Импорт функций в Node.js: CommonJS и ES модули для разработчиков

Для кого эта статья:

• Разработчики, занимающиеся веб-технологиями и Node.js
• Студенты и начинающие программисты, желающие улучшить свои навыки в модульном программировании

• Архитекторы программного обеспечения и технические лидеры, заинтересованные в эффективных подходах к организации кода

  Модульная структура кода — фундаментальный аспект разработки на Node.js, позволяющий создавать масштабируемые и поддерживаемые приложения. Подобно тому, как опытный архитектор разделяет здание на функциональные блоки, грамотный разработчик организует код в модули с четкими границами ответственности. Импорт функций между файлами — это не просто технический навык, а стратегический инструмент, определяющий элегантность и эффективность вашей кодовой базы. Разберем все ключевые подходы к импорту функций в Node.js — от классического CommonJS до современных ES модулей. 🚀

Стремитесь освоить не только синтаксис импорта функций, но и архитектурные принципы модульного программирования? На курсе Обучение веб-разработке от Skypro вы изучите не только технические аспекты работы с модулями в Node.js, но и научитесь проектировать код профессионального уровня. Наши эксперты покажут, как грамотное использование импортов трансформирует хаотичный код в элегантное решение. От базовых принципов до продвинутых паттернов — ваш путь к мастерству начинается здесь.

Основные способы импорта функций между файлами в Node.js

Node.js предлагает разработчикам два ключевых механизма для организации кода в модули и импорта функциональности между файлами: классическую систему CommonJS и современные ES модули (ECMAScript modules). Эти подходы фундаментально различаются как по синтаксису, так и по принципам работы. 📦

Рассмотрим основные способы импорта функций:

• CommonJS (встроенная система модулей) — исторически первый и наиболее распространенный подход в экосистеме Node.js, использующий конструкции require() и module.exports
• ES модули — стандартизированный в JavaScript подход с использованием ключевых слов import и export, официально поддерживаемый в Node.js начиная с версии 13.2.0
• Динамический импорт — асинхронная загрузка модулей с помощью функции import(), позволяющая загружать модули по требованию
• Смешанный подход — интеграция CommonJS и ES модулей в рамках одного проекта с использованием специальных адаптеров и настроек

Выбор подхода к импорту функций зависит от множества факторов: версии Node.js, требований к совместимости, структуры проекта и личных предпочтений. Полное понимание механизмов импорта — необходимая компетенция для создания масштабируемых приложений с чистой архитектурой.

CommonJS: модульная система Node.js с module.exports и require()

CommonJS — это нативный формат модулей для Node.js, существующий с самого зарождения платформы. Этот подход обеспечивает синхронную загрузку модулей, что идеально подходит для серверного окружения, где файлы доступны локально и не требуют сетевых запросов. 🔄

Александр Петров, технический лид

Однажды я унаследовал проект с монолитным файлом в 5000 строк кода — классическая спагетти-архитектура. Функции определялись произвольно, переменные конфликтовали, а отслеживание логики напоминало квест с поиском сокровищ. Первым шагом рефакторинга стало разбиение кода на модули с использованием CommonJS.

Мы выделили логические блоки: обработку API, бизнес-логику, работу с БД, утилиты. Для каждого создали отдельный файл. Например, вместо прямого объявления функции processPayment() в основном коде, мы перенесли её в payment-service.js:

JS

Скопировать код

// payment-service.js
function processPayment(amount, userId) {
// логика обработки платежа
}

module.exports = { processPayment };

И затем импортировали её в основном файле:

JS

Скопировать код

// app.js
const paymentService = require('./payment-service');

paymentService.processPayment(100, 'user123');

После двух недель рефакторинга база кода уменьшилась на 30% (удалили дублирующийся код), а время на внедрение новой функциональности сократилось вдвое. Модульный подход с CommonJS дал нам ясную структуру и возможность работать над отдельными компонентами изолированно.

Экспорт функций через CommonJS осуществляется с помощью объекта module.exports или его сокращённой формы exports:

• Экспорт одной функции как значения по умолчанию:

// math.js
function add(a, b) {
return a + b;
}

module.exports = add;

• Экспорт нескольких функций в виде объекта:

// math.js
function add(a, b) {
return a + b;
}

function subtract(a, b) {
return a – b;
}

module.exports = {
add,
subtract
};

• Использование сокращения exports для поэлементного экспорта:

// math.js
exports.add = function(a, b) {
return a + b;
};

exports.subtract = function(a, b) {
return a – b;
};

Импорт функций осуществляется с помощью функции require(), которая принимает путь к модулю и возвращает то, что было экспортировано:

// app.js
const math = require('./math');

console.log(math.add(5, 3)); // 8
console.log(math.subtract(5, 3)); // 2

При работе с CommonJS важно понимать следующие особенности:

1. Кэширование модулей: Node.js кэширует модули после первой загрузки, что обеспечивает эффективность, но может привести кunexpected results при неправильном использовании состояния модуля.
2. Циклические зависимости: CommonJS позволяет создавать циклические зависимости между модулями, но это может привести к неполным импортам.
3. Синхронная загрузка: require() блокирует выполнение кода до загрузки модуля, что не проблема для серверной среды, но может быть критично в определенных сценариях.

CommonJS остается надежным и проверенным временем подходом для структурирования Node.js приложений, особенно для проектов, требующих обратной совместимости с более старыми версиями Node.js.

ES модули в Node.js: синтаксис import и export

ECMAScript модули (ESM) представляют собой стандартизированную систему модулей JavaScript, которая интегрирована в сам язык. Node.js официально поддерживает ES модули, предоставляя разработчикам современный и унифицированный способ организации кода как на клиенте, так и на сервере. 🌟

В отличие от CommonJS, ES модули обладают статической структурой импортов, что позволяет анализировать зависимости на этапе компиляции и проводить оптимизации.

Существует несколько способов экспорта функций с использованием ES модулей:

• Именованный экспорт — позволяет экспортировать несколько элементов из одного модуля:

// math.js
export function add(a, b) {
return a + b;
}

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

• Экспорт по умолчанию — для экспорта одного основного элемента:

// greeter.js
export default function greet(name) {
return `Hello, ${name}!`;
}

• Комбинированный экспорт — сочетание именованного экспорта и экспорта по умолчанию:

// utils.js
export function formatDate(date) {
return date.toISOString();
}

export default function mainUtility() {
return 'Main utility';
}

Импорт в ES модулях имеет более гибкий синтаксис:

• Импорт именованных экспортов:

// app.js
import { add, subtract } from './math.js';

console.log(add(5, 3)); // 8
console.log(subtract(5, 3)); // 2

• Импорт экспорта по умолчанию:

// app.js
import greet from './greeter.js';

console.log(greet('Alice')); // Hello, Alice!

• Комбинированный импорт:

// app.js
import mainUtility, { formatDate } from './utils.js';

console.log(mainUtility()); // Main utility
console.log(formatDate(new Date())); // 2023-09-01T12:00:00.000Z

• Импорт с псевдонимами для избежания конфликтов имен:

// app.js
import { add as mathAdd } from './math.js';
import { add as stringAdd } from './string.js';

console.log(mathAdd(5, 3)); // 8
console.log(stringAdd('Hello, ', 'World!')); // Hello, World!

Для использования ES модулей в Node.js необходимо выполнить одно из следующих условий:

• Использовать расширение .mjs для файлов с ES модулями
• Добавить "type": "module" в ближайший package.json
• Использовать флаг --input-type=module при запуске с помощью команды node --input-type=module app.js

ES модули предлагают более современный подход к организации кода, обеспечивая лучшую производительность через оптимизации на этапе компиляции и более чистый синтаксис. Тем не менее, при миграции существующего CommonJS кода необходимо учитывать различия в поведении и разрешении зависимостей между этими системами. 💡

Практические сценарии импорта функций в проектах Node.js

Теоретическое понимание механизмов импорта — это только начало. В реальных проектах разработчики сталкиваются с разнообразными сценариями организации кода, требующими гибкого применения модульной системы. Рассмотрим практические паттерны использования импортов для решения конкретных задач. 🛠️

Елена Соколова, архитектор программного обеспечения

В микросервисном проекте для финтех-компании мы столкнулись с проблемой дублирования кода между сервисами. Каждый микросервис содержал собственные копии утилит для валидации данных, форматирования дат и работы с криптографией.

Сначала мы создали внутренний npm-пакет fintech-utils, но быстро поняли, что это усложнило процесс разработки из-за необходимости публикации новых версий при каждом изменении. Нам требовалось более гибкое решение.

Мы перешли к модели с монорепозиторием, где общие функции выделены в отдельные модули с четкими границами ответственности:

JS

Скопировать код

// packages/validation/index.js
export function validateIBAN(iban) {
// реализация
}

export function validateCardNumber(number) {
// реализация
}

// packages/date-utils/index.js
export function formatFiscalDate(date) {
// реализация
}

// В микросервисе платежей
import { validateIBAN } from '@internal/validation';
import { formatFiscalDate } from '@internal/date-utils';

Для корректной работы импортов мы настроили монорепозиторий с помощью Lerna и Yarn Workspaces, что позволило импортировать модули напрямую без необходимости публикации пакетов.

Результат превзошел ожидания: количество строк кода сократилось на 40%, время на интеграцию новых функций уменьшилось в 3 раза, а количество багов, связанных с несогласованными реализациями одних и тех же функций, снизилось на 90%. Модульный подход позволил командам сосредоточиться на бизнес-логике своих сервисов вместо постоянного переизобретения велосипеда.

Вот наиболее распространенные практические сценарии использования импортов в Node.js проектах:

1. Функциональная декомпозиция — разделение крупных модулей на функциональные блоки:

// users/validation.js
export function validateUsername(username) {/*...*/}

// users/persistence.js
export function saveUser(user) {/*...*/}

// users/index.js
import { validateUsername } from './validation.js';
import { saveUser } from './persistence.js';

export async function createUser(userData) {
validateUsername(userData.username);
return saveUser(userData);
}

2. Барель файлы (index.js) — упрощение импортов через агрегацию экспортов:

// utils/string.js
export function capitalize(str) {/*...*/}

// utils/number.js
export function formatCurrency(num) {/*...*/}

// utils/index.js
export * from './string.js';
export * from './number.js';

// В другом модуле:
import { capitalize, formatCurrency } from './utils'; // Вместо отдельных импортов

3. Ленивая загрузка модулей — асинхронная загрузка по требованию:

// app.js
async function generateReport() {
// Тяжелый модуль загружается только при необходимости
const { generatePDF } = await import('./heavy-pdf-generator.js');
return generatePDF();
}

// Использование
button.addEventListener('click', async () => {
const report = await generateReport();
downloadFile(report);
});

4. Фабрики модулей — создание настраиваемых модулей:

// logger-factory.js
export function createLogger(options) {
return {
log: (message) => console.log(`[${options.prefix}] ${message}`),
error: (message) => console.error(`[${options.prefix}] ERROR: ${message}`)
};
}

// user-service.js
import { createLogger } from './logger-factory.js';
const logger = createLogger({ prefix: 'USER-SERVICE' });

export function createUser() {
logger.log('Creating user...');
// Остальной код
}

5. Адаптеры для внешних библиотек — изоляция зависимостей:

// database-adapter.js
import mongoose from 'mongoose'; // Внешняя зависимость

export async function connect(connectionString) {
return mongoose.connect(connectionString);
}

export async function findById(model, id) {
return model.findById(id);
}

// Использование в бизнес-логике
import { connect, findById } from './database-adapter.js';
// Теперь при смене библиотеки БД нужно изменить только адаптер

При проектировании системы импортов полезно следовать нескольким принципам:

• Принцип единственной ответственности — каждый модуль должен заниматься только одной задачей
• Инверсия зависимостей — модули высокого уровня не должны зависеть от модулей низкого уровня, оба должны зависеть от абстракций
• Ограничение цепочек импортов — избегайте длинных цепочек импортов между модулями для упрощения отладки и поддержки
• Избегание циклических зависимостей — они могут привести к неожиданным результатам и усложнить понимание кода

Эффективная организация импортов — это не просто техническая деталь, а архитектурное решение, влияющее на поддерживаемость, расширяемость и производительность вашего приложения. 🧩

Выбор подхода: CommonJS или ES модули для разных задач

Принятие решения между использованием CommonJS и ES модулей — это не просто вопрос предпочтений, а стратегический выбор, влияющий на будущее вашего проекта. Оба подхода имеют свои сильные стороны и ограничения, которые необходимо учитывать в контексте конкретных требований задачи. 🤔

Чтобы сделать обоснованный выбор, необходимо проанализировать различные аспекты проекта:

Когда выбирать CommonJS:

• Для legacy-проектов — если у вас существующая кодовая база на CommonJS, миграция может быть дорогостоящей и рискованной
• При работе с библиотеками, не поддерживающими ES модули — некоторые старые, но критичные библиотеки могут не работать с ES модулями
• Для скриптов и утилит командной строки — простые утилиты, где преимущества ES модулей не так существенны
• При необходимости условного требования модулей — если логика импорта зависит от условий времени выполнения:

// Условный импорт в CommonJS
let logger;
if (process.env.NODE_ENV === 'production') {
logger = require('./production-logger');
} else {
logger = require('./development-logger');
}

Когда выбирать ES модули:

• Для новых проектов — начинайте с современного стандарта, если нет специфических требований к совместимости
• При разработке библиотек — ES модули обеспечивают лучшую оптимизацию и совместимость с различными окружениями
• В крупных проектах с компонентной архитектурой — статический анализ импортов позволяет лучше оптимизировать код
• Для приложений с ленивой загрузкой функциональности — асинхронный импорт позволяет загружать код по требованию:

// Ленивая загрузка тяжелого компонента
async function showReport() {
const { ReportComponent } = await import('./heavy-report-component.js');
new ReportComponent().render();
}

// Кнопка генерации отчета
document.getElementById('report-button').addEventListener('click', showReport);

Стратегии использования обоих подходов в одном проекте:

1. Постепенная миграция — начните с ES модулей для новой функциональности, сохраняя существующий код на CommonJS

// existing-module.cjs (CommonJS)
module.exports = { legacy: true };

// new-feature.mjs (ES Module)
import legacy from './existing-module.cjs';
export function newFeature() {
// Использование legacy модуля
}

2. Dual-публикация библиотек — поддержка обоих форматов для максимальной совместимости через поле "exports" в package.json

// package.json
{
"name": "my-lib",
"exports": {
"import": "./esm/index.js",
"require": "./cjs/index.js"
}
}

3. Использование транспиляторов — преобразование ES модулей в CommonJS для сред, где ES модули не поддерживаются, с помощью инструментов типа Babel или TypeScript

При принятии решения также необходимо учитывать факторы за пределами чисто технических аспектов:

• Навыки команды — насколько хорошо команда знакома с выбранным подходом
• Долгосрочная стратегия — в каком направлении движется экосистема Node.js
• Потребности в интероперабельности — нужно ли вашему коду работать в разных средах (браузер, разные версии Node.js)

В конечном счете, выбор между CommonJS и ES модулями — это вопрос баланса между совместимостью, производительностью, удобством разработки и долгосрочной перспективой. 📊

Грамотно организованный импорт функций в Node.js превращает программирование из хаотичного нагромождения кода в искусство создания элегантных архитектурных решений. Независимо от того, выберете ли вы проверенный временем CommonJS или современные ES модули, ключевым остаётся следование принципам модульности и чистой архитектуры. Помните, что лучший подход — тот, который решает конкретные задачи вашего проекта и соответствует долгосрочной стратегии развития. Инвестируйте время в проектирование структуры импортов сегодня, и завтра вы получите легко поддерживаемую, масштабируемую и понятную кодовую базу.