtraukšanas versijām.
• Palīdz reproducējamībai: būtiski CI/CD cauruļvadiem un ilgtermiņa projektu uzturēšanai.

Labākā prakse: vienmēr ievietojiet savu bloķēšanas failu savā versiju kontroles sistēmā (piemēram, Git).

4. Skripti package.json

scripts sadaļa programmā package.json ļauj definēt pielāgotus komandrindas uzdevumus. Tas ir neticami noderīgi, lai automatizētu parastus izstrādes darbplūsmas.

Bieži sastopami piemēri ir:

• "start": "node index.js"
• "build": "webpack --mode production"
• "test": "jest"
• "lint": "eslint ."

Pēc tam varat palaist šos skriptus, izmantojot komandas, piemēram, npm run start, yarn build vai pnpm test.

Papildu pakotņu pārvaldības stratēģijas un rīki

Projektiem palielinoties, ir jāizmanto sarežģītākas stratēģijas un rīki:

1. Monorepos

Monorepo ir krātuve, kas satur vairākus atšķirīgus projektus vai pakotnes. Atkarību un izstrādes pārvaldība starp šiem savstarpēji savienotajiem projektiem var būt sarežģīta.

• Rīki: Yarn Workspaces, npm Workspaces un pnpm Workspaces ir iebūvētas funkcijas, kas atvieglo monorepo pārvaldību, paceļot atkarības, nodrošinot kopīgas atkarības un vienkāršojot pakotņu savstarpējo saistīšanu.
• Priekšrocības: vienkāršāka koda apmaiņa, atomiskas ievietošanas visās saistītajās pakotnēs, vienkāršota atkarību pārvaldība un uzlabota sadarbība.
• Globālie apsvērumi: starptautiskām komandām labi strukturēta monorepo var racionalizēt sadarbību, nodrošinot vienu patiesības avotu kopīgiem komponentiem un bibliotēkām neatkarīgi no komandas atrašanās vietas vai laika zonas.

2. Komplektētāji un koku kratīšana

Komplektētāji, piemēram, Webpack, Rollup un Parcel, ir būtiski rīki priekšgala izstrādei. Tie apvieno jūsu modulāro JavaScript kodu vienā vai vairākos optimizētos failos pārlūkprogrammai.

• Koku kratīšana: šī ir optimizācijas tehnika, kurā neizmantotais kods (mirušais kods) tiek izņemts no galīgā komplekta. Tas darbojas, analizējot jūsu ESM importu un eksportu statisko struktūru.
• Ietekme uz pakotņu pārvaldību: efektīva koku kratīšana samazina galīgo komplekta izmēru, nodrošinot ātrāku ielādes laiku lietotājiem visā pasaulē. Pakotņu pārvaldnieki palīdz instalēt bibliotēkas, kuras pēc tam apstrādā komplektētāji.

3. Privātie reģistri

Organizācijām, kas izstrādā patentētas pakotnes vai vēlas lielāku kontroli pār savām atkarībām, privātie reģistri ir nenovērtējami.

• Risinājumi: tādi pakalpojumi kā npm Enterprise, GitHub Packages, GitLab Package Registry un Verdaccio (atvērtā pirmkoda pašizvietots reģistrs) ļauj mitināt savas privātās npm saderīgās krātuves.
• Priekšrocības: uzlabota drošība, kontrolēta piekļuve iekšējām bibliotēkām un iespēja pārvaldīt atkarības, kas ir specifiskas organizācijas vajadzībām. Tas ir īpaši svarīgi uzņēmumiem ar stingrām atbilstības vai drošības prasībām dažādās globālajās operācijās.

4. Versiju pārvaldības rīki

Rīki, piemēram, Lerna un Nx, ir īpaši paredzēti, lai palīdzētu pārvaldīt JavaScript projektus ar vairākām pakotnēm, īpaši monorepo struktūrā. Tie automatizē tādus uzdevumus kā versiju veidošana, publicēšana un skriptu palaišana vairākās pakotnēs.

5. Pakotņu pārvaldnieku alternatīvas un nākotnes tendences

Ainava vienmēr attīstās. Lai gan npm, Yarn un pnpm ir dominējoši, turpina parādīties citi rīki un pieejas. Piemēram, tendence ir integrētāku izstrādes rīku un pakotņu pārvaldnieku izstrāde, kas piedāvā vienotu pieredzi.

Labākā prakse globālajai JavaScript izstrādei

Lai nodrošinātu vienmērīgu un efektīvu pakotņu pārvaldību globāli izplatītai komandai, apsveriet šādas labākās prakses:

• Konsekventa pakotņu pārvaldnieka izmantošana: vienojieties un pieturieties pie viena pakotņu pārvaldnieka (npm, Yarn vai pnpm) visā komandā un visās projekta vidēs. Tas novērš neskaidrības un iespējamus konfliktus.
• Ievietot bloķēšanas failus: vienmēr ievietojiet savu package-lock.json, yarn.lock vai pnpm-lock.yaml failu savā versiju kontroles sistēmā. Šis, iespējams, ir vissvarīgākais solis reproducējamas izstrādes nodrošināšanai.
• Efektīvi izmantojiet skriptus: izmantojiet scripts sadaļu programmā package.json, lai iekapsulētu parastos uzdevumus. Tas nodrošina konsekventu saskarni izstrādātājiem neatkarīgi no viņu operētājsistēmas vai vēlamā apvalka.
• Izprotiet versijas diapazonus: ņemiet vērā package.json norādītos versiju diapazonus (piemēram, ^, ~). Izmantojiet visierobežojošāko diapazonu, kas joprojām ļauj veikt nepieciešamos atjauninājumus, lai samazinātu risku ieviest pārtraucošas izmaiņas.
• Regulāri auditējiet atkarības: izmantojiet tādus rīkus kā npm audit, yarn audit vai snyk, lai pārbaudītu, vai jūsu atkarībās nav zināmu drošības ievainojamību.
• Skaidra dokumentācija: uzturiet skaidru dokumentāciju par to, kā iestatīt izstrādes vidi, ieskaitot norādījumus par izvēlētā pakotņu pārvaldnieka instalēšanu un atkarību iegūšanu. Tas ir ļoti svarīgi, lai jaunie komandas locekļi varētu sākt darbu no jebkuras vietas.
• Gudri izmantojiet monorepo rīkus: ja pārvaldāt vairākas pakotnes, ieguldiet laiku monorepo rīku izpratnē un pareizā konfigurēšanā. Tas var ievērojami uzlabot izstrādātāju pieredzi un projekta uzturamību.
• Apsveriet tīkla latentumu: komandām, kas izplatītas visā pasaulē, tīkla latentums var ietekmēt pakotņu instalēšanas laiku. Rīki ar efektīvu kešatmiņu un instalēšanas stratēģijām (piemēram, pnpm vai Yarn Berry PnP) var būt īpaši izdevīgi.
• Privātie reģistri uzņēmumu vajadzībām: ja jūsu organizācija apstrādā sensitīvu kodu vai prasa stingru atkarību kontroli, izpētiet privātā reģistra iestatīšanu.

Secinājums

JavaScript moduļu ekosistēma, ko nodrošina robusti pakotņu pārvaldnieki, piemēram, npm, Yarn un pnpm, ir apliecinājums nepārtrauktajām inovācijām JavaScript kopienā. Šie rīki nav tikai utilītas; tie ir pamatkomponenti, kas izstrādātājiem visā pasaulē ļauj efektīvi un uzticami veidot, kopīgot un uzturēt sarežģītas lietojumprogrammas.

Pārvaldot moduļu izšķirtspējas, atkarību pārvaldības, semantiskās versiju veidošanas koncepcijas un pakotņu pārvaldnieku un to saistīto rīku praktisko izmantošanu, izstrādātāji var pārliecinoši pārvietoties plašajā JavaScript ainavā. Globālām komandām labākās prakses ieviešana pakotņu pārvaldībā ir ne tikai tehniskās efektivitātes jautājums; tas ir par sadarbības veicināšanu, konsekvences nodrošināšanu un galu galā augstas kvalitātes programmatūras nodrošināšanu pāri ģeogrāfiskajām robežām.

Tā kā JavaScript pasaule turpina attīstīties, informētība par jaunākajiem notikumiem pakotņu pārvaldībā būs galvenais faktors, lai saglabātu produktivitāti un izmantotu šīs dinamiskās ekosistēmas pilnu potenciālu.