何为SourceMap？从编译聊聊其原理

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做好事不留名的 sourcemap

当我们在开发代码的时候，遇到错误的时候可以在控制台定位到具体的问题，就像这样：

问题在于，由于打包动作会将我们的原始代码进行编译、压缩，最后在产物中早已没有我们的原始代码，打开产物，我们可以见到的只有这样的代码：

既然如此，为什么我们可以通过控制台，在原始代码中定位到错误位置呢？答案就是本文的主角：source map。在前端工程体系中，一份代码从开发到上线，大多需要经过打包编译的步骤，为的是：

1. 将 jsx, tsx, ts 之类的文件类型转译成 runtime 可以识别的 js
2. 将 js 转译成适用范围更广的 es5
3. 将多个 js 文件压缩成一个最终的产物，并对代码进行一定程度的混淆

经过以上三个步骤，我们的代码已经变得面目全非。原始信息的丢失不利于对代码进行追踪，如果此时遇到错误，压缩过后的代码会让我们无从下手。但是，如果我们的打包产物中有这样的文件，我们便能利用这些文件还原出原始代码：

这些就是 sourcemap，那么 sourcemap 是怎么生成的？我们应该怎么使用 sourcemap？

sourcemap 原理

sourcemap 的构成

为了更清晰的描述 sourcemap 的生成，我用一个最简单的 case 来编译并生成 sourcemap：

// input
const example = () => {
  console.log('example');
}

// output
"use strict";

var example = function example(){
  console.log("example");
};

利用 babel 将上述代码转为 es5 的同时，我们可以得到一份 sourcemap：

{
  "version": 3,
  "sources": [
    "src/example.js"
  ],
  "names": [
    "example",
    "console",
    "log"
  ],
  "mappings": ";;AAAA,IAAMA,OAAO,GAAG,SAAVA,OAAU,GAAM;AACpBC,EAAAA,OAAO,CAACC,GAAR,CAAY,SAAZ;AACD,CAFD",
  "sourcesContent": [
    "const example = () => {\n  console.log(\"example\");\n};\n"
  ]
}

可以看到其有多个属性，分别代表着：

1. version: source map 的版本号。
2. sources: 转换前的文件。该项是一个数组，可能存在多个文件合并成一个文件。
3. names: 转换前的所有变量名和属性名。
4. mappings: 记录位置信息的字符串。
5. sourceContent: 原始内容。

其中最重要的，便是记录着原始代码和编译后代码映射关系的 mappings 字段。

mappings 是如何记录映射的

可以花两分钟简单思考一下，如果是你来设计 sourcemap，你会如何记录一份原始代码到编译后代码的映射？很简单，我将编译后的每一个单词，对应的原始位置都记录下来就可以了，需要注意的是，由于存在多个文件编译成一个文件的情况，所以我们需要记录下原始文件名：

到这里，我们已经将第一行代码的原始信息记录下来了，可以表示为：

0|0|src/example.js|0|0, 0|4|src/example.js|0|6, 0|11|src/example.js|0|13, 0|14|src/example.js|0|16, 0|23|src/example.js|0|16, 0|30|src/example.js|0|16, 0|33|src/example.js|0|22

同样的，第二行代码与第三行代码的映射关系可以用相同的方式记录下来。当我们完成了映射关系的记录后，便需要考虑一个现实问题：只有 23 个字符的原始信息，我们需要用 150 个字符来记录其映射关系。有没有什么办法，可以用更少的字符记录呢？

现在，我们对照 sourcemap 的做法，将上面的信息进行逐层的优化：

优化

省去输出文件中的行号，改用 ; 来标识换行

利用; 来标识换行，我们可以将上述的编码节省为：

0|src/example.js|0|0, 4|src/example.js|0|6, 11|src/example.js|0|13, 14|src/example.js|0|16, 23|src/example.js|0|16, 30|src/example.js|0|16, 33|src/example.js|0|22;

用索引标识变量名

前面我们提到 sourcemap 中的 names 数组，在 sourcemap 中，它会将变量名在 names 数组中的索引也记录下来，所以编码会变成如下：

0|src/example.js|0|0, 4|src/example.js|0|6|0, 11|src/example.js|0|13, 14|src/example.js|0|16, 23|src/example.js|0|16|0, 30|src/example.js|0|16, 33|src/example.js|0|22;

用索引来代替文件名

使用 sources 属性记录下来的原始文件数组，在记录原始信息时用索引代替，如 src/example.js 在 sources 中的索引为 0，所以可以进一步简化为：

0|0|0|0, 4|0|0|6|0, 11|0|0|13, 14|0|0|16, 23|0|0|16|0, 30|0|0|16, 33|0|0|22;

用相对位置来代替绝对位置

当文件内容巨大时，上面精简后的代码也有可能某些数字会随着增加而变得很长，如果一行的位置记录了某个位置，那么根据这一位置进行相对定位是可以到达一行内的任意位置。如：

所以我们的 mappings 继续被简化为：

0|0|0|0, 4|0|0|6|0, 7|0|0|7, 3|0|0|3, 10|0|10, 9|0|0|-10, 7|0|0|10, 3|0|0|6;

VLQ 编码

如果我们可以想办法去掉每个单词之间的分隔符（在我们的例子中是 | )，我们可以进一步省下大量的字符。当然，限制我们去掉这个分隔符的问题是，我们无法在没有分隔符的帮助下区分 10010 是 10|0|10 还是 100|1|0，但我们可以设计一套方法，让我们能够在去掉分隔符的情况下依然能够正确的分组。sourcemap 使用了这一套方法：

在二进制中，使用 6 个字节比特来记录一个数字，用其中一个字节来标识它是否结束（下方 C），再用一位标识正负（下方 S），剩下还有四位用来表示数值。用这样 6 个字节来表示我们需要的数字。

注：如果是一个分组无法表达的数字，则会用第二个分组来容纳剩余部分，这里举个例子：23 的二进制为 10111，由于一个分组无法容纳，那么将 10111 分为两组，第一组是最后面的四位，既 10111，第二组是剩下的 10111，那么它最终会被编码为：101110 000001。

所以 4|0|0|6|0 最终被转化为 001000 000000 000000 001100 000000，随后再进行 base64 编码得到：

001000 000000 000000 001100 000000
I      A      A      M      A

之所以要用 6 个字节比特为一组记录一个数字，正是因为每一个 base64 编码最多可以表示二进制 6 位，所以通过这样的编码，我们将 4|0|0|6|0 转化为了 IAAMA。至此，我们便了解了 sourcemap 的原理和生成方式。

webpack 中不同的 sourcemap

我们知道 sourcemap 是用来记录编译后代码到原始代码的映射关系，所以理论上每一个编译过程都可以产生一份 sourcemap，如 TS(X) 转 JS，ES6 转 ES5，代码压缩等等。经过这么多过程，我们需要将每一步生成的 sourcemap 合并起来才能最终得到一份生产环境代码到开发环境代码的 sourcemap。我们可以用社区上现有的轮子手动实现 sourcemap 的合并：https://www.npmjs.com/package/merge-source-map[1]

不过这样还是有一些麻烦，在前段工程体系中，webpack 这类打包工具是不可或缺的，webpack 本身也提供了 sourcemap 的生成，而且不需要我们关注其中 sourcemap 合并的细节。在 webpack 配置中，用 devtool 属性来标识使用何种模式生成 sourcemap。devtool 中有多种类型可以使用，如 eval , inline, cheap... 以这一段程序为例子：

// index.js
import a from "./a";
import b from "./b";

b(a);

// a.js
export default "a";

// b.js
export default (str) => {
  throw new Error(str);
};

source-map

该模式会生成一份独立的.map 文件。其和我们前面讲述的一样。它是最详细，同时也是耗时最久的模式。

inline (如 inline-source-map）

该模式不会生成一份独立的.map 文件，而是用 base64 编码将 sourcemap 进行编码后附在编译后代码的末处。缺点是这样会使得编译后代码的体积变得庞大，其他方面则和 source-map 模式一样。

eval

源码以字符的形式被 eval(…) 来调用，不会生成 sourceMap 信息，只会通过一个附着在各个模块后的 sourceURL 来存储原始文件的位置，同时，我们只能在控制台中看到经过 webpack 处理的编译后代码，所以它并不能反映真实的行号：

eval-source-map

源码以字符的形式被 eval(…) 来调用，同时生成 sourceMap 信息，sourcemap 信息（以 base64 编码的形式）和 sourceURL 被附着在各个模块后，在这个模式下，我们可以在控制台中看到原始的代码。

cheap-source-map

生成的 sourcemap 只有行信息，不会记录列信息：

但是，细心的你可能发现了，cheap-source-map 模式下的 sourcemap 依然没有映射到真正的原始代码（原本的箭头函数被 babel 编译成了 function）。cheap-source-map 记录下的是与被 loader（此处是 babel-loader）转化后的代码之间的映射。

cheap-module-source-map

使用 cheap-module-source-map 可以记录下 loader 转译前的信息：

nosources

在这个模式下，会生成不包含 sourcecontent 的 sourcemap，具体表现为有错误堆栈信息但没有具体的内容：

hidden

在这个模式下，会生成 sourcemap，但是不会将 sourcemapURL 信息附着在编译后代码中。此外还有一些模式的组合，具体可以是"^(inline-|hidden-|eval-)?(nosources-)?(cheap-(module-)?)?source-map$"

开发环境应该用哪种模式？生产环境呢？

开发环境下一般使用构建速度快，同时可以看到原始信息的 eval-source-map 模式。而在生产环境下，为了不泄露源代码，可以使用 hidden-source-map 模式。

为什么有时候 sourcemap 表现不准？

一个猜测：上面我们介绍了 webpack 中多种 sourcemap 模式。其中有些模式是以牺牲掉一部分信息来换取更好的构建速度的（如 eval、cheap-source-map）。如果 webpack 的 hot server 没有采用正确的 sourcemap 模式，就会出现定位不准的问题。这个时候通常更换一下 sourcemap 模式为cheap-module-source-map甚至source-map模式就 OK 了。同时，如果打包过程的某个环节在转译代码的时候将原始信息丢失了，也可能会出现最终合并成的 sourcemap 定位不准。

相关链接

1. D-kylin/note[2]
2. Rich-Harris/vlq[3]
3. 细说 js 压缩、sourcemap、通过 sourcemap 查找原始报错信息[4]

参考资料

[1]

https://www.npmjs.com/package/merge-source-map: https://www.npmjs.com/package/merge-source-map

[2]

D-kylin/note: https://github.com/D-kylin/note/blob/master/VLQ%E7%BC%96%E7%A0%81.md

[3]

Rich-Harris/vlq: https://github.com/Rich-Harris/vlq

[4]

细说 js 压缩、sourcemap、通过 sourcemap 查找原始报错信息: https://segmentfault.com/a/1190000016987829

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以上便是本次分享的全部内容，希望对你有所帮助^_^

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