手把手教你寫一個迷你 Webpack
一、前言
最近正好在學習 Webpack,覺得 Webpack 這種通過構建模塊依賴圖來打包項目文件的思想很有意思,於是參考了網上的一些文章實現了一個簡陋版本的 mini-webpack,通過入口文件將依賴的模塊打包在一起,生成一份最終運行的代碼。想了解 Webpack 的構建原理還需要補充一些相關的背景知識,下面一起來看看。
二、背景知識
- 抽象語法樹(AST)
什麼是抽象語法樹?
平時我們編寫程序的時候,會經常在代碼中根據需要 import 一些模塊,那 Webpack 在構建項目、分析依賴的時候是如何得知我們代碼中是否有 import 文件,import 的是什麼文件的呢?Webpack 並不是人,無法像我們一樣一看到代碼語句就明白其含義,所以我們需要將編寫的代碼轉換成 Webpack 認識的格式讓他它進行處理,這份轉換後生成的東西就是抽象語法樹。下面這張圖能很好地說明什麼是抽象語法樹:
可以看到,抽象語法樹是源代碼的抽象語法結構樹狀表現形式,我們每條編寫的代碼語句都可以被解析成一個個的節點,將一整個代碼文件解析後就會生成一顆節點樹,作爲程序代碼的抽象表示。通過抽象語法樹,我們可以做以下事情:
-
IDE 的錯誤提示、代碼格式化、代碼高亮、代碼自動補全等
-
JSLint、JSHint、ESLint 對代碼錯誤或風格的檢查等
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Webpack、rollup 進行代碼打包等
-
Babel 轉換 ES6 到 ES5 語法
-
注入代碼統計單元測試覆蓋率
想看看你的代碼會生成怎樣的抽象語法樹嗎?這裏有一個工具 AST Explorer 能夠在線預覽你的代碼生成的抽象語法樹,感興趣的不妨上去試一試。
- Babel
Babel 是一個工具鏈,主要用於將採用 ECMAScript 2015+ 語法編寫的代碼轉換爲向後兼容的 JavaScript 語法,以便能夠運行在當前和舊版本的瀏覽器或其他環境中。通過 Babel 我們可以做以下事情:
-
語法轉換
-
通過 Polyfill 方式在目標環境中添加缺失的特性(通過第三方 Polyfill 模塊,例如 core-js,實現)
-
源碼轉換 (codemods)
一般來說項目使用 Webpack 來打包文件都會配置 babel-loader 將 ES6 的代碼轉換成 ES5 的格式以兼容瀏覽器,這個過程就需要將我們的代碼轉換成抽象語法樹後再進行轉換處理,轉換完成後再將抽象語法樹還原成代碼。
// Babel 輸入:ES2015 箭頭函數
[1, 2, 3].map((n) => n + 1);
// Babel 輸出:ES5 語法實現的同等功能
[1, 2, 3].map(function(n) {
return n + 1;
});
- Webpack 打包原理
Webpack 的構建過程一般會分爲以下幾步:
- 讀取 Webpack 基礎配置
// 讀取 webpack.config.js 配置文件:
const path = require("path")
module.exports = {
entry:"./src/index.js"
mode:"development"
output:{
path:path.resolve(__dirname,"./dist"),
filename:"bundle.js"
}
}
-
入口文件分析
-
分析依賴模塊
-
分析內容
-
編譯內容
-
依賴模塊分析
-
分析依賴模塊是否有其他模塊
-
分析內容
-
編譯內容
-
生成打包文件
// 基礎結構爲一個IIFE自執行函數
// 接收一個對象參數,key 爲入口文件的目錄,value爲一個執行入口文件裏面代碼的函數
(function (modules) {
// installedModules 用來存放緩存
const installedModules = {};
// __webpack_require__用來轉化入口文件裏面的代碼
function __webpack_require__(moduleIid) { ... }
// IIFE將 modules 中的 key 傳遞給 __webpack_require__ 函數並返回。
return __webpack_require__(__webpack_require__.s = './src/index.js');
}({
'./src/index.js': (function (module, exports) {
eval('console.log(\'test webpack entry\')');
}),
}));
三、具體實現
- 安裝相關依賴
我們需要用到以下幾個包:
-
@babel/parser:用於將輸入代碼解析成抽象語法樹(AST)
-
@babel/traverse:用於對輸入的抽象語法樹(AST)進行遍歷
-
@babel/core:babel 的核心模塊,進行代碼的轉換
-
@babel/preset-env:可根據配置的目標瀏覽器或者運行環境來自動將 ES2015 + 的代碼轉換爲 es5
使用 npm 命令安裝一下:
npm install @babel/parser @babel/traverse @babel/core @babel/preset-env -D
- 讀取基本配置
要讀取 Webpack 的基本配置,首先我們得有一個全局的配置文件:
// mini-webpack.config.js
const path = require('path');
module.exports ={
entry: "./src/index.js",
mode: "development",
output: {
path: path.resolve(__dirname,"./dist"),
filename: "bundle.js"
}
}
然後我們新建一個類,用於實現分析編譯等函數,並在構造函數中初始化配置信息:
const options = require('./mini-webpack.config');
class MiniWebpack{
constructor(options){
this.options = options;
}
// ...
}
- 代碼轉換,獲取模塊信息
我們使用 fs
讀取文件內容,使用 parser
將模塊代碼轉換成抽象語法樹,再使用 traverse
遍歷抽象語法樹,針對其中的 ImportDeclaration
節點保存模塊的依賴信息,最終使用 babel.transformFromAst
方法將抽象語法樹還原成 ES5 風格的代碼。
parse = filename => {
// 讀取文件
const fileBuffer = fs.readFileSync(filename, 'utf-8');
// 轉換成抽象語法樹
const ast = parser.parse(fileBuffer, { sourceType: 'module' });
const dependencies = {};
// 遍歷抽象語法樹
traverse(ast, {
// 處理ImportDeclaration節點
ImportDeclaration({node}){
const dirname = path.dirname(filename);
const newDirname = './' + path.join(dirname, node.source.value).replace('\\', '/');
dependencies[node.source.value] = newDirname;
}
})
// 將抽象語法樹轉換成代碼
const { code } = babel.transformFromAst(ast, null, {
presets:['@babel/preset-env']
});
return {
filename,
dependencies,
code
}
}
- 分析依賴關係
從入口文件開始,循環解析每個文件與其依賴文件的信息,最終生成以文件名爲 key
,以包含依賴關係與編譯後模塊代碼的對象爲 value
的依賴圖譜對象並返回。
analyse = entry => {
// 解析入口文件
const entryModule = this.parse(entry);
const graphArray = [entryModule];
// 循環解析模塊,保存信息
for(let i=0;i<graphArray.length;++i){
const { dependencies } = graphArray[i];
Object.keys(dependencies).forEach(filename => {
graphArray.push(this.parse(dependencies[filename]));
})
}
const graph = {};
// 生成依賴圖譜對象
graphArray.forEach(({filename, dependencies, code})=>{
graph[filename] = {
dependencies,
code
};
})
return graph;
}
- 生成打包代碼
生成依賴圖譜對象,作爲參數傳入一個自執行函數當中。可以看到,自執行函數中有個 require 函數,它的作用是通過調用 eval 執行模塊代碼來獲取模塊內部 export 出來的值。最終我們返回打包的代碼。
generate = (graph, entry) => {
return `
(function(graph){
function require(filename){
function localRequire(relativePath){
return require(graph[filename].dependencies[relativePath]);
}
const exports = {};
(function(require, exports, code){
eval(code);
})(localRequire, exports, graph[filename].code)
return exports;
}
require('${entry}');
})(${graph})
`
}
- 輸出最終文件
通過獲取 this.options 中的 output 信息,將打包代碼輸出到對應文件中。
fileOutput = (output, code) => {
const { path: dirPath, filename } = output;
const outputPath = path.join(dirPath, filename);
// 如果沒有文件夾的話,生成文件夾
if(!fs.existsSync(dirPath)){
fs.mkdirSync(dirPath)
}
// 寫入文件中
fs.writeFileSync(outputPath, code, 'utf-8');
}
- 模擬 run 函數
我們將上面的流程集成到一個 run 函數中,通過調用該函數來將整個構建打包流程跑通。
run = () => {
const { entry, output } = this.options;
const graph = this.analyse(entry);
// stringify依賴圖譜對象,防止在模板字符串中調用toString()返回[object Object]
const graphStr = JSON.stringify(graph);
const code = this.generate(graphStr, entry);
this.fileOutput(output, code);
}
8.mini-webpack 大功告成
通過上面的流程,我們的 mini-webpack 已經完成了。我們將文件保存爲 main.js,新建一個 MiniWebpack 對象並執行它的 run 函數:
// main.js
const options = require('./mini-webpack.config');
class MiniWebpack{
constructor(options){
// ...
}
parse = filename => {
// ...
}
analyse = entry => {
// ...
}
generate = (graph, entry) => {
// ...
}
fileOutput = (output, code) => {
// ...
}
run = () => {
// ...
}
}
const miniWebpack = new MiniWebpack(options);
miniWebpack.run();
四、實際演示
我們來實際試驗一下,看看這個 mini-webpack 能不能正常運行。
- 新建測試文件
首先在根目錄下創建 src
文件夾,新建 a.js
、b.js
、index.js
三個文件
三個文件內容如下:
-
a.js
export default 1;
-
b.js
export default function(){
console.log('I am b');
}
-
index.js
import a from './a.js';
import b from './b.js';
console.log(a);
console.log(b);
- 填入配置文件
配置好入口文件、輸出文件等信息:
const path = require('path');
module.exports ={
entry: "./src/index.js",
mode: "development",
output: {
path: path.resolve(__dirname,"./dist"),
filename: "bundle.js"
}
}
- 完善 package.json
我們在 package.json 的 scripts
中新增一個 build
命令,內容爲執行 main.js:
{
"name": "mini-webpack",
"version": "1.0.0",
"description": "",
"main": "index.js",
"scripts": {
"test": "echo \"Error: no test specified\" && exit 1",
"build": "node main.js"
},
"author": "",
"license": "ISC",
"devDependencies": {
"@babel/core": "^7.15.4",
"@babel/parser": "^7.15.4",
"@babel/preset-env": "^7.15.4",
"@babel/traverse": "^7.15.4"
}
}
- 效果演示
我們執行 npm run build
命令,可以看到在根目錄下生成了 dist 文件夾,裏面有個 bundle.js 文件,內容正是我們輸出的打包代碼:
執行下 bundle.js
文件,看看會有什麼輸出:
可以看到,bundle.js 的輸出正是 index.js 文件中兩個 console.log 輸出的值,說明我們的代碼轉換沒有問題,到這裏試驗算是成功了。
五、項目 Git 地址
項目代碼在此:mini-webpack
六、參考文章
-
實現一個簡單的 Webpack
-
Babel 中文文檔
-
【你應該瞭解的】抽象語法樹 AST
-
webpack 構建原理和實現簡單 webpack
公衆號:前端食堂
知乎:童歐巴
掘金:童歐巴
這是一個終身學習的男人,他在堅持自己熱愛的事情,歡迎你加入前端食堂,和這個男人一起開心的變胖~
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