Webpack 将代码打包成什么样子?

Pines_Cheng
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可能你学会了如何使用 Webpack ,也大致知道其工作原理,可是你想过 Webpack 输出的 bundle.js 是什么样子的吗? 为什么原来一个个的模块文件被合并成了一个单独的文件?为什么 bundle.js 能直接运行在浏览器中?

简单工程打包

下面通过 Webpack 构建一个采用 CommonJS 模块化编写的项目,该项目有个网页会通过 JavaScript 在网页中显示 Hello,Webpack。

运行构建前,先把要完成该功能的最基础的 JavaScript 文件和 HTML 建立好,需要如下文件:

页面入口文件 index.html

<html>
<head>
  <meta charset="UTF-8">
</head>
<body>
<div id="app"></div>
<!--导入 Webpack 输出的 JavaScript 文件-->
<script src="./dist/bundle.js"></script>
</body>
</html>

JS 工具函数文件 show.js

// 操作 DOM 元素,把 content 显示到网页上
function show(content) {
  window.document.getElementById('app').innerText = 'Hello,' + content;
}

// 通过 CommonJS 规范导出 show 函数
module.exports = show;

JS 执行入口文件 main.js

// 通过 CommonJS 规范导入 show 函数
const show = require('./show.js');
// 执行 show 函数
show('Webpack');

Webpack 在执行构建时默认会从项目根目录下的 webpack.config.js 文件读取配置,所以你还需要新建它,其内容如下:

const path = require('path');

module.exports = {
  // JavaScript 执行入口文件
  entry: './main.js',
  output: {
    // 把所有依赖的模块合并输出到一个 bundle.js 文件
    filename: 'bundle.js',
    // 输出文件都放到 dist 目录下
    path: path.resolve(__dirname, './dist'),
  }
};

一切文件就绪,在项目根目录下执行 webpack 命令运行 Webpack 构建,你会发现目录下多出一个 dist 目录,里面有个 bundle.js 文件, bundle.js 文件是一个可执行的 JavaScript 文件,它包含页面所依赖的两个模块 main.js 和 show.js 及内置的 webpackBootstrap 启动函数。 这时你用浏览器打开 index.html 网页将会看到 Hello,Webpack。

Webpack 是一个打包模块化 JavaScript 的工具,它会从 main.js 出发,识别出源码中的模块化导入语句, 递归的寻找出入口文件的所有依赖,把入口和其所有依赖打包到一个单独的文件中。 从 Webpack2 开始,已经内置了对 ES6、CommonJS、AMD 模块化语句的支持。

输出代码分析

先来看看由最简单的项目构建出的 bundle.js 文件内容,代码如下:

(
    // webpackBootstrap 启动函数
    // modules 即为存放所有模块的数组,数组中的每一个元素都是一个函数
    function (modules) {
        // 安装过的模块都存放在这里面
        // 作用是把已经加载过的模块缓存在内存中,提升性能
        var installedModules = {};

        // 去数组中加载一个模块,moduleId 为要加载模块在数组中的 index
        // 作用和 Node.js 中 require 语句相似
        function __webpack_require__(moduleId) {
            // 如果需要加载的模块已经被加载过,就直接从内存缓存中返回
            if (installedModules[moduleId]) {
                return installedModules[moduleId].exports;
            }

            // 如果缓存中不存在需要加载的模块,就新建一个模块,并把它存在缓存中
            var module = installedModules[moduleId] = {
                // 模块在数组中的 index
                i: moduleId,
                // 该模块是否已经加载完毕
                l: false,
                // 该模块的导出值
                exports: {}
            };

            // 从 modules 中获取 index 为 moduleId 的模块对应的函数
            // 再调用这个函数,同时把函数需要的参数传入
            modules[moduleId].call(module.exports, module, module.exports, __webpack_require__);
            // 把这个模块标记为已加载
            module.l = true;
            // 返回这个模块的导出值
            return module.exports;
        }

        // Webpack 配置中的 publicPath,用于加载被分割出去的异步代码
        __webpack_require__.p = "";

        // 使用 __webpack_require__ 去加载 index 为 0 的模块,并且返回该模块导出的内容
        // index 为 0 的模块就是 main.js 对应的文件,也就是执行入口模块
        // __webpack_require__.s 的含义是启动模块对应的 index
        return __webpack_require__(__webpack_require__.s = 0);

    })(

    // 所有的模块都存放在了一个数组里,根据每个模块在数组的 index 来区分和定位模块
    [
        /* 0 */
        (function (module, exports, __webpack_require__) {
            // 通过 __webpack_require__ 规范导入 show 函数,show.js 对应的模块 index 为 1
            const show = __webpack_require__(1);
            // 执行 show 函数
            show('Webpack');
        }),
        /* 1 */
        (function (module, exports) {
            function show(content) {
                window.document.getElementById('app').innerText = 'Hello,' + content;
            }
            // 通过 CommonJS 规范导出 show 函数
            module.exports = show;
        })
    ]
);

以上看上去复杂的代码其实是一个立即执行函数,可以简写为如下:

(function(modules) {

  // 模拟 require 语句
  function __webpack_require__() {
  }

  // 执行存放所有模块数组中的第0个模块
  __webpack_require__(0);

})([/*存放所有模块的数组*/])

bundle.js 能直接运行在浏览器中的原因在于输出的文件中通过 __webpack_require__ 函数定义了一个可以在浏览器中执行的加载函数来模拟 Node.js 中的 require 语句。

原来一个个独立的模块文件被合并到了一个单独的 bundle.js 的原因在于浏览器不能像 Node.js 那样快速地去本地加载一个个模块文件,而必须通过网络请求去加载还未得到的文件。 如果模块数量很多,加载时间会很长,因此把所有模块都存放在了数组中,执行一次网络加载。

如果仔细分析 __webpack_require__ 函数的实现,你还有发现 Webpack 做了缓存优化: 执行加载过的模块不会再执行第二次,执行结果会缓存在内存中,当某个模块第二次被访问时会直接去内存中读取被缓存的返回值。

按需加载

在给单页应用做按需加载优化时,一般采用以下原则:

  • 把整个网站划分成一个个小功能,再按照每个功能的相关程度把它们分成几类。
  • 把每一类合并为一个 Chunk,按需加载对应的 Chunk。
  • 对于用户首次打开你的网站时需要看到的画面所对应的功能,不要对它们做按需加载,而是放到执行入口所在的 Chunk 中,以降低用户能感知的网页加载时间。
  • 对于个别依赖大量代码的功能点,例如依赖 Chart.js 去画图表、依赖 flv.js 去播放视频的功能点,可再对其进行按需加载。

被分割出去的代码的加载需要一定的时机去触发,也就是当用户操作到了或者即将操作到对应的功能时再去加载对应的代码。 被分割出去的代码的加载时机需要开发者自己去根据网页的需求去衡量和确定。

由于被分割出去进行按需加载的代码在加载的过程中也需要耗时,你可以预言用户接下来可能会进行的操作,并提前加载好对应的代码,从而让用户感知不到网络加载时间。

用 Webpack 实现按需加载
Webpack 内置了强大的分割代码的功能去实现按需加载,实现起来非常简单。

举个例子,现在需要做这样一个进行了按需加载优化的网页:

网页首次加载时只加载 main.js 文件,网页会展示一个按钮,main.js 文件中只包含监听按钮事件和加载按需加载的代码。
当按钮被点击时才去加载被分割出去的 show.js 文件,加载成功后再执行 show.js 里的函数。
其中 main.js 文件内容如下:

window.document.getElementById('btn').addEventListener('click', function () {
  // 当按钮被点击后才去加载 show.js 文件,文件加载成功后执行文件导出的函数
  import(/* webpackChunkName: "show" */ './show').then((show) => {
    show('Webpack');
  })
});

show.js 文件内容如下:

module.exports = function (content) {
  window.alert('Hello ' + content);
};

代码中最关键的一句是 import(/* webpackChunkName: "show" */ './show'),Webpack 内置了对 import(*) 语句的支持,当 Webpack 遇到了类似的语句时会这样处理:

  • 以 ./show.js 为入口新生成一个 Chunk;
  • 当代码执行到 import 所在语句时才会去加载由 Chunk 对应生成的文件。
  • import 返回一个 Promise,当文件加载成功时可以在 Promise 的 then 方法中获取到 show.js 导出的内容。
在使用 import() 分割代码后,你的浏览器并且要支持 Promise API 才能让代码正常运行, 因为 import() 返回一个 Promise,它依赖 Promise。对于不原生支持 Promise 的浏览器,你可以注入 Promise polyfill。

/* webpackChunkName: "show" */ 的含义是为动态生成的 Chunk 赋予一个名称,以方便我们追踪和调试代码。 如果不指定动态生成的 Chunk 的名称,默认名称将会是 [id].js。 /* webpackChunkName: "show" */ 是在 Webpack3 中引入的新特性,在 Webpack3 之前是无法为动态生成的 Chunk 赋予名称的。

按需加载输出代码分析

在采用了按需加载的优化方法时,Webpack 的输出文件会发生变化。

例如把源码中的 main.js 修改为如下:

// 异步加载 show.js
import('./show').then((show) => {
  // 执行 show 函数
  show('Webpack');
});

重新构建后会输出两个文件,分别是执行入口文件 bundle.js 和 异步加载文件 0.bundle.js。

其中 0.bundle.js 内容如下:

// 加载在本文件(0.bundle.js)中包含的模块
webpackJsonp(
  // 在其它文件中存放着的模块的 ID
  [0],
  // 本文件所包含的模块
  [
    // show.js 所对应的模块
    (function (module, exports) {
      function show(content) {
        window.document.getElementById('app').innerText = 'Hello,' + content;
      }

      module.exports = show;
    })
  ]
);

bundle.js 内容如下:

(function (modules) {
  /***
   * webpackJsonp 用于从异步加载的文件中安装模块。
   * 把 webpackJsonp 挂载到全局是为了方便在其它文件中调用。
   *
   * @param chunkIds 异步加载的文件中存放的需要安装的模块对应的 Chunk ID
   * @param moreModules 异步加载的文件中存放的需要安装的模块列表
   * @param executeModules 在异步加载的文件中存放的需要安装的模块都安装成功后,需要执行的模块对应的 index
   */
  window["webpackJsonp"] = function webpackJsonpCallback(chunkIds, moreModules, executeModules) {
    // 把 moreModules 添加到 modules 对象中
    // 把所有 chunkIds 对应的模块都标记成已经加载成功 
    var moduleId, chunkId, i = 0, resolves = [], result;
    for (; i < chunkIds.length; i++) {
      chunkId = chunkIds[i];
      if (installedChunks[chunkId]) {
        resolves.push(installedChunks[chunkId][0]);
      }
      installedChunks[chunkId] = 0;
    }
    for (moduleId in moreModules) {
      if (Object.prototype.hasOwnProperty.call(moreModules, moduleId)) {
        modules[moduleId] = moreModules[moduleId];
      }
    }
    while (resolves.length) {
      resolves.shift()();
    }
  };

  // 缓存已经安装的模块
  var installedModules = {};

  // 存储每个 Chunk 的加载状态;
  // 键为 Chunk 的 ID,值为0代表已经加载成功
  var installedChunks = {
    1: 0
  };

  // 模拟 require 语句,和上面介绍的一致
  function __webpack_require__(moduleId) {
    // ... 省略和上面一样的内容
  }

  /**
   * 用于加载被分割出去的,需要异步加载的 Chunk 对应的文件
   * @param chunkId 需要异步加载的 Chunk 对应的 ID
   * @returns {Promise}
   */
  __webpack_require__.e = function requireEnsure(chunkId) {
    // 从上面定义的 installedChunks 中获取 chunkId 对应的 Chunk 的加载状态
    var installedChunkData = installedChunks[chunkId];
    // 如果加载状态为0表示该 Chunk 已经加载成功了,直接返回 resolve Promise
    if (installedChunkData === 0) {
      return new Promise(function (resolve) {
        resolve();
      });
    }

    // installedChunkData 不为空且不为0表示该 Chunk 正在网络加载中
    if (installedChunkData) {
      // 返回存放在 installedChunkData 数组中的 Promise 对象
      return installedChunkData[2];
    }

    // installedChunkData 为空,表示该 Chunk 还没有加载过,去加载该 Chunk 对应的文件
    var promise = new Promise(function (resolve, reject) {
      installedChunkData = installedChunks[chunkId] = [resolve, reject];
    });
    installedChunkData[2] = promise;

    // 通过 DOM 操作,往 HTML head 中插入一个 script 标签去异步加载 Chunk 对应的 JavaScript 文件
    var head = document.getElementsByTagName('head')[0];
    var script = document.createElement('script');
    script.type = 'text/javascript';
    script.charset = 'utf-8';
    script.async = true;
    script.timeout = 120000;

    // 文件的路径为配置的 publicPath、chunkId 拼接而成
    script.src = __webpack_require__.p + "" + chunkId + ".bundle.js";

    // 设置异步加载的最长超时时间
    var timeout = setTimeout(onScriptComplete, 120000);
    script.onerror = script.onload = onScriptComplete;

    // 在 script 加载和执行完成时回调
    function onScriptComplete() {
      // 防止内存泄露
      script.onerror = script.onload = null;
      clearTimeout(timeout);

      // 去检查 chunkId 对应的 Chunk 是否安装成功,安装成功时才会存在于 installedChunks 中
      var chunk = installedChunks[chunkId];
      if (chunk !== 0) {
        if (chunk) {
          chunk[1](new Error('Loading chunk ' + chunkId + ' failed.'));
        }
        installedChunks[chunkId] = undefined;
      }
    };
    head.appendChild(script);

    return promise;
  };

  // 加载并执行入口模块,和上面介绍的一致
  return __webpack_require__(__webpack_require__.s = 0);
})
(
  // 存放所有没有经过异步加载的,随着执行入口文件加载的模块
  [
    // main.js 对应的模块
    (function (module, exports, __webpack_require__) {
      // 通过 __webpack_require__.e 去异步加载 show.js 对应的 Chunk
      __webpack_require__.e(0).then(__webpack_require__.bind(null, 1)).then((show) => {
        // 执行 show 函数
        show('Webpack');
      });
    })
  ]
);

这里的 bundle.js 和上面所讲的 bundle.js 非常相似,区别在于:

多了一个 __webpack_require__.e 用于加载被分割出去的,需要异步加载的 Chunk 对应的文件;
多了一个 webpackJsonp 函数用于从异步加载的文件中安装模块。
在使用了 CommonsChunkPlugin 去提取公共代码时输出的文件和使用了异步加载时输出的文件是一样的,都会有 __webpack_require__.e 和 webpackJsonp。 原因在于提取公共代码和异步加载本质上都是代码分割。

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