【R语言】一个Shiny应用模块化的实例
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发布时间：2024-10-07 10:39
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时间：2024-10-22 05:15
Shiny是由Posit公司开发的双语言扩展包（包括R和Python），可视为基于R/Python的交互式应用程序开发平台，能够构建各式各样的Web应用程序。在官网上可以浏览众多实例。Shiny最出色的特点是它将众多的基础工具集成到一个高级语言环境，使用户同时具备构建前后端程序的能力。
起初的Shiny已能够支持大型Web程序的开发（实际上官网也是用Shiny构建的），但开发者注意到Shiny有必要在基础的UI和Server架构下新增模块化功能，否则随着程序功能的增加，代码管理也将愈发困难。为此，模块（Mole）在2016年首次被引入Shiny，用于将大量重复代码包装成模块，以便于移植和开发。
提示：继续阅读本文内容需要理解Shiny的最基础架构，如需了解，请移步官网教程。
Shiny模块简介
通过Shiny模块，我们可以将Shiny程序进行模块化，以下是一个示意图：
为了方便描述，以下将未模块化的Shiny应用程序称为集中式App。在这个简单的示意图中，我们虚拟一个集中式App，其中包含三个页面（Tab 1、Tab 2、Tab 3），每一个页面包含了相同的一段UI代码，且对应了一段相同的Server代码。因此，为了同时更改这三个页面的代码，我们可以将重复的UI封装成一个UI模块，再让三个页面调用模块，以此实现重复代码的缩减（server同理），构建一个模块化App。简而言之，Shiny模块本质上是一种自定义函数。
需要注意的是，server端的模块化是2020年后新增的功能，如果你之前了解的Shiny模块没有关于server端的部分，建议先去阅读最新的教学材料。
Shiny模块化实例一个集中式App
这里我们根据官网示例Shiny theme selector来构建前面示意图中集中式App的实例，代码如下：
ui.R
server.R
global.R
App的主目录结构如下：
运行程序之后我们可以发现只有Navbar 1中的Tab 1是有内容的，而Tab 2和3是空的：
Tab1的功能很简单，就是将Slider input的数字乘以10倍，再把计算公式和结果打印出来。
一个新增功能需求
现在我们自行给出一个需求，那就是将Tab 1的功能复制到Tab 2里头，并且两者相互独立。
在集中式App中新增功能
按照需求描述，最简单的方式是把Tab 1和左侧的Slider input都复制一遍，并且定义为不同的对象，如下：
ui.R
server.R
此外，global.R和App的主目录结构维持不变。
运行之后，可以发现功能已经植入Tab 2，并且能正常使用：
在模块化App中新增功能
首先我们进行UI的模块化，将sliderInput包装成一个函数slider_mole()，并单独存成一个脚本slider_mole.R
slider_mole是一个自定义函数，开头必须要定义一个函数类对象ns，内容为NS(id)，其后的所有input id字符串都要套上这个函数。例如"slider"需要变更为ns("slider")。
之后，我们进行Server的模块化，将renderText包装成一个函数print_number_mole()，并单独存成一个脚本print_number_mole.R
之后，将模块插入UI端和Server端：
ui.R
server.R
global.R
App的主目录结构如下：
观察ui.R和server.R可以发现，模块是通过id进行关联的，例如txtout是由print_number_mole("slider1")生成，而其输入为slider_mole("slider1")。
模块化的优点
这里我们先总结一下集中式App和模块化App的差异。
ui端的差异主要是各项input控件是否采用自定义的模块：
server端的差异主要是各项输出是否采用自定义的模块：
如果是模块化的App，global需要source模块函数，集中式app则不需要：
通过上述对比，我们可以发现模块化的优点是它解除了计算程序和IO的1v1绑定逻辑，意味着后续对程序的更改只要在模块内进行即可，不需要满世界找代码位置，也不需要重复修改相同的代码。举个例子，现在需要将实例中sliderInput给出的数字乘以10改为乘以100，则只要在模块中修改即可。相对的，如果不采用模块化的编程方式，我们需要定位slider1和slider2所在的位置，再对代码进行修改。
结语
本文是一个关于Shiny模块的简单介绍，对于Shiny用户而言，学习Shiny模块还是很有必要的，主要原因在于集中式App框架的内容承载量非常有限，在实践中，包含数个功能的App代码已经能让人感受到生理不适（亲身经验）。此外，Shiny模块还是构建企业级Shiny应用框架的基础（例如 golem和 rhino），如果你有意在工作中使用Shiny，Shiny模块将是绕不开的一项技术。
