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社区首页 >专栏 >二十张图片彻底讲明白 Webpack 设计理念,以看懂为目的

二十张图片彻底讲明白 Webpack 设计理念,以看懂为目的

作者头像
前端老道
发布2023-02-27 14:30:17
5540
发布2023-02-27 14:30:17
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文章被收录于专栏:Vue开发社区

一、前言

本文是 从零到亿系统性的建立前端构建知识体系✨[1] 中的第八篇。

Webpack[2] 一直都是有些人的心魔,不清楚原理是什么,不知道怎么去配置,只会基本的 API 使用。它就像一个黑盒,让部分开发者对它望而生畏。

而本节最大的作用,就是帮大家一点一点的消灭心魔。

大家之所以认为 Webpack 复杂,很大程度上是因为它依附着一套庞大的生态系统。其实 Webpack 的核心流程远没有我们想象中那么复杂,甚至只需百来行代码就能完整复刻出来。

因此在学习过程中,我们应注重学习它本身的设计思想,不管是它的 Plugin 系统还是 Loader 系统都是建立于这套核心思想之上。所谓万变不离其宗,一通百通。

在本文中,我将会从 Webpack 的整体流程出发,通篇采用结论先行、自顶向下的方式进行讲解。在涉及到原理性的知识时,尽量采用图文的方式辅以理解,注重实现思路注重设计思想

另外,如果在阅读过程中感到吃力(很正常),可自行补一补 Webpack 专栏中前置性的知识,每一节均完全解耦,可放心食用:

不了解也没关系,在本节中我都会一一讲到。

  • 从构建产物洞悉模块化原理[3]
  • 【Webpack】异步加载\(懒加载\)原理[4]
  • 前端工程化基石 -- AST(抽象语法树)以及AST的广泛应用[5]
  • 【万字长文|趣味图解】彻底弄懂Webpack中的Loader机制[6]
  • 【Webpack Plugin】写了个插件跟喜欢的女生表白,结果......[7]
  • 中级/高级前端】为什么我建议你一定要读一读 Tapable 源码?[8]

文中所涉及到的代码均放到个人 github 仓库中:github.com/noBaldAaa/h…[9]

二、基本使用

初始化项目:

代码语言:javascript
复制
npm init  //初始化一个项目
yarn add webpack //安装项目依赖
复制代码

安装完依赖后,根据以下目录结构来添加对应的目录和文件:

代码语言:javascript
复制
├── node_modules
├── package-lock.json
├── package.json
├── webpack.config.js #配置文件
├── debugger.js #测试文件
└── src # 源码目录
     |── index.js
     |── name.js
     └── age.js
复制代码

webpack.config.js

代码语言:javascript
复制
const path = require("path");
module.exports = {
  mode: "development", //防止代码被压缩
  entry: "./src/index.js", //入口文件
  output: {
    path: path.resolve(__dirname, "dist"),
    filename: "[name].js",
  },
  devtool: "source-map", //防止干扰源文件
};
复制代码

src/index.js(本文不讨论CommonJS 和 ES Module之间的引用关系,以CommonJS为准

代码语言:javascript
复制
const name = require("./name");
const age = require("./age");
console.log("entry文件打印作者信息", name, age);
复制代码

src/name.js

代码语言:javascript
复制
module.exports = "不要秃头啊";
复制代码

src/age.js

代码语言:javascript
复制
module.exports = "99";
复制代码

文件依赖关系:

image.png

Webpack[10] 本质上是一个函数,它接受一个配置信息作为参数,执行后返回一个 compiler 对象[11],调用 compiler 对象中的 run[12] 方法就会启动编译。run 方法接受一个回调,可以用来查看编译过程中的错误信息或编译信息。

debugger.js

代码语言:javascript
复制
// const { webpack } = require("./webpack.js"); //后面自己手写
const { webpack } = require("webpack");
const webpackOptions = require("./webpack.config.js");
const compiler = webpack(webpackOptions);

//开始编译
compiler.run((err, stats) => {
  console.log(err);
  console.log(
    stats.toJson({
      assets: true, //打印本次编译产出的资源
      chunks: true, //打印本次编译产出的代码块
      modules: true, //打印本次编译产出的模块
    })
  );
});
复制代码

执行打包命令:

代码语言:javascript
复制
node ./debugger.js
复制代码

得到产出文件 dist/main.js(先暂停三十秒读一读下面代码,命名经优化):

carbon (1).png

运行该文件,得到结果:

代码语言:javascript
复制
entry文件打印作者信息 不要秃头啊 99
复制代码

三、核心思想

我们先来分析一下源代码和构建产物之间的关系:

image.png

从图中可以看出,入口文件(src/index.js)被包裹在最后的立即执行函数中,而它所依赖的模块(src/name.jssrc/age.js)则被放进了 modules 对象中(modules 用于存放入口文件的依赖模块key 值为依赖模块路径,value 值为依赖模块源代码)。

require 函数是 web 环境下 加载模块的方法( require 原本是 node环境 中内置的方法,浏览器并不认识 require,所以这里需要手动实现一下),它接受模块的路径为参数,返回模块导出的内容。

要想弄清楚 Webpack 原理,那么核心问题就变成了:如何将左边的源代码转换成 dist/main.js 文件?


核心思想:

第一步:首先,根据配置信息(webpack.config.js)找到入口文件(src/index.js

第二步:找到入口文件所依赖的模块,并收集关键信息:比如路径、源代码、它所依赖的模块等:

代码语言:javascript
复制
var modules = [
{
  id: "./src/name.js",//路径
  dependencies: [], //所依赖的模块
  source: 'module.exports = "不要秃头啊";', //源代码
},
{
  id: "./src/age.js",
  dependencies: [], 
  source: 'module.exports = "99";',
},
{
  id: "./src/index.js",
  dependencies: ["./src/name.js", "./src/age.js"], 
  source:
    'const name = require("./src/name.js");\n' +
    'const age = require("./src/age.js");\n' +
    'console.log("entry文件打印作者信息", name, age);',
},
];
复制代码

第三步:根据上一步得到的信息,生成最终输出到硬盘中的文件(dist):包括 modules 对象、require 模版代码、入口执行文件等

在这过程中,由于浏览器并不认识除 html、js、css 以外的文件格式,所以我们还需要对源文件进行转换 —— **Loader 系统**。

Loader 系统 本质上就是接收资源文件,并对其进行转换,最终输出转换后的文件:

image.png

除此之外,打包过程中也有一些特定的时机需要处理,比如:

  • 在打包前需要校验用户传过来的参数,判断格式是否符合要求
  • 在打包过程中,需要知道哪些模块可以忽略编译,直接引用 cdn 链接
  • 在编译完成后,需要将输出的内容插入到 html 文件中
  • 在输出到硬盘前,需要先清空 dist 文件夹
  • ......

这个时候需要一个可插拔的设计,方便给社区提供可扩展的接口 —— **Plugin 系统**。

Plugin 系统 本质上就是一种事件流的机制,到了固定的时间节点就广播特定的事件,用户可以在事件内执行特定的逻辑,类似于生命周期:

image.png

这些设计也都是根据使用场景来的,只有理清需求后我们才能更好的理解它的设计思想。

四、架构设计

在理清楚核心思想后,剩下的就是对其进行一步步拆解。

上面提到,我们需要建立一套事件流的机制来管控整个打包过程,大致可以分为三个阶段:

  • 打包开始前的准备工作
  • 打包过程中(也就是编译阶段)
  • 打包结束后(包含打包成功和打包失败)

这其中又以编译阶段最为复杂,另外还考虑到一个场景:watch mode[13](当文件变化时,将重新进行编译),因此这里最好将编译阶段(也就是下文中的compilation)单独解耦出来。

Webpack 源码中,compiler 就像是一个大管家,它就代表上面说的三个阶段,在它上面挂载着各种生命周期函数,而 compilation 就像专管伙食的厨师,专门负责编译相关的工作,也就是打包过程中这个阶段。画个图帮助大家理解:

image.png

大致架构定下后,那现在应该如何实现这套事件流呢?

这时候就需要借助 Tapable[14] 了!它是一个类似于 Node.js 中的 EventEmitter[15] 的库,但更专注于自定义事件的触发和处理。通过 Tapable 我们可以注册自定义事件,然后在适当的时机去执行自定义事件。

类比到 VueReact 框架中的生命周期函数,它们就是到了固定的时间节点就执行对应的生命周期,tapable 做的事情就和这个差不多,我们可以通过它先注册一系列的生命周期函数,然后在合适的时间点执行。

example 🌰:

代码语言:javascript
复制
const { SyncHook } = require("tapable"); //这是一个同步钩子

//第一步:实例化钩子函数,可以在这里定义形参
const syncHook = new SyncHook(["author", "age"]);

//第二步:注册事件1
syncHook.tap("监听器1", (name, age) => {
  console.log("监听器1:", name, age);
});

//第二步:注册事件2
syncHook.tap("监听器2", (name) => {
  console.log("监听器2", name);
});

//第三步:注册事件3
syncHook.tap("监听器3", (name) => {
  console.log("监听器3", name);
});
//第三步:触发事件,这里传的是实参,会被每一个注册函数接收到
syncHook.call("不要秃头啊", "99");
复制代码

运行上面这段代码,得到结果:

代码语言:javascript
复制
监听器1 不要秃头啊 99
监听器2 不要秃头啊
监听器3 不要秃头啊
复制代码

在 Webpack 中,就是通过 tapablecomilercompilation 上像这样挂载着一系列生命周期 Hook,它就像是一座桥梁,贯穿着整个构建过程:

代码语言:javascript
复制
class Compiler {
  constructor() {
    //它内部提供了很多钩子
    this.hooks = {
      run: new SyncHook(), //会在编译刚开始的时候触发此钩子
      done: new SyncHook(), //会在编译结束的时候触发此钩子
    };
  }
}
复制代码

五、具体实现

整个实现过程大致分为以下步骤:

  • (1)搭建结构,读取配置参数
  • (2)用配置参数对象初始化 Compiler 对象
  • (3)挂载配置文件中的插件
  • (4)执行 Compiler 对象的 run 方法开始执行编译
  • (5)根据配置文件中的 entry 配置项找到所有的入口
  • (6)从入口文件出发,调用配置的 loader 规则,对各模块进行编译
  • (7)找出此模块所依赖的模块,再对依赖模块进行编译
  • (8)等所有模块都编译完成后,根据模块之间的依赖关系,组装代码块 chunk
  • (9)把各个代码块 chunk 转换成一个一个文件加入到输出列表
  • (10)确定好输出内容之后,根据配置的输出路径和文件名,将文件内容写入到文件系统

5.1、搭建结构,读取配置参数

根据 Webpack[16] 的用法可以看出, Webpack 本质上是一个函数,它接受一个配置信息作为参数,执行后返回一个 compiler 对象[17],调用 compiler 对象中的 run[18] 方法就会启动编译。run 方法接受一个回调,可以用来查看编译过程中的错误信息或编译信息。

修改 debugger.js 中 webpack 的引用:

代码语言:javascript
复制
+ const webpack = require("./webpack"); //手写webpack
const webpackOptions = require("./webpack.config.js"); //这里一般会放配置信息
const compiler = webpack(webpackOptions);

compiler.run((err, stats) => {
  console.log(err);
  console.log(
    stats.toJson({
      assets: true, //打印本次编译产出的资源
      chunks: true, //打印本次编译产出的代码块
      modules: true, //打印本次编译产出的模块
    })
  );
});
复制代码

搭建结构:

代码语言:javascript
复制
class Compiler {
  constructor() {}
  
  run(callback) {}
}

//第一步:搭建结构,读取配置参数,这里接受的是webpack.config.js中的参数
function webpack(webpackOptions) {
  const compiler = new Compiler()
  return compiler;
}
复制代码

运行流程图:

image.png

5.2、用配置参数对象初始化 Compiler 对象

上面提到过,Compiler 它就是整个打包过程的大管家,它里面放着各种你可能需要的编译信息生命周期 Hook,而且是单例模式。

代码语言:javascript
复制
//Compiler其实是一个类,它是整个编译过程的大管家,而且是单例模式
class Compiler {
+ constructor(webpackOptions) {
+   this.options = webpackOptions; //存储配置信息
+   //它内部提供了很多钩子
+   this.hooks = {
+     run: new SyncHook(), //会在编译刚开始的时候触发此run钩子
+     done: new SyncHook(), //会在编译结束的时候触发此done钩子
+   };
+ }
}

//第一步:搭建结构,读取配置参数,这里接受的是webpack.config.js中的参数
function webpack(webpackOptions) {
  //第二步:用配置参数对象初始化 `Compiler` 对象
+ const compiler = new Compiler(webpackOptions)
  return compiler;
}
复制代码

运行流程图:

image.png

5.3、挂载配置文件中的插件

先写两个自定义插件配置到 webpack.config.js 中:一个在开始打包的时候执行,一个在打包完成后执行。

Webpack Plugin 其实就是一个普通的函数,在该函数中需要我们定制一个 apply 方法。当 Webpack 内部进行插件挂载时会执行 apply 函数。我们可以在 apply 方法中订阅各种生命周期钩子,当到达对应的时间点时就会执行。

代码语言:javascript
复制
//自定义插件WebpackRunPlugin
class WebpackRunPlugin {
  apply(compiler) {
    compiler.hooks.run.tap("WebpackRunPlugin", () => {
      console.log("开始编译");
    });
  }
}

//自定义插件WebpackDonePlugin
class WebpackDonePlugin {
  apply(compiler) {
    compiler.hooks.done.tap("WebpackDonePlugin", () => {
      console.log("结束编译");
    });
  }
}
复制代码

webpack.config.js

代码语言:javascript
复制
+ const { WebpackRunPlugin, WebpackDonePlugin } = require("./webpack");
module.exports = {
  //其他省略
+ plugins: [new WebpackRunPlugin(), new WebpackDonePlugin()],
};
复制代码

插件定义时必须要有一个 apply 方法,加载插件其实执行 apply 方法。

代码语言:javascript
复制
//第一步:搭建结构,读取配置参数,这里接受的是webpack.config.js中的参数
function webpack(webpackOptions) {
  //第二步:用配置参数对象初始化 `Compiler` 对象
  const compiler = new Compiler(webpackOptions);
  //第三步:挂载配置文件中的插件
+ const { plugins } = webpackOptions;
+ for (let plugin of plugins) {
+   plugin.apply(compiler);
+ }
  return compiler;
}
复制代码

运行流程图:

image.png

5.4、执行Compiler对象的run方法开始执行编译

重点来了!

在正式开始编译前,我们需要先调用 Compiler 中的 run 钩子,表示开始启动编译了;在编译结束后,需要调用 done 钩子,表示编译完成。

代码语言:javascript
复制
//Compiler其实是一个类,它是整个编译过程的大管家,而且是单例模式
class Compiler {
  constructor(webpackOptions) {
   //省略
  }
  
+ compile(callback){
+  //
+ }

+ //第四步:执行`Compiler`对象的`run`方法开始执行编译
+ run(callback) {
+   this.hooks.run.call(); //在编译前触发run钩子执行,表示开始启动编译了
+   const onCompiled = () => {
+     this.hooks.done.call(); //当编译成功后会触发done这个钩子执行
+   };
+   this.compile(onCompiled); //开始编译,成功之后调用onCompiled
  }
}
复制代码

上面架构设计中提到过,编译这个阶段需要单独解耦出来,通过 Compilation 来完成,定义Compilation 大致结构:

代码语言:javascript
复制
class Compiler {
  //省略其他
  run(callback) {
    //省略
  }
  
  compile(callback) {
    //虽然webpack只有一个Compiler,但是每次编译都会产出一个新的Compilation,
    //这里主要是为了考虑到watch模式,它会在启动时先编译一次,然后监听文件变化,如果发生变化会重新开始编译
    //每次编译都会产出一个新的Compilation,代表每次的编译结果
+   let compilation = new Compilation(this.options);
+   compilation.build(callback); //执行compilation的build方法进行编译,编译成功之后执行回调
  }
}

+ class Compilation {
+   constructor(webpackOptions) {
+     this.options = webpackOptions;
+     this.modules = []; //本次编译所有生成出来的模块
+     this.chunks = []; //本次编译产出的所有代码块,入口模块和依赖的模块打包在一起为代码块
+     this.assets = {}; //本次编译产出的资源文件
+     this.fileDependencies = []; //本次打包涉及到的文件,这里主要是为了实现watch模式下监听文件的变化,文件发生变化后会重新编译
+   }

+   build(callback) {
+    //这里开始做编译工作,编译成功执行callback
+    callback()
+   }
+ }
复制代码

运行流程图(点击可放大):

image.png

5.5、根据配置文件中的entry配置项找到所有的入口

接下来就正式开始编译了,逻辑均在 Compilation 中。

在编译前我们首先需要知道入口文件,而 入口的配置方式[19] 有多种,可以配置成字符串,也可以配置成一个对象,这一步骤就是为了统一配置信息的格式,然后找出所有的入口(考虑多入口打包的场景)。

代码语言:javascript
复制
class Compilation {
  constructor(webpackOptions) {
    this.options = webpackOptions;
    this.modules = []; //本次编译所有生成出来的模块
    this.chunks = []; //本次编译产出的所有代码块,入口模块和依赖的模块打包在一起为代码块
    this.assets = {}; //本次编译产出的资源文件
    this.fileDependencies = []; //本次打包涉及到的文件,这里主要是为了实现watch模式下监听文件的变化,文件发生变化后会重新编译
  }

  build(callback) {
    //第五步:根据配置文件中的`entry`配置项找到所有的入口
+   let entry = {};
+   if (typeof this.options.entry === "string") {
+     entry.main = this.options.entry; //如果是单入口,将entry:"xx"变成{main:"xx"},这里需要做兼容
+   } else {
+     entry = this.options.entry;
+   }

    //编译成功执行callback
    callback()
  }
}
复制代码

运行流程图(点击可放大):

image.png

5.6、从入口文件出发,调用配置的loader规则,对各模块进行编译

Loader 本质上就是一个函数,接收资源文件或者上一个 Loader 产生的结果作为入参,最终输出转换后的结果。

写两个自定义 Loader 配置到 webpack.config.js 中:

代码语言:javascript
复制
const loader1 = (source) => {
  return source + "//给你的代码加点注释:loader1";
};

const loader2 = (source) => {
  return source + "//给你的代码加点注释:loader2";
};
复制代码

webpack.config.js

代码语言:javascript
复制
const { loader1, loader2 } = require("./webpack");
module.exports = {
  //省略其他
  module: {
    rules: [
      {
        test: /\.js$/,
        use: [loader1, loader2],
      },
    ],
  },
};
复制代码

这一步骤将从入口文件出发,然后查找出对应的 Loader 对源代码进行翻译和替换。

主要有三个要点:

  • (6.1)把入口文件的绝对路径添加到依赖数组(this.fileDependencies)中,记录此次编译依赖的模块
  • (6.2)得到入口模块的的 module 对象 (里面放着该模块的路径、依赖模块、源代码等)
    • (6.2.1)读取模块内容,获取源代码
    • (6.2.2)创建模块对象
    • (6.2.3)找到对应的 Loader 对源代码进行翻译和替换
  • (6.3)将生成的入口文件 module 对象 push 进 this.modules

6.1:把入口文件的绝对路径添加到依赖数组中,记录此次编译依赖的模块

这里因为要获取入口文件的绝对路径,考虑到操作系统的兼容性问题,需要将路径的 \ 都替换成 /

代码语言:javascript
复制
//将\替换成/
function toUnixPath(filePath) {
  return filePath.replace(/\\/g, "/");
}

const baseDir = toUnixPath(process.cwd()); //获取工作目录,在哪里执行命令就获取哪里的目录,这里获取的也是跟操作系统有关系,要替换成/

class Compilation {
  constructor(webpackOptions) {
    this.options = webpackOptions;
    this.modules = []; //本次编译所有生成出来的模块
    this.chunks = []; //本次编译产出的所有代码块,入口模块和依赖的模块打包在一起为代码块
    this.assets = {}; //本次编译产出的资源文件
    this.fileDependencies = []; //本次打包涉及到的文件,这里主要是为了实现watch模式下监听文件的变化,文件发生变化后会重新编译
  }

  build(callback) {
    //第五步:根据配置文件中的`entry`配置项找到所有的入口
    let entry = {};
    if (typeof this.options.entry === "string") {
      entry.main = this.options.entry; //如果是单入口,将entry:"xx"变成{main:"xx"},这里需要做兼容
    } else {
      entry = this.options.entry;
    }
+   //第六步:从入口文件出发,调用配置的 `loader` 规则,对各模块进行编译
+   for (let entryName in entry) {
+     //entryName="main" entryName就是entry的属性名,也将会成为代码块的名称
+     let entryFilePath = path.posix.join(baseDir, entry[entryName]); //path.posix为了解决不同操作系统的路径分隔符,这里拿到的就是入口文件的绝对路径
+     //6.1 把入口文件的绝对路径添加到依赖数组(`this.fileDependencies`)中,记录此次编译依赖的模块
+     this.fileDependencies.push(entryFilePath);
+   }

    //编译成功执行callback
    callback()
  }
}
复制代码

6.2.1:读取模块内容,获取源代码

代码语言:javascript
复制
class Compilation {
  constructor(webpackOptions) {
    this.options = webpackOptions;
    this.modules = []; //本次编译所有生成出来的模块
    this.chunks = []; //本次编译产出的所有代码块,入口模块和依赖的模块打包在一起为代码块
    this.assets = {}; //本次编译产出的资源文件
    this.fileDependencies = []; //本次打包涉及到的文件,这里主要是为了实现watch模式下监听文件的变化,文件发生变化后会重新编译
  }

+ //当编译模块的时候,name:这个模块是属于哪个代码块chunk的,modulePath:模块绝对路径
+ buildModule(name, modulePath) {
+   //6.2.1 读取模块内容,获取源代码
+   let sourceCode = fs.readFileSync(modulePath, "utf8");
+
+   return {};
+ }

  build(callback) {
    //第五步:根据配置文件中的`entry`配置项找到所有的入口
    //代码省略...
    //第六步:从入口文件出发,调用配置的 `loader` 规则,对各模块进行编译
    for (let entryName in entry) {
      //entryName="main" entryName就是entry的属性名,也将会成为代码块的名称
      let entryFilePath = path.posix.join(baseDir, entry[entryName]); //path.posix为了解决不同操作系统的路径分隔符,这里拿到的就是入口文件的绝对路径
      //6.1 把入口文件的绝对路径添加到依赖数组(`this.fileDependencies`)中,记录此次编译依赖的模块
      this.fileDependencies.push(entryFilePath);
      //6.2 得到入口模块的的 `module` 对象 (里面放着该模块的路径、依赖模块、源代码等)
+     let entryModule = this.buildModule(entryName, entryFilePath);
    }

    //编译成功执行callback
    callback()
  }
}
复制代码

6.2.2:创建模块对象

代码语言:javascript
复制
class Compilation {
  //省略其他

  //当编译模块的时候,name:这个模块是属于哪个代码块chunk的,modulePath:模块绝对路径
  buildModule(name, modulePath) {
    //6.2.1 读取模块内容,获取源代码
    let sourceCode = fs.readFileSync(modulePath, "utf8");
    //buildModule最终会返回一个modules模块对象,每个模块都会有一个id,id是相对于根目录的相对路径
+   let moduleId = "./" + path.posix.relative(baseDir, modulePath); //模块id:从根目录出发,找到与该模块的相对路径(./src/index.js)
+   //6.2.2 创建模块对象
+   let module = {
+     id: moduleId,
+     names: [name], //names设计成数组是因为代表的是此模块属于哪个代码块,可能属于多个代码块
+     dependencies: [], //它依赖的模块
+     _source: "", //该模块的代码信息
+   };
+   return module;
  }
  
  build(callback) {
    //省略
  }
}
复制代码

6.2.3:找到对应的 Loader 对源代码进行翻译和替换

代码语言:javascript
复制
class Compilation {
  //省略其他
  
  //当编译模块的时候,name:这个模块是属于哪个代码块chunk的,modulePath:模块绝对路径
  buildModule(name, modulePath) {
    //6.2.1 读取模块内容,获取源代码
    let sourceCode = fs.readFileSync(modulePath, "utf8");
    //buildModule最终会返回一个modules模块对象,每个模块都会有一个id,id是相对于根目录的相对路径
    let moduleId = "./" + path.posix.relative(baseDir, modulePath); //模块id:从根目录出发,找到与该模块的相对路径(./src/index.js)
    //6.2.2 创建模块对象
    let module = {
      id: moduleId,
      names: [name], //names设计成数组是因为代表的是此模块属于哪个代码块,可能属于多个代码块
      dependencies: [], //它依赖的模块
      _source: "", //该模块的代码信息
    };
    //6.2.3 找到对应的 `Loader` 对源代码进行翻译和替换
+   let loaders = [];
+   let { rules = [] } = this.options.module;
+   rules.forEach((rule) => {
+     let { test } = rule;
+     //如果模块的路径和正则匹配,就把此规则对应的loader添加到loader数组中
+     if (modulePath.match(test)) {
+       loaders.push(...rule.use);
+     }
+   });

+   //自右向左对模块进行转译
+   sourceCode = loaders.reduceRight((code, loader) => {
+     return loader(code);
+   }, sourceCode);

    return module;
  }
  
  build(callback) {
    //省略
  }
}
复制代码

6.3:将生成的入口文件 module 对象 push 进 this.modules

代码语言:javascript
复制
class Compilation {
  constructor(webpackOptions) {
    this.options = webpackOptions;
    this.modules = []; //本次编译所有生成出来的模块
    this.chunks = []; //本次编译产出的所有代码块,入口模块和依赖的模块打包在一起为代码块
    this.assets = {}; //本次编译产出的资源文件
    this.fileDependencies = []; //本次打包涉及到的文件,这里主要是为了实现watch模式下监听文件的变化,文件发生变化后会重新编译
  }

  buildModule(name, modulePath) {
    //省略其他
  }
  
  build(callback) {
    //第五步:根据配置文件中的`entry`配置项找到所有的入口
    //省略其他
    //第六步:从入口文件出发,调用配置的 `loader` 规则,对各模块进行编译
    for (let entryName in entry) {
      //entryName="main" entryName就是entry的属性名,也将会成为代码块的名称
      let entryFilePath = path.posix.join(baseDir, entry[entryName]); //path.posix为了解决不同操作系统的路径分隔符,这里拿到的就是入口文件的绝对路径
      //6.1 把入口文件的绝对路径添加到依赖数组(`this.fileDependencies`)中,记录此次编译依赖的模块
      this.fileDependencies.push(entryFilePath);
      //6.2 得到入口模块的的 `module` 对象 (里面放着该模块的路径、依赖模块、源代码等)
      let entryModule = this.buildModule(entryName, entryFilePath);
+     //6.3 将生成的入口文件 `module` 对象 push 进 `this.modules` 中
+     this.modules.push(entryModule);
    }
    //编译成功执行callback
    callback()
  }
}
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5.7、找出此模块所依赖的模块,再对依赖模块进行编译

该步骤是整体流程中最为复杂的,一遍看不懂没关系,可以先理解思路。

该步骤经过细化可以将其拆分成十个小步骤:

  • (7.1):先把源代码编译成 AST[20]
  • (7.2):在 AST 中查找 require 语句,找出依赖的模块名称和绝对路径
  • (7.3):将依赖模块的绝对路径 push 到 this.fileDependencies
  • (7.4):生成依赖模块的模块 id
  • (7.5):修改语法结构,把依赖的模块改为依赖模块 id
  • (7.6):将依赖模块的信息 push 到该模块的 dependencies 属性中
  • (7.7):生成新代码,并把转译后的源代码放到 module._source 属性上
  • (7.8):对依赖模块进行编译(对 module 对象中的 dependencies 进行递归执行 buildModule
  • (7.9):对依赖模块编译完成后得到依赖模块的 module 对象,push 到 this.modules
  • (7.10):等依赖模块全部编译完成后,返回入口模块的 module 对象
代码语言:javascript
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+ const parser = require("@babel/parser");
+ let types = require("@babel/types"); //用来生成或者判断节点的AST语法树的节点
+ const traverse = require("@babel/traverse").default;
+ const generator = require("@babel/generator").default;

//获取文件路径
+ function tryExtensions(modulePath, extensions) {
+   if (fs.existsSync(modulePath)) {
+     return modulePath;
+   }
+   for (let i = 0; i < extensions?.length; i++) {
+     let filePath = modulePath + extensions[i];
+     if (fs.existsSync(filePath)) {
+       return filePath;
+     }
+   }
+   throw new Error(`无法找到${modulePath}`);
+ }

class Compilation {
  constructor(webpackOptions) {
    this.options = webpackOptions;
    this.modules = []; //本次编译所有生成出来的模块
    this.chunks = []; //本次编译产出的所有代码块,入口模块和依赖的模块打包在一起为代码块
    this.assets = {}; //本次编译产出的资源文件
    this.fileDependencies = []; //本次打包涉及到的文件,这里主要是为了实现watch模式下监听文件的变化,文件发生变化后会重新编译
  }

  //当编译模块的时候,name:这个模块是属于哪个代码块chunk的,modulePath:模块绝对路径
  buildModule(name, modulePath) {
    //省略其他
    //6.2.1 读取模块内容,获取源代码
    //6.2.2 创建模块对象
    //6.2.3 找到对应的 `Loader` 对源代码进行翻译和替换

    //自右向左对模块进行转译
    sourceCode = loaders.reduceRight((code, loader) => {
      return loader(code);
    }, sourceCode);

    //通过loader翻译后的内容一定得是js内容,因为最后得走我们babel-parse,只有js才能成编译AST
    //第七步:找出此模块所依赖的模块,再对依赖模块进行编译
+     //7.1:先把源代码编译成 [AST](https://astexplorer.net/)
+     let ast = parser.parse(sourceCode, { sourceType: "module" });
+     traverse(ast, {
+       CallExpression: (nodePath) => {
+         const { node } = nodePath;
+         //7.2:在 `AST` 中查找 `require` 语句,找出依赖的模块名称和绝对路径
+         if (node.callee.name === "require") {
+           let depModuleName = node.arguments[0].value; //获取依赖的模块
+           let dirname = path.posix.dirname(modulePath); //获取当前正在编译的模所在的目录
+           let depModulePath = path.posix.join(dirname, depModuleName); //获取依赖模块的绝对路径
+           let extensions = this.options.resolve?.extensions || [ ".js" ]; //获取配置中的extensions
+           depModulePath = tryExtensions(depModulePath, extensions); //尝试添加后缀,找到一个真实在硬盘上存在的文件
+           //7.3:将依赖模块的绝对路径 push 到 `this.fileDependencies` 中
+           this.fileDependencies.push(depModulePath);
+           //7.4:生成依赖模块的`模块 id`
+           let depModuleId = "./" + path.posix.relative(baseDir, depModulePath);
+           //7.5:修改语法结构,把依赖的模块改为依赖`模块 id` require("./name")=>require("./src/name.js")
+           node.arguments = [types.stringLiteral(depModuleId)];
+           //7.6:将依赖模块的信息 push 到该模块的 `dependencies` 属性中
+           module.dependencies.push({ depModuleId, depModulePath });
+         }
+       },
+     });

+     //7.7:生成新代码,并把转译后的源代码放到 `module._source` 属性上
+     let { code } = generator(ast);
+     module._source = code;
+     //7.8:对依赖模块进行编译(对 `module 对象`中的 `dependencies` 进行递归执行 `buildModule` )
+     module.dependencies.forEach(({ depModuleId, depModulePath }) => {
+       //考虑到多入口打包 :一个模块被多个其他模块引用,不需要重复打包
+       let existModule = this.modules.find((item) => item.id === depModuleId);
+       //如果modules里已经存在这个将要编译的依赖模块了,那么就不需要编译了,直接把此代码块的名称添加到对应模块的names字段里就可以
+       if (existModule) {
+         //names指的是它属于哪个代码块chunk
+         existModule.names.push(name);
+       } else {
+         //7.9:对依赖模块编译完成后得到依赖模块的 `module 对象`,push 到 `this.modules` 中
+         let depModule = this.buildModule(name, depModulePath);
+         this.modules.push(depModule);
+       }
+     });
+     //7.10:等依赖模块全部编译完成后,返回入口模块的 `module` 对象
+     return module;
   }  
  //省略其他
}
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5.8、等所有模块都编译完成后,根据模块之间的依赖关系,组装代码块 chunk

现在,我们已经知道了入口模块和它所依赖模块的所有信息,可以去生成对应的代码块了。

一般来说,每个入口文件会对应一个代码块chunk,每个代码块chunk里面会放着本入口模块和它依赖的模块,这里暂时不考虑代码分割。

代码语言:javascript
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class Compilation {
  constructor(webpackOptions) {
    this.options = webpackOptions;
    this.modules = []; //本次编译所有生成出来的模块
    this.chunks = []; //本次编译产出的所有代码块,入口模块和依赖的模块打包在一起为代码块
    this.assets = {}; //本次编译产出的资源文件
    this.fileDependencies = []; //本次打包涉及到的文件,这里主要是为了实现watch模式下监听文件的变化,文件发生变化后会重新编译
  }
  
  buildModule(name, modulePath) {
   //省略其他
  }

  build(callback) {
    //第五步:根据配置文件中的`entry`配置项找到所有的入口
    //省略其他
    //第六步:从入口文件出发,调用配置的 `loader` 规则,对各模块进行编译
    for (let entryName in entry) {
      //entryName="main" entryName就是entry的属性名,也将会成为代码块的名称
      let entryFilePath = path.posix.join(baseDir, entry[entryName]); //path.posix为了解决不同操作系统的路径分隔符,这里拿到的就是入口文件的绝对路径
      //6.1 把入口文件的绝对路径添加到依赖数组(`this.fileDependencies`)中,记录此次编译依赖的模块
      this.fileDependencies.push(entryFilePath);
      //6.2 得到入口模块的的 `module` 对象 (里面放着该模块的路径、依赖模块、源代码等)
      let entryModule = this.buildModule(entryName, entryFilePath);
      //6.3 将生成的入口文件 `module` 对象 push 进 `this.modules` 中
      this.modules.push(entryModule);
      //第八步:等所有模块都编译完成后,根据模块之间的依赖关系,组装代码块 `chunk`(一般来说,每个入口文件会对应一个代码块`chunk`,每个代码块`chunk`里面会放着本入口模块和它依赖的模块)
+     let chunk = {
+       name: entryName, //entryName="main" 代码块的名称
+       entryModule, //此代码块对应的module的对象,这里就是src/index.js 的module对象
+       modules: this.modules.filter((item) => item.names.includes(entryName)), //找出属于该代码块的模块
+     };
+     this.chunks.push(chunk);
    }
    //编译成功执行callback
    callback()
  }
}
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5.9、把各个代码块 chunk 转换成一个一个文件加入到输出列表

这一步需要结合配置文件中的output.filename去生成输出文件的文件名称,同时还需要生成运行时代码:

代码语言:javascript
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//生成运行时代码
+ function getSource(chunk) {
+   return `
+    (() => {
+     var modules = {
+       ${chunk.modules.map(
+         (module) => `
+         "${module.id}": (module) => {
+           ${module._source}
+         }
+       `
+       )}  
+     };
+     var cache = {};
+     function require(moduleId) {
+       var cachedModule = cache[moduleId];
+       if (cachedModule !== undefined) {
+         return cachedModule.exports;
+       }
+       var module = (cache[moduleId] = {
+         exports: {},
+       });
+       modules[moduleId](module, module.exports, require);
+       return module.exports;
+     }
+     var exports ={};
+     ${chunk.entryModule._source}
+   })();
+    `;
+ }

class Compilation {
  constructor(webpackOptions) {
    this.options = webpackOptions;
    this.modules = []; //本次编译所有生成出来的模块
    this.chunks = []; //本次编译产出的所有代码块,入口模块和依赖的模块打包在一起为代码块
    this.assets = {}; //本次编译产出的资源文件
    this.fileDependencies = []; //本次打包涉及到的文件,这里主要是为了实现watch模式下监听文件的变化,文件发生变化后会重新编译
  }

  //当编译模块的时候,name:这个模块是属于哪个代码块chunk的,modulePath:模块绝对路径
  buildModule(name, modulePath) {
    //省略
  }

  build(callback) {
    //第五步:根据配置文件中的`entry`配置项找到所有的入口
    //第六步:从入口文件出发,调用配置的 `loader` 规则,对各模块进行编译
    for (let entryName in entry) {
      //省略
      //6.1 把入口文件的绝对路径添加到依赖数组(`this.fileDependencies`)中,记录此次编译依赖的模块
      //6.2 得到入口模块的的 `module` 对象 (里面放着该模块的路径、依赖模块、源代码等)
      //6.3 将生成的入口文件 `module` 对象 push 进 `this.modules` 中
      //第八步:等所有模块都编译完成后,根据模块之间的依赖关系,组装代码块 `chunk`(一般来说,每个入口文件会对应一个代码块`chunk`,每个代码块`chunk`里面会放着本入口模块和它依赖的模块)
    }

    //第九步:把各个代码块 `chunk` 转换成一个一个文件加入到输出列表
+    this.chunks.forEach((chunk) => {
+      let filename = this.options.output.filename.replace("[name]", chunk.name);
+      this.assets[filename] = getSource(chunk);
+    });

+     callback(
+       null,
+       {
+         chunks: this.chunks,
+         modules: this.modules,
+         assets: this.assets,
+       },
+       this.fileDependencies
+     );
  }
}

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到了这里,Compilation 的逻辑就走完了。

运行流程图(点击可放大):

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5.10、确定好输出内容之后,根据配置的输出路径和文件名,将文件内容写入到文件系统

该步骤就很简单了,直接按照 Compilation 中的 this.status 对象将文件内容写入到文件系统(这里就是硬盘)。

代码语言:javascript
复制
class Compiler {
  constructor(webpackOptions) {
    this.options = webpackOptions; //存储配置信息
    //它内部提供了很多钩子
    this.hooks = {
      run: new SyncHook(), //会在编译刚开始的时候触发此run钩子
      done: new SyncHook(), //会在编译结束的时候触发此done钩子
    };
  }

  compile(callback) {
    //省略
  }

  //第四步:执行`Compiler`对象的`run`方法开始执行编译
  run(callback) {
    this.hooks.run.call(); //在编译前触发run钩子执行,表示开始启动编译了
    const onCompiled = (err, stats, fileDependencies) => {
+     //第十步:确定好输出内容之后,根据配置的输出路径和文件名,将文件内容写入到文件系统(这里就是硬盘)
+     for (let filename in stats.assets) {
+       let filePath = path.join(this.options.output.path, filename);
+       fs.writeFileSync(filePath, stats.assets[filename], "utf8");
+     }
  
+     callback(err, {
+       toJson: () => stats,
+     });

      this.hooks.done.call(); //当编译成功后会触发done这个钩子执行
    };
    this.compile(onCompiled); //开始编译,成功之后调用onCompiled
  }
}
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运行流程图(点击可放大):

image.png

完整流程图

以上就是整个 Webpack 的运行流程图,还是描述的比较清晰的,跟着一步步走看懂肯定没问题!

image.png

执行 node ./debugger.js,通过我们手写的 Webpack 进行打包,得到输出文件 dist/main.js

carbon.png

六、实现 watch 模式

看完上面的实现,有些小伙伴可能有疑问了:Compilation 中的 this.fileDependencies(本次打包涉及到的文件)是用来做什么的?为什么没有地方用到该属性?

这里其实是为了实现 Webpack 的 watch 模式[21]:当文件发生变更时将重新编译。

思路:对 this.fileDependencies 里面的文件进行监听,当文件发生变化时,重新执行 compile 函数。

代码语言:javascript
复制
class Compiler {
  constructor(webpackOptions) {
   //省略
  }

  compile(callback) {
    //虽然webpack只有一个Compiler,但是每次编译都会产出一个新的Compilation,
    //这里主要是为了考虑到watch模式,它会在启动时先编译一次,然后监听文件变化,如果发生变化会重新开始编译
    //每次编译都会产出一个新的Compilation,代表每次的编译结果
    let compilation = new Compilation(this.options);
    compilation.build(callback); //执行compilation的build方法进行编译,编译成功之后执行回调
  }

  //第四步:执行`Compiler`对象的`run`方法开始执行编译
  run(callback) {
    this.hooks.run.call(); //在编译前触发run钩子执行,表示开始启动编译了
    const onCompiled = (err, stats, fileDependencies) => {
      //第十步:确定好输出内容之后,根据配置的输出路径和文件名,将文件内容写入到文件系统(这里就是硬盘)
      for (let filename in stats.assets) {
        let filePath = path.join(this.options.output.path, filename);
        fs.writeFileSync(filePath, stats.assets[filename], "utf8");
      }

      callback(err, {
        toJson: () => stats,
      });

+     fileDependencies.forEach((fileDependencie) => {
+       fs.watch(fileDependencie, () => this.compile(onCompiled));
+     });

      this.hooks.done.call(); //当编译成功后会触发done这个钩子执行
    };
    this.compile(onCompiled); //开始编译,成功之后调用onCompiled
  }
}
复制代码

相信看到这里,你一定也理解了 compile 和 Compilation 的设计,都是为了解耦和复用呀。

七、总结

本文从 Webpack 的基本使用和构建产物出发,从思想和架构两方面深度剖析了 Webpack 的设计理念。最后在代码实现阶段,通过百来行代码手写了 Webpack 的整体流程,尽管它只能对文件进行打包,还缺少很多功能,但麻雀虽小,却也五脏俱全。

相信读完本章,你也一定已经克服 Webpack 的恐惧了!

什么?实现简易版 Webpack 还不够你塞牙缝?我这里还有跟源码一比一实现的版本哦,均放在文章头部的 github 链接[22]中,还不快去挑战一下自己的软肋😉😉😉

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目录
  • 一、前言
  • 二、基本使用
  • 三、核心思想
  • 四、架构设计
  • 五、具体实现
    • 5.1、搭建结构,读取配置参数
      • 5.2、用配置参数对象初始化 Compiler 对象
        • 5.3、挂载配置文件中的插件
          • 5.4、执行Compiler对象的run方法开始执行编译
            • 5.5、根据配置文件中的entry配置项找到所有的入口
              • 5.6、从入口文件出发,调用配置的loader规则,对各模块进行编译
                • 5.7、找出此模块所依赖的模块,再对依赖模块进行编译
                  • 5.8、等所有模块都编译完成后,根据模块之间的依赖关系,组装代码块 chunk
                    • 5.9、把各个代码块 chunk 转换成一个一个文件加入到输出列表
                      • 5.10、确定好输出内容之后,根据配置的输出路径和文件名,将文件内容写入到文件系统
                        • 完整流程图
                        • 六、实现 watch 模式
                        • 七、总结
                        领券
                        问题归档专栏文章快讯文章归档关键词归档开发者手册归档开发者手册 Section 归档