前言
之前好友希望能介绍一下 webapck 相关的内容，所以最近花费了两个多月的准备，终于完成了 webapck 系列，它包括一下几部分：
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webapck 系列一：手写一个 JavaScript 打包器 -
webpack 系列二：所有配置项 -
webpack 系列三：优化 90% 打包速度 -
webpack 系列四：优化包体积 -
webapck 系列五：优化首屏加载时间与页面流畅度 -
webapck 系列六：构建包分析 -
webapck 系列七：详细配置webapck 系列八：手写一个 webapck 插件（模拟 HtmlWebpackPlugin 的实现）
webapck 系列九：webapck4 核心源码解读
webapck 系列十：webapck5 展望
作为一个前端开发人员，我们花费大量的时间去处理 webpack、gulp 等打包工具，将高级 JavaScript 项目打包成更复杂、更难以解读的文件包，运行在浏览器中，那么理解 JavaScript 打包机制就很必要，它帮助你更好的调试项目、更快的定位问题产生的问题，并且帮助你更好的理解、使用 webpack 等打包工具。 在这章你将会深入理解 JavaScript 打包器是什么，它的打包机制是什么？解决了什么问题？如果你理解了这些，接下来的 webpack 优化就会很简单。
一、什么是模块
一个模块可以有很多定义，但我认为：模块是一组与特定功能相关的代码。它封装了实现细节，公开了一个公共API，并与其他模块结合以构建更大的应用程序。
所谓模块化，就是为了实现更高级别的抽象，它将一类或多种实现封装到一个模块中，我们不必考虑模块内是怎样的依赖关系，仅仅调用它暴露出来的 API 即可。
例如在一个项目中：
<html>
<script src="/src/man.js"></script>
<script src="/src/person.js"></script>
</html>
其中 person.js 中依赖 man.js ，在引用时如果你把它们的引用顺序颠倒就会报错。在大型项目中，这种依赖关系就显得尤其重要，而且极难维护，除此之外，它还有以下问题：
-
一切都加载到全局上下文中，导致名称冲突和覆盖
-
涉及开发人员的大量手动工作，以找出依赖关系和包含顺序
所以，模块就尤其重要。
由于前后端 JavaScript 分别搁置在 HTTP 的两端，它们扮演的角色不同，侧重点也不一样。 浏览器端的 JavaScript 需要经历从一个服务器端分发到多个客户端执行，而服务器端 JS 则是相同的代码需要多次执行。前者的瓶颈在于宽带，后者的瓶颈则在于 CPU 等内存资源。前者需要通过网络加载代码，后者则需要从磁盘中加载， 两者的加载速度也不是在一个数量级上的。 所以前后端的模块定义不是一致的，其中服务器端的模块定义为：
-
CJS（CommonJS）：旨在用于服务器端 JavaScript 的同步定义，Node 的模块系统实际上基于 CJS；
但 CommonJS 是以同步方式导入，因为用于服务端，文件都在本地，同步导入即使卡住主线程影响也不大，但在浏览器端，如果在 UI 加载的过程中需要花费很多时间来等待脚本加载完成，这会造成用户体验的很大问题。 鉴于网络的原因， CommonJS 为后端 JavaScript 制定的规范并不完全适合与前端的应用场景，下面来介绍 JavaScript 前端的规范。
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AMD（异步模块定义）：被定义为用于浏览器中模块的异步模型，RequireJS 是 AMD 最受欢迎的实现； -
UMD（通用模块定义）：它本质上一段 JavaScript 代码，放置在库的顶部，可让任何加载程序、任何环境加载它们； -
ES2015（ES6）：定义了异步导入和导出模块的语义，会编译成 require/exports 来执行的，这也是我们现今最常用的模块定义；
二、什么是打包器
所谓打包器，就是前端开发人员用来将 JavaScript 模块打包到一个可以在浏览器中运行的优化的 JavaScript 文件的工具，例如 webapck、rollup、gulp 等。
举个例子，你在一个 html 文件中引入多个 JavaScript 文件：
<html>
<script src="/src/entry.js"></script>
<script src="/src/message.js"></script>
<script src="/src/hello.js"></script>
<script src="/src/name.js"></script>
</html>
当浏览器打开该网页时，每个 js 文件都需要一个单独的 http 请求，即 4 个往返请求，才能正确的启动你的项目。
我们知道浏览器加载模块很慢，即使是 HTTP/2 支持有效的加载许多小文件，但其性能都不如加载一个更加有效（即使不做任何优化）。
因此，最好将所有 4 个文件合并为1个：
<html>
<script src="/dist/bundle.js"></script>
</html>
这样只需要一次 http 请求即可。
如何打包到一个文件喃？它通常有一个入口文件，从入口文件开始，获取所有的依赖项，并打包到一个文件 bundle.js 中。例如上例，我们可以以 /src/entry.js 作为入口文件，进行合并其余的 3 个 JavaScript 文件。
当然合并不能是简单的将 4 个文件所有内容放入一个 bundle.js 中。我们先思考一下，它具体该怎么实现喃？
1. 解析入口文件，获取所有的依赖项
首先我们唯一确定的是入口文件的地址，通过入口文件的地址可以
-
获取其文件内容 -
获取其依赖模块的相对地址
由于依赖模块的引入是通过相对路径（import './message.js'），所以，我们需要保存入口文件的路径，结合依赖模块的相对地址，就可以确定依赖模块绝对地址，读取它的内容。
如何在依赖关系中去表示一个模块，以方便在依赖图中引用
所以我们可以模块表示为：
-
code: 文件解析内容，注意解析后代码能够在当前以及旧浏览器或环境中运行； -
dependencies: 依赖数组，为所有依赖模块路径（相对）路径； -
filename: 文件绝对路径，当 import 依赖模块为相对路径，结合当前绝对路径，获取依赖模块路径；
其中 filename（绝对路径） 可以作为每个模块的唯一标识符，通过 key: value 形式，直接获取文件的内容一依赖模块：
// 模块
'src/entry': {
code: '', // 文件解析后内容
dependencies: ["./message.js"], // 依赖项
}
2. 递归解析所有的依赖项，生成一个依赖关系图
我们已经确定了模块的表示，那怎么才能将这所有的模块关联起来，生成一个依赖关系图，通过这个依赖关系可以直接获取所有模块的依赖模块、依赖模块的代码、依赖模块的来源、依赖模块的依赖模块。 如何去维护依赖文件间的关系
现在对于每一个模块，可以唯一表示的就是 filename ，而我们在由入口文件递归解析时，我们可以获取到每个文件的依赖数组 dependencies ，也就是每个依赖项的相对路径，所以我们需要定义一个：
// 关联关系
let mapping = {}
用来在运行代码时，由 import 相对路径映射到 import 绝对路径。
所以我们模块可以定义为[filename: {}]：
// 模块
'src/entry': {
code: '', // 文件解析后内容
dependencies: ["./message.js"], // 依赖项
mapping:{
"./message.js": "src/message.js"
}
}
则依赖关系图为：
// graph 依赖关系图
let graph = {
// entry 模块
"src/entry.js": {
code: '',
dependencies: ["./src/message.js"],
mapping:{
"./message.js": "src/message.js"
}
},
// message 模块
"src/message.js": {
code: '',
dependencies: [],
mapping:{},
}
}
当项目运行时，通过入口文件成功获取入口文件代码内容，运行其代码，当遇到 import 依赖模块时，通过 mapping 映射其为绝对路径，就可以成功读取模块内容。
并且每个模块的绝对路径 filename 是唯一的，当我们将模块接入到依赖图 graph 时，仅仅需要判断 graph[filename] 是否存在，如果存在就不需要二次加入，剔除掉了模块的重复打包。
3. 使用依赖图，返回一个可以在浏览器运行的 JavaScript 文件
现今，可立即执行的代码形式，最流行的就是 IIFE（立即执行函数），它同时能够解决全局变量污染的问题。
IIFE
所谓 IIFE，就是在声明市被直接调用的匿名函数，由于 JavaScript 变量的作用域仅限于函数内部，所以你不必考虑它会污染全局变量。
(function(man){
function log(name) {
console.log(`hello ${name}`);
}
log(man.name)
})({name: 'bottle'});
// hello bottle
4. 输出到 dist/bundle.js
fs.writeFile 写入 dist/bundle.js 即可。
至此，打包流程与实现方案已确定，接下来就实践一遍吧！
三、创建一个minipack项目
新建一个 minipack 文件夹，并 npm init ，创建以下文件：
- src
- - entry.js // 入口 js
- - message.js // 依赖项
- - hello.js // 依赖项
- - name.js // 依赖项
- index.js // 打包 js
- minipack.config.js // minipack 打包配置文件
- package.json
- .gitignore
其中 entry.js ：
import message from './message.js'
import {name} from './name.js'
message()
console.log('----name-----: ', name)
message.js ：
import {hello} from './hello.js'
import {name} from './name.js'
export default function message() {
console.log(`${hello} ${name}!`)
}
hello.js ：
export const hello = 'hello'
name.js ：
export const name = 'bottle'
minipack.config.js ：
const path = require('path')
module.exports = {
entry: 'src/entry.js',
output: {
filename: "bundle.js",
path: path.resolve(__dirname, './dist'),
}
}
并安装文件
npm install @babel/core @babel/parser @babel/preset-env @babel/traverse --save-dev
至此，整个项目创建完成。接下来就是打包了：
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解析入口文件，遍历所有依赖项 -
递归解析所有的依赖项，生成一个依赖关系图 -
使用依赖图，返回一个可以在浏览器运行的 JavaScript 文件 -
输出到 /dist/bundle.js
四、解析入口文件，遍历所有依赖项
1. @babel/parser 解析入口文件，获取 AST
在 ./index.js 文件中，我们创建一个打包器，首先解析入口文件，我们使用 @babel/parser 解析器进行解析：
步骤一：读取入口文件内容
// 获取配置文件
const config = require('./minipack.config');
// 入口
const entry = config.entry;
const content = fs.readFileSync(entry, 'utf-8');
步骤二：使用 @babel/parser（JavaScript解析器）解析代码，生成 ast（抽象语法树）
const babelParser = require('@babel/parser')
const ast = babelParser.parse(content, {
sourceType: "module"
})
其中，sourceType 指示代码应解析的模式。可以是"script", "module"或 "unambiguous" 之一，其中 "unambiguous" 是让 @babel/parser 去猜测，如果使用 ES6 import 或 export 的话就是 "module" ，否则为 "script" 。这里使用 ES6 import 或 export ，所以就是 "module" 。
由于 ast 树较复杂，所以这里我们可以通过 https://astexplorer.net/ 查看：
我们已经获取了入口文件所有的 ast，接下来我们要做什么喃？
-
解析 ast，解析入口文件内容（可在当前和旧浏览器或环境中向后兼容的 JavaScript 版本） -
获取它所有的依赖模块 dependencies
2. 获取入口文件内容
我们已经知道了入口文件的 ast，可以通过 @babel/core 的 transformFromAst 方法，来解析入口文件内容：
const {transformFromAst} = require('@babel/core');
const {code} = transformFromAst(ast, null, {
presets: ['@babel/preset-env'],
})
3. 获取它所有的依赖模块
就需要通过 ast 获取所有的依赖模块，也就是我们需要获取 ast 中所有的 node.source.value ，也就是 import 模块的相对路径，通过这个相对路径可以寻找到依赖模块。
步骤一：定义一个依赖数组，用来存放 ast 中解析出的所有依赖
const dependencies = []
步骤二：使用 @babel/traverse ，它和 babel 解析器配合使用，可以用来遍历及更新每一个子节点
traverse 函数是一个遍历 AST 的方法，由 babel-traverse 提供，他的遍历模式是经典的 visitor 模式 ，visitor 模式就是定义一系列的 visitor ，当碰到 AST 的 type === visitor 名字时，就会进入这个 visitor 的函数。类型为 ImportDeclaration 的 AST 节点，其实就是我们的 import xxx from xxxx，最后将地址 push 到 dependencies 中.
const traverse = require('@babel/traverse').default
traverse(ast, {
// 遍历所有的 import 模块，并将相对路径放入 dependencies
ImportDeclaration: ({node}) => {
dependencies.push(node.source.value)
}
})
3. 有效返回
{
dependencies,
code,
}
完整代码：
/**
* 解析文件内容及其依赖，
* 期望返回：
* dependencies: 文件依赖模块
* code: 文件解析内容
* @param {string} filename 文件路径
*/
function createAsset(filename) {
// 读取文件内容
const content = fs.readFileSync(filename, 'utf-8')
// 使用 @babel/parser（JavaScript解析器）解析代码，生成 ast（抽象语法树）
const ast = babelParser.parse(content, {
sourceType: "module"
})
// 从 ast 中获取所有依赖模块（import），并放入 dependencies 中
const dependencies = []
traverse(ast, {
// 遍历所有的 import 模块，并将相对路径放入 dependencies
ImportDeclaration: ({
node
}) => {
dependencies.push(node.source.value)
}
})
// 获取文件内容
const {
code
} = transformFromAst(ast, null, {
presets: ['@babel/preset-env'],
})
// 返回结果
return {
dependencies,
code,
}
}
五、递归解析所有的依赖项，生成一个依赖关系图
步骤一：获取入口文件：
const mainAssert = createAsset(entry)
步骤二：创建依赖关系图：
由于每个模块都是 key: value 形式，所以定义依赖图为：
// entry: 入口文件绝对地址
const graph = {
[entry]: mainAssert
}
步骤三：递归搜索所有的依赖模块，加入到依赖关系图中：
定义一个递归搜索函数：
/**
* 递归遍历，获取所有的依赖
* @param {*} assert 入口文件
*/
function recursionDep(filename, assert) {
// 跟踪所有依赖文件（模块唯一标识符）
assert.mapping = {}
// 由于所有依赖模块的 import 路径为相对路径，所以获取当前绝对路径
const dirname = path.dirname(filename)
assert.dependencies.forEach(relativePath => {
// 获取绝对路径，以便于 createAsset 读取文件
const absolutePath = path.join(dirname, relativePath)
// 与当前 assert 关联
assert.mapping[relativePath] = absolutePath
// 依赖文件没有加入到依赖图中，才让其加入，避免模块重复打包
if (!queue[absolutePath]) {
// 获取依赖模块内容
const child = createAsset(absolutePath)
// 将依赖放入 queue，以便于继续调用 recursionDep 解析依赖资源的依赖，
// 直到所有依赖解析完成，这就构成了一个从入口文件开始的依赖图
queue[absolutePath] = child
if(child.dependencies.length > 0) {
// 继续递归
recursionDep(absolutePath, child)
}
}
})
}
从入口文件开始递归：
// 遍历 queue，获取每一个 asset 及其所以依赖模块并将其加入到队列中，直至所有依赖模块遍历完成
for (let filename in queue) {
let assert = queue[filename]
recursionDep(filename, assert)
}
六、使用依赖图，返回一个可以在浏览器运行的 JavaScript 文件
步骤一：创建一个了立即执行函数，用于在浏览器上直接运行
const result = `
(function() {
})()
步骤二：将依赖关系图作为参数传递给立即执行函数
定义传递参数 modules：
let modules = ''
遍历 graph，将每个 mod 以 key: value, 的方式加入到 modules，
注意：由于依赖关系图要传入以上立即执行函数中，然后写入到 dist/bundle.js 运行，所以，code 需要放在 function(require, module, exports){${mod.code}} 中，避免污染全局变量或其它模块
for (let filename in graph) {
let mod = graph[filename]
modules += `'${filename}': [
function(require, module, exports) {
${mod.code}
},
${JSON.stringify(mod.mapping)},
],`
}
步骤三：将参数传入立即执行函数，并立即执行入口文件：
首先实现一个 require 函数，require('${entry}') 执行入口文件，entry 为入口文件绝对路径，也为模块唯一标识符
const result = `
(function(modules) {
require('${entry}')
})({${modules}})
`
注意：modules 是一组 key: value,，所以我们将它放入 {} 中
步骤四：重写浏览器 require 方法，当代码运行 require('./message.js') 转换成 require(src/message.js)
const result = `
(function(modules) {
function require(moduleId) {
const [fn, mapping] = modules[moduleId]
function localRequire(name) {
return require(mapping[name])
}
const module = {exports: {}}
fn(localRequire, module, module.exports)
return module.exports
}
require('${entry}')
})({${modules}})
`
注意：
-
moduleId 为传入的 filename ，为模块的唯一标识符 -
通过解构 const [fn, mapping] = modules[id] 来获得我们的函数包装（function(require, module, exports) {${mod.code}}）和 mappings 对象 -
由于一般情况下 require 都是 require 相对路径，而不是绝对路径，所以重写 fn 的 require 方法，将 require 相对路径转换成 require 绝对路径，即 localRequire 函数 -
将 module.exports 传入到 fn 中，将依赖模块内容需要输出给其它模块使用时，当 require 某一依赖模块时，就可以直接通过 module.exports 将结果返回
七、输出到 dist/bundle.js
// 打包
const result = bundle(graph)
// 写入 ./dist/bundle.js
fs.writeFile(`${output.path}/${output.filename}`, result, (err) => {
if (err) throw err;
console.log('文件已被保存');
})
