web前端打包工具原理解析

前端模塊化成為了主流的今天,離不開各種打包工具的貢獻。社區裡面對於webpack,rollup以及後起之秀parcel的介紹層出不窮,對於它們各自的使用配置分析也是汗牛充棟。為了避免成為一位“配置工程師”,我們需要來了解一下打包工具的運行原理,只有把核心原理搞明白了,在工具的使用上才能更加得心應手。

本文基於parcel核心開發者@ronami的開源項目minipack而來,在其非常詳盡的註釋之上加入更多的理解和說明,方便讀者更好地理解。

web前端打包工具原理解析

1、打包工具核心原理

顧名思義,打包工具就是負責把一些分散的小模塊,按照一定的規則整合成一個大模塊的工具。與此同時,打包工具也會處理好模塊之間的依賴關係,最終這個大模塊將可以被運行在合適的平臺中。

打包工具會從一個入口文件開始,分析它裡面的依賴,並且再進一步地分析依賴中的依賴,不斷重複這個過程,直到把這些依賴關係理清挑明為止。

從上面的描述可以看到,打包工具最核心的部分,其實就是處理好模塊之間的依賴關係,而minipack以及本文所要討論的,也是集中在模塊依賴關係的知識點當中。

為了簡單起見,minipack項目直接使用ESmodules規範,接下來我們新建三個文件,並且為它們之間建立依賴:

web前端打包工具原理解析

它們的依賴關係非常簡單:entry.js→ message.js→ name.js,其中entry.js將會成為打包工具的入口文件。

但是,這裡面的依賴關係只是我們人類所理解的,如果要讓機器也能夠理解當中的依賴關係,就需要藉助一定的手段了。

2、依賴關係解析

新建一個js文件,命名為minipack.js,首先引入必要的工具。

web前端打包工具原理解析

接下來,我們會撰寫一個函數,這個函數接收一個文件作為模塊,然後讀取它裡面的內容,分析出其所有的依賴項。當然,我們可以通過正則匹配模塊文件裡面的import關鍵字,但這樣做非常不優雅,所以我們可以使用babylon這個js解析器把文件內容轉化成抽象語法樹(AST),直接從AST裡面獲取我們需要的信息。

得到了AST之後,就可以使用babel-traverse去遍歷這棵AST,獲取當中關鍵的“依賴聲明”,然後把這些依賴都保存在一個數組當中。

最後使用babel-core的transformFromAst方法搭配babel-preset-env插件,把ES6語法轉化成瀏覽器可以識別的ES5語法,並且為該js模塊分配一個ID。

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運行createAsset('./example/entry.js'),輸出如下:

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可見entry.js文件已經變成了一個典型的模塊,且依賴已經被分析出來了。接下來我們就要遞歸這個過程,把“依賴中的依賴”也都分析出來,也就是下一節要討論的建立依賴關係圖集。

3、建立依賴關係圖集

新建一個名為createGragh()的函數,傳入一個入口文件的路徑作為參數,然後通過createAsset()解析這個文件使之定義成一個模塊。

接下來,為了能夠挨個挨個地對模塊進行依賴分析,所以我們維護一個數組,首先把第一個模塊傳進去並進行分析。當這個模塊被分析出還有其他依賴模塊的時候,就把這些依賴模塊也放進數組中,然後繼續分析這些新加進去的模塊,直到把所有的依賴以及“依賴中的依賴”都完全分析出來。

與此同時,我們有必要為模塊新建一個mapping屬性,用來儲存模塊、依賴、依賴ID之間的依賴關係,例如“ID為0的A模塊依賴於ID為2的B模塊和ID為3的C模塊”就可以表示成下面這個樣子:

web前端打包工具原理解析

搞清楚了箇中道理,就可以開始編寫函數了。

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可能有讀者對其中的for...of...循環當中的queue.push有點迷,但是隻要嘗試過下面這段代碼就能搞明白了:

web前端打包工具原理解析

嘗試運行一下createGraph('./example/entry.js'),就能夠看到如下的輸出:

web前端打包工具原理解析

現在依賴關係圖集已經構建完成了,接下來就是把它們打包成一個單獨的,可直接運行的文件啦!

4、進行打包

上一步生成的依賴關係圖集,接下來將通過CommomJS規範來實現加載。由於篇幅關係,本文不對CommomJS規範進行擴展,有興趣的讀者可以參考@阮一峰老師的一篇文章《瀏覽器加載CommonJS模塊的原理與實現》,說得非常清晰。簡單來說,就是通過構造一個立即執行函數(function() {})(),手動定義module,exports和require變量,最後實現代碼在瀏覽器運行的目的。

接下來就是依據這個規範,通過字符串拼接去構建代碼塊。

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最後運行bundle(createGraph('./example/entry.js')),輸出如下:

web前端打包工具原理解析

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這段代碼將能夠直接在瀏覽器運行,輸出“Helloworld!”。

至此,整一個打包工具已經完成。

5、歸納總結

經過上面幾個步驟,我們可以知道一個模塊打包工具,第一步會從入口文件開始,對其進行依賴分析,第二步對其所有依賴再次遞歸進行依賴分析,第三步構建出模塊的依賴圖集,最後一步根據依賴圖集使用CommonJS規範構建出最終的代碼。明白了當中每一步的目的,便能夠明白一個打包工具的運行原理。

最後再次感謝@ronami的開源項目minipack,其源碼有著更為詳細的註釋,非常值得大家閱讀。


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