Webpack打包原理浅析

相信大家都学习过webpack的用法，但是它的原理是怎样的呢？面试官问到webpack打包原理的时候，该如何回答呢？我这里借鉴了Dell老师的教程，简单的写一个打包工具，带大家深入了解一下webpack打包原理，废话不多说，直接开始：

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第一部分：入口文件分析

首先在根目录下创建一个src文件夹，用来保存要打包的文件，在src文件里创建word.js、message.js、index.js三个文件

// word.js

export const word = 'hello';

// message.js

import { word } from './word';

const message = `say ${word}`;

export default message;

// index.js

import message from './message';

console.log(message);

上面已经创建好了要打包的文件，然后再创建一个bundler.js文件，用来实现打包功能，目录结构如下：

首先打包的第一步，就是对入口模块进行分析，所以我们先创建一个函数，命名为moduleAnalyser，这里我们的入口文件就是index.js，所以函数要接收一个入口文件作为参数，我们就把index.js传进去

const moduleAnalyser = fileName => {
    // 在这里分析代码
};

moduleAnalyser('./src/index.js');

第一步相信大家都能理解，我们继续分析：要想分析这个文件里的内容，首先我们要拿到它的内容，所以这里就需要引入node里的核心模块fs，然后使用readFileSync方法获取到文件内容，然后打印出内容：

const fs = require('fs');

const moduleAnalyser = fileName => {
    const content = fs.readFileSync(fileName, 'utf8');
    console.log(content);
};

moduleAnalyser('./src/index.js');

然后再控制台中运行bundler，我们可以看到，输出的结果就是index文件中的内容：

好了，第一步拿到入口文件内容已经成功了，第二步，我们要拿到模块的依赖，在index.js这个模块中，依赖文件是message.js，所以我们要把message.js从代码中提取出来，如何提取呢？这里我们需要借助到babel的一个工具，安装@babel/parser，然后引入，这个工具会为我们提供一个parse()方法，接收两个参数，第一个参数是要分析的代码，第二个参数是配置项，因为我们的代码用到了ES Module的语法，所以第二个参数要进行相关配置，然后我们打印出结果进行查看：

const fs = require('fs');
const paser = require('@babel/parser');

const moduleAnalyser = fileName => {
    const content = fs.readFileSync(fileName, 'utf8');
    console.log(paser.parse(content, { sourceType: "module" }));
};

moduleAnalyser('./src/index.js');

然后在控制台里执行这段代码，可以看到输出了很长的一个对象：

没错！这个对象就是我们平时常说的AST抽象语法树！

在AST对象中，有一个program字段，在program中，有一个body字段，是我们需要用到的，我们打印一下body，同时再稍微优化一下我们的代码：

const fs = require('fs');
const paser = require('@babel/parser');

const moduleAnalyser = fileName => {
    const content = fs.readFileSync(fileName, 'utf8');
    const ast = paser.parse(content, { sourceType: "module" });
    console.log(ast.program.body);
};

moduleAnalyser('./src/index.js');

然后再次执行，查看结果：

这次控制台又打印出了两个东西，这是program里的内容所对应的节点，第一个节点告诉我们，“这是一个引入”，正好对应我们index文件中的 import message from './message'这行代码，确实是一个引入；第二个节点告诉我们，“这是一个表达式”，正好对应我们index文件中的console.log(message)这行代码，确实是一个表达式

所以我们用babel的parse方法，可以帮助我们分析出AST抽象语法树，通过AST又可以拿到声明的语句，声明的语句里放置了入口文件里对应的依赖关系，所以我们利用抽象语法树，把我们的js代码转换成了js对象

那么我们现在要做的事情是，拿到代码里面所有的依赖的对应关系，具体做法就是遍历body对象，但是这里，不需要手写遍历，babel又为我们提供了一个方法，可以快速找到import的节点，安装@babel/traverse，然后引入（引入的时候注意后面要加.default），然后使用traverse方法进行遍历，这个方法接收两个参数，第一个参数是AST抽象语法树，第二个参数是配置项

const fs = require('fs');
const paser = require('@babel/parser');
const traverse = require('@babel/traverse').default;

const moduleAnalyser = fileName => {
    const content = fs.readFileSync(fileName, 'utf8');
    const ast = paser.parse(content, { sourceType: "module" });
    traverse(ast, {
        ImportDeclaration({ node }) {
            console.log(node);
        }
    });
};

moduleAnalyser('./src/index.js');

然后在控制台中执行代码，可以看到输出了一个新的对象，也就是我们遍历之后的结果：

这时候可以再次对代码进行优化：声明一个空数据，每次在遍历的时候，每次遇到一个依赖，我们就把依赖放进数组里保存起来，需要注意的是，我们不用把整个依赖信息都保存起来，可以看到，对象里有个source字段，这个字段里有个value字段，value的值是依赖的文件名，我们只需要保存value就好了，最后再打印一下我们的依赖数组（需要注意的是，这里有一个小坑：path.join()方法在Mac系统中输出的结果和在Windows系统中是不一样的，在Mac中输出"/"，在Windows中输出"\\"，所以我们这里需要用到正则进行处理一下）：

const fs = require('fs');
const path = require('path');
const paser = require('@babel/parser');
const traverse = require('@babel/traverse').default;

const moduleAnalyser = fileName => {
    const content = fs.readFileSync(fileName, 'utf8');
    const ast = paser.parse(content, { sourceType: "module" });
    const dependencies = [];
    traverse(ast, {
        ImportDeclaration({ node }) {
            const dirname = path.dirname(fileName);
            const newFile = './' + path.join(dirname, node.source.value);
            dependencies.push(newFile.replace(/\\/g, '/'));
        }
    });
    console.log(dependencies);
};

moduleAnalyser('./src/index.js');

然后在控制台执行代码，查看输出结果：

从输出结果中可以看到，我们已经成功的分析出了入口文件中的依赖文件！

但是！我们可以看到，这里的打印出来的依赖路径是一个相对路径，是相对src文件的，然而我们在真正做代码打包的时候，这些依赖文件不能是相对路径，必须是绝对路径（即便是相对路径，也必须要相对根路径才可以，这样打包才不会有问题），那么这个问题该如何解决呢？这里可以引入node中的另外一个模块path，然后用path.dirname()获取到入口文件的相对路径，然后用path.join()把两个路径拼接起来，就能得到绝对路径了，这个路径才是我们打包时需要用到的，当然，当代码写到后面的时候，大家会发现，如果dependencies里保存的不是相对路径的话，在后面打包的时候还是比较麻烦的，最好的办法是，既存一个相对路径，又存一个绝对路径，那我们就可以这样写：把dependencies变成对象，相对路径作为key，绝对路径作为value来保存，那么这时候，上面的代码又可以改写为：

const fs = require('fs');
const path = require('path');
const paser = require('@babel/parser');
const traverse = require('@babel/traverse').default;

const moduleAnalyser = fileName => {
    const content = fs.readFileSync(fileName, 'utf8');
    const ast = paser.parse(content, { sourceType: "module" });
    const dependencies = {};
    traverse(ast, {
        ImportDeclaration({ node }) {
            const dirname = path.dirname(fileName);
            const newFile = './' + path.join(dirname, node.source.value);
            dependencies[node.source.value] = newFile.replace(/\\/g, '/');
        }
    });
    console.log(dependencies);
};

moduleAnalyser('./src/index.js');

在控制台执行代码，查看输出结果：

可以看到，结果从上面的数组变成了一个对象，是没有任何问题的

接下来要做的事情，就是用babel对代码进行转换、编译，把代码转换成浏览器可以认识的es5，安装@babel/core，并且引入，这个工具提供给我们一个transformFromAst()方法进行转换，方法接收三个参数，第一个参数是ast，第二个参数可以填null，第三个参数是配置项（注意配置项里的"@babel/preset-env"也需要手动安装），这个方法会把ast抽象语法树转换成一个对象并且返回，对象里包含一个code，这个code就是编译生成的，可以在浏览器上直接运行的当前模块的代码，这里可以打印一下code：

const fs = require('fs');
const path = require('path');
const paser = require('@babel/parser');
const traverse = require('@babel/traverse').default;
const babel = require('@babel/core');

const moduleAnalyser = fileName => {
    const content = fs.readFileSync(fileName, 'utf8');
    const ast = paser.parse(content, { sourceType: "module" });
    const dependencies = {};
    traverse(ast, {
        ImportDeclaration({ node }) {
            const dirname = path.dirname(fileName);
            const newFile = './' + path.join(dirname, node.source.value);
            dependencies[node.source.value] = newFile.replace(/\\/g, '/');
        }
    });
    const { code } = babel.transformFromAst(ast, null, {
        presets: ["@babel/preset-env"]
    });
    console.log(code);
};

moduleAnalyser('./src/index.js');

在控制台执行代码，查看输出结果：

可以看到，打印出的代码已经不是我们之前在src目录下的代码了，而且经过翻译的代码，然后把上面的入口文件、依赖文件、还有代码三个字段返回，那么写到这里，恭喜你，我们对入口文件代码的分析就大功告成了！

然后，我们可以打印出最终的结果，稍微优化一下代码：

const fs = require('fs');
const path = require('path');
const paser = require('@babel/parser');
const traverse = require('@babel/traverse').default;
const babel = require('@babel/core');

const moduleAnalyser = fileName => {
    const content = fs.readFileSync(fileName, 'utf8');
    const ast = paser.parse(content, { sourceType: "module" });
    const dependencies = {};
    traverse(ast, {
        ImportDeclaration({ node }) {
            const dirname = path.dirname(fileName);
            const newFile = './' + path.join(dirname, node.source.value);
            dependencies[node.source.value] = newFile.replace(/\\/g, '/');
        }
    });
    const { code } = babel.transformFromAst(ast, null, {
        presets: ["@babel/preset-env"]
    });
    return { fileName, dependencies, code };
};

const moduleInfo = moduleAnalyser('./src/index.js');

console.log(moduleInfo);

在控制台执行代码，查看输出结果：

好了，没有问题！

截止这里，我们已经对入口文件的代码做了完整的分析，分析的结果也获取到了，讲到这里，我们的进度已经完成了三分之一，是不是很有趣呢？

好了，第一部分如果全部看懂，我们开始进行第二部分，如果没看懂，建议再看一遍

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第二部分：生成依赖图谱

先复习一下，我们在第一部分中，完成了一个moduleAnalyser函数，这个函数的作用是：当我们把一个文件传进去的时候，这个函数会帮我们分析出这个文件的依赖以及源代码，并且返回分析出的结果

上面我们只是对一个模块进行了分析，在这部分，我们的任务是要对整个工程里的所有模块进行分析，所以下一步，我们又要分析其它文件对应的模块信息，一层一层分析，最终把所有模块的信息分析出来，要想实现这个效果，我们要再去写一个函数，这里可以定义一个新的函数，和上面的moduleAnalyser一样，需要接收一个入口文件：

const makeDependenciesGraph = entry => {
    const entryModule = moduleAnalyser(entry);
    console.log(entryModule);
};

makeDependenciesGraph('./src/index.js');

这时候打印出的结果和之前还是没有任何区别的

很显然，这是不够的，因为在这部分，我们不仅要对入口文件做分析，还要对依赖的文件做分析，这里，我们可以用递归来实现：

1. 先创建新数组graphArray，然后把上面分析出的entryModule保存到数组里
2. 然后对数组graphArray进行遍历，再从遍历的每一项中拿出依赖信息dependencies
3. 然后判断依赖信息dependencies是否存在，如果存在的话，说明这个文件中有依赖，然后再对依赖信息进行遍历，这里需要注意的是，依赖信息dependencies是一个对象，而不是数组，所以要用for...in进行遍历，而不能用for循环
4. 遍历之后，这里再次调用moduleAnalyser方法，对依赖信息里的每一项进行分析
5. 分析出结果之后，再把结果push进graphArray里，这里就实现了递归的效果

这样一来，第一次循环结束的时候，这个graphArray里面不仅有了入口文件，还会多出依赖信息对应的模块，也被分析完成了，这个时候，graphArray的数组长度发生了变化，又会继续进行遍历，接着又会分析下一个依赖信息……反复循环，最后我们就把入口文件、以及依赖文件、以及依赖文件的依赖……一层一层全部推进graphArray里面，代码如下：

const makeDependenciesGraph = entry => {
    const entryModule = moduleAnalyser(entry);
    const graphArray = [entryModule];
    for (let i = 0; i < graphArray.length; i++) {
        const item = graphArray[i];
        const { dependencies } = item;
        if (dependencies) {
            for (let j in dependencies) {
                const resule = moduleAnalyser(dependencies[j]);
                graphArray.push(resule);
            }
        }
    }
    console.log(graphArray);
};

makeDependenciesGraph('./src/index.js');

在控制台执行代码，打印出graphArray数组，查看打印结果：

可以看到，每一个文件的信息都被完美的分析出来！

这里的数组graphArray，就可以当做一个依赖图谱，它可以准确的反映出我们项目的依赖信息！

接下来，我们要对数组做一个格式的转换，把数组转换成对象，然后返回出去，以方便打包代码：

const makeDependenciesGraph = entry => {
    const entryModule = moduleAnalyser(entry);
    const graphArray = [entryModule];
    for (let i = 0; i < graphArray.length; i++) {
        const item = graphArray[i];
        const { dependencies } = item;
        if (dependencies) {
            for (let j in dependencies) {
                const resule = moduleAnalyser(dependencies[j]);
                graphArray.push(resule);
            }
        }
    }
    const graph = {};
    graphArray.forEach(item => {
        const { fileName, dependencies, code } = item;
        graph[fileName] = { dependencies, code };
    });
    return graph;
};

const graphInfo = makeDependenciesGraph('./src/index.js');

console.log(graphInfo);

在控制台执行代码，打印出graphInfo，查看打印结果：

OK，这样结构就非常清晰了！

截止目前，我们已经生成了整个项目的依赖图谱，讲到这里，我们的进度已经完成了三分之二，胜利就在眼前！

好了，第二部分如果全部看懂，我们开始进行第三部分，如果没看懂，建议再看一遍

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第三部分：生成最终代码

在前面两部分，我们完成了对一个模块的代码分析、以及对所有模块的代码分析、以及项目的依赖图谱，这部分，我们要借助依赖图谱生成可以真正在浏览器上运行的代码

这里我们可以创建一个新的函数generateCode，同样接收一个入口文件作为参数，当然，函数最终要生成代码，所以return的结果应该是字符串，所以这里返回字符串：

const generateCode = entry => {
    const graph = makeDependenciesGraph(entry);
    return `
    	// 生成的代码
    `;
};

const code = generateCode('./src/index.js');

console.log(code);

首先我们知道，网页中的所有代码都应该放在一个大的闭包里面，避免勿扰全局环境，所以第一步，我们要写个闭包：

const generateCode = entry => {
    const graph = makeDependenciesGraph(entry);
    return `
        (function(graph){
            function require(module) {
                function localRequire(relativePath) {
                    return require(graph[module].dependencies[relativePath]);
                };
                var exports = {};
                (function(require, exports, code) {
                    eval(code);
                })(localRequire, exports, graph[module].code);
                return exports;
            };
            require('${entry}');
        })(${JSON.stringify(graph)});
    `;
};

const code = generateCode('./src/index.js');

console.log(code);