webpack打包原理及如何实现loader和plugin

这篇文章主要讲解了webpack打包原理及如何实现loader和plugin，内容清晰明了，对此有兴趣的小伙伴可以学习一下，相信大家阅读完之后会有帮助。

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1. webpack打包基本原理

webpack的一个核心功能就是把我们写的模块化的代码，打包之后，生成可以在浏览器中运行的代码，我们这里也是从简单开始，一步步探索webpack的打包原理

1.1 一个简单的需求

我们首先建立一个空的项目，使用 npm init -y 快速初始化一个 package.json ，然后安装 webpack webpack-cli

接下来，在根目录下创建 src 目录， src 目录下创建 index.js ， add.js ， minus.js ，根目录下创建 index.html ，其中 index.html 引入 index.js ，在 index.js 引入 add.js ， minus.js ，

目录结构如下：

webpack打包原理及如何实现loader和plugin

文件内容如下：

// add.js
export default (a, b) => {
 return a + b
}
// minus.js
export const minus = (a, b) => {
 return a - b
}
// index.js
import add from './add.js'
import { minus } from './minus.js'

const sum = add(1, 2)
const division = minus(2, 1)
console.log('sum>>>>>', sum)
console.log('division>>>>>', division)





 
 
 demo

这样直接在 index.html 引入 index.js 的代码，在浏览器中显然是不能运行的，你会看到这样的错误

Uncaught SyntaxError: Cannot use import statement outside a module

是的，我们不能在 script 引入的 js 文件里，使用 es6 模块化语法

1.2 实现webpack打包核心功能

我们首先在项目根目录下再建立一个bundle.js，这个文件用来对我们刚刚写的模块化 js 代码文件进行打包

我们首先来看webpack官网对于其打包流程的描述：

it internally builds a dependency graph which maps every module your project needs and generates one or more bundles（webpack会在内部构建一个依赖图(dependency graph)，此依赖图会映射项目所需的每个模块，并生成一个或多个 bundle）

在正式开始之前，结合上面 webpack 官网说明进行分析，明确我们进行打包工作的基本流程如下：

首先，我们需要读到入口文件里的内容（也就是index.js的内容）其次，分析入口文件，递归的去读取模块所依赖的文件内容，生成依赖图最后，根据依赖图，生成浏览器能够运行的最终代码 1. 处理单个模块（以入口为例） 1.1 获取模块内容

既然要读取文件内容，我们需要用到 node.js 的核心模块 fs ，我们首先来看读到的内容是什么：

// bundle.js
const fs = require('fs')
const getModuleInfo = file => {
 const body = fs.readFileSync(file, 'utf-8')
 console.log(body)
}
getModuleInfo('./src/index.js')

我们定义了一个方法 getModuleInfo ，这个方法里我们读出文件内容，打印出来，输出的结果如下图：

webpack打包原理及如何实现loader和plugin

我们可以看到，入口文件 index.js 的所有内容都以字符串形式输出了，我们接下来可以用正则表达式或者其它一些方法，从中提取到 import 以及 export 的内容以及相应的路径文件名，来对入口文件内容进行分析，获取有用的信息。但是如果 import 和 export 的内容非常多，这会是一个很麻烦的过程，这里我们借助 babel

提供的功能，来完成入口文件的分析

1.2 分析模块内容

我们安装 @babel/parser ，演示时安装的版本号为 ^7.9.6

这个babel模块的作用，就是把我们js文件的代码内容，转换成js对象的形式，这种形式的js对象，称做 抽象语法树(Abstract Syntax Tree, 以下简称AST)

// bundle.js
const fs = require('fs')
const parser = require('@babel/parser')
const getModuleInfo = file => {
 const body = fs.readFileSync(file, 'utf-8')
 const ast = parser.parse(body, {
  // 表示我们要解析的是es6模块
  sourceType: 'module' 
 })
 console.log(ast)
 console.log(ast.program.body)
}
getModuleInfo('./src/index.js')

使用 @babel/parser 的 parse 方法把入口文件转化称为了 AST ，我们打印出了 ast ，注意文件内容是在 ast.program.body 中，如下图所示：

webpack打包原理及如何实现loader和plugin

入口文件内容被放到一个数组中，总共有六个 Node 节点，我们可以看到，每个节点有一个 type 属性，其中前两个的 type 属性是 ImportDeclaration ，这对应了我们入口文件的两条 import 语句，并且，每一个 type 属性是 ImportDeclaration 的节点，其 source.value

属性是引入这个模块的相对路径，这样我们就得到了入口文件中对打包有用的重要信息了。

接下来要对得到的ast做处理，返回一份结构化的数据，方便后续使用。

1.3 对模块内容做处理

对 ast.program.body 部分数据的获取和处理，本质上就是对这个数组的遍历，在循环中做数据处理，这里同样引入一个babel的模块 @babel/traverse 来完成这项工作。

安装 @babel/traverse ，演示时安装的版本号为 ^7.9.6

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

const getModuleInfo = file => {
 const body = fs.readFileSync(file, 'utf-8')
 const ast = parser.parse(body, {
  sourceType: 'module' 
 })
 const deps = {}
 traverse(ast, {
  ImportDeclaration({ node }) {
   const dirname = path.dirname(file);
   const absPath = './' + path.join(dirname, node.source.value)
   deps[node.source.value] = absPath
  }
 })
 console.log(deps)
}
getModuleInfo('./src/index.js')

创建一个对象 deps ，用来收集模块自身引入的依赖，使用 traverse 遍历 ast ，我们只需要对 ImportDeclaration 的节点做处理，注意我们做的处理实际上就是把相对路径转化为绝对路径，这里我使用的是 Mac 系统，如果是 windows 系统,注意斜杠的区别

获取依赖之后，我们需要对 ast 做语法转换，把 es6 的语法转化为 es5 的语法，使用 babel 核心模块 @babel/core 以及 @babel/preset-env 完成

安装 @babel/core @babel/preset-env ，演示时安装的版本号均为 ^7.9.6

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

const getModuleInfo = file => {
 const body = fs.readFileSync(file, 'utf-8')
 const ast = parser.parse(body, {
  sourceType: 'module' 
 })
 const deps = {}
 traverse(ast, {
  ImportDeclaration({ node }) {
   const dirname = path.dirname(file);
   const absPath = './' + path.join(dirname, node.source.value)
   deps[node.source.value] = absPath
  }
 })
 const { code } = babel.transformFromAst(ast, null, {
  presets: ["@babel/preset-env"]
 })
 const moduleInfo = { file, deps, code }
 console.log(moduleInfo)
 return moduleInfo
}
getModuleInfo('./src/index.js')

如下图所示，我们最终把一个模块的代码，转化为一个对象形式的信息，这个对象包含文件的绝对路径，文件所依赖模块的信息，以及模块内部经过 babel 转化后的代码

webpack打包原理及如何实现loader和plugin

2. 递归的获取所有模块的信息

这个过程，也就是获取 依赖图(dependency graph) 的过程，这个过程就是从入口模块开始，对每个模块以及模块的依赖模块都调用 getModuleInfo 方法就行分析，最终返回一个包含所有模块信息的对象

const parseModules = file => {
 // 定义依赖图
 const depsGraph = {}
 // 首先获取入口的信息
 const entry = getModuleInfo(file)
 const temp = [entry]
 for (let i = 0; i < temp.length; i++) {
  const item = temp[i]
  const deps = item.deps
  if (deps) {
   // 遍历模块的依赖，递归获取模块信息
   for (const key in deps) {
    if (deps.hasOwnProperty(key)) {
     temp.push(getModuleInfo(deps[key]))
    }
   }
  }
 }
 temp.forEach(moduleInfo => {
  depsGraph[moduleInfo.file] = {
   deps: moduleInfo.deps,
   code: moduleInfo.code
  }
 })
 console.log(depsGraph)
 return depsGraph
}
parseModules('./src/index.js')

获得的depsGraph对象如下图：

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我们最终得到的模块分析数据如上图所示，接下来，我们就要根据这里获得的模块分析数据，来生产最终浏览器运行的代码。

3. 生成最终代码

在我们实现之前，观察上一节最终得到的依赖图，可以看到，最终的code里包含exports以及require这样的语法，所以，我们在生成最终代码时，要对exports和require做一定的实现和处理

我们首先调用之前说的parseModules方法，获得整个应用的依赖图对象：

const bundle = file => {
 const depsGraph = JSON.stringify(parseModules(file))
}

接下来我们应该把依赖图对象中的内容，转换成能够执行的代码，以字符串形式输出。我们把整个代码放在自执行函数中，参数是依赖图对象

const bundle = file => {
 const depsGraph = JSON.stringify(parseModules(file))
 return `(function(graph){
  function require(file) {
   var exports = {};
   return exports
  }
  require('${file}')
 })(${depsGraph})`
}

接下来内容其实很简单，就是我们取得入口文件的code信息，去执行它就好了，使用eval函数执行，初步写出代码如下：

const bundle = file => {
 const depsGraph = JSON.stringify(parseModules(file))
 return `(function(graph){
  function require(file) {
   var exports = {};
   (function(code){
    eval(code)
   })(graph[file].code)
   return exports
  }
  require('${file}')
 })(${depsGraph})`
}

上面的写法是有问题的，我们需要对file做绝对路径转化，否则 graph[file].code 是获取不到的，定义adsRequire方法做相对路径转化为绝对路径

const bundle = file => {
 const depsGraph = JSON.stringify(parseModules(file))
 return `(function(graph){
  function require(file) {
   var exports = {};
   function absRequire(relPath){
    return require(graph[file].deps[relPath])
   }
   (function(require, exports, code){
    eval(code)
   })(absRequire, exports, graph[file].code)
   return exports
  }
  require('${file}')
 })(${depsGraph})`
}

接下来，我们只需要执行bundle方法，然后把生成的内容写入一个JavaScript文件即可

const content = bundle('./src/index.js')
// 写入到dist/bundle.js
fs.mkdirSync('./dist')
fs.writeFileSync('./dist/bundle.js', content)

最后，我们在index.html引入这个 ./dist/bundle.js 文件，我们可以看到控制台正确输出了我们想要的结果

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4. bundle.js的完整代码

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

const getModuleInfo = file => {
 const body = fs.readFileSync(file, 'utf-8')
 console.log(body)
 const ast = parser.parse(body, {
  sourceType: 'module' 
 })
 // console.log(ast.program.body)
 const deps = {}
 traverse(ast, {
  ImportDeclaration({ node }) {
   const dirname = path.dirname(file);
   const absPath = './' + path.join(dirname, node.source.value)
   deps[node.source.value] = absPath
  }
 })
 const { code } = babel.transformFromAst(ast, null, {
  presets: ["@babel/preset-env"]
 })
 const moduleInfo = { file, deps, code }
 return moduleInfo
}

const parseModules = file => {
 // 定义依赖图
 const depsGraph = {}
 // 首先获取入口的信息
 const entry = getModuleInfo(file)
 const temp = [entry]
 for (let i = 0; i < temp.length; i++) {
  const item = temp[i]
  const deps = item.deps
  if (deps) {
   // 遍历模块的依赖，递归获取模块信息
   for (const key in deps) {
    if (deps.hasOwnProperty(key)) {
     temp.push(getModuleInfo(deps[key]))
    }
   }
  }
 }
 temp.forEach(moduleInfo => {
  depsGraph[moduleInfo.file] = {
   deps: moduleInfo.deps,
   code: moduleInfo.code
  }
 })
 // console.log(depsGraph)
 return depsGraph
}


// 生成最终可以在浏览器运行的代码
const bundle = file => {
 const depsGraph = JSON.stringify(parseModules(file))
 return `(function(graph){
  function require(file) {
   var exports = {};
   function absRequire(relPath){
    return require(graph[file].deps[relPath])
   }
   (function(require, exports, code){
    eval(code)
   })(absRequire, exports, graph[file].code)
   return exports
  }
  require('${file}')
 })(${depsGraph})`
}


const build = file => {
 const content = bundle(file)
 // 写入到dist/bundle.js
 fs.mkdirSync('./dist')
 fs.writeFileSync('./dist/bundle.js', content)
}

build('./src/index.js')

2. 手写 loader 和 plugin

2.1 如何自己实现一个 loader

loader本质上就是一个函数，这个函数会在我们在我们加载一些文件时执行

2.1.1 如何实现一个同步 loader

首先我们初始化一个项目，项目结构如图所示：

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其中index.js和webpack.config.js的文件内容如下：

// index.js
console.log('我要学好前端，因为学好前端可以： ')

// webpack.config.js
const path = require('path')
module.exports = {
 mode: 'development',
 entry: {
  main: './src/index.js'
 },
 output: {
  path: path.resolve(__dirname, 'dist'),
  filename: '[name].js'
 }
}

我们在根目录下创建 syncLoader.js ，用来实现一个同步的loader，注意这个函数必须返回一个 buffer 或者 string

// syncloader.ja
module.exports = function (source) {
 console.log('source>>>>', source)
 return source
}

同时，我们在 webpack.config.js 中使用这个 loader ，我们这里使用 resolveLoader 配置项，指定 loader 查找文件路径，这样我们使用 loader 时候可以直接指定 loader 的名字

const path = require('path')
module.exports = {
 mode: 'development',
 entry: {
  main: './src/index.js'
 },
 output: {
  path: path.resolve(__dirname, 'dist'),
  filename: '[name].js'
 },
 resolveLoader: {
  // loader路径查找顺序从左往右
  modules: ['node_modules', './']
 },
 module: {
  rules: [
   {
    test: /\.js$/,
    use: 'syncLoader'
   }
  ]
 }
}

接下来我们运行打包命令，可以看到命令行输出了source内容，也就是loader作用文件的内容。

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接着我们改造我们的loader:

module.exports = function (source) {
 source += '升值加薪'
 return source
}

我们再次运行打包命令，去观察打包后的代码：

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这样，我们就实现了一个简单的loader，为我们的文件增加一条信息。我们可以尝试在 loader 的函数里打印 this ，发现输出结果是非常长的一串内容， this 上有很多我们可以在 loader 中使用的有用信息，所以，对于 loader 的编写，一定不要使用箭头函数，那样会改变 this

的指向。

一般来说，我们会去使用官方推荐的 loader-utils 包去完成更加复杂的 loader 的编写

我们继续安装 loader-utils ，版本是 ^2.0.0

我们首先改造 webpack.config.js ：

const path = require('path')

module.exports = {
 mode: 'development',
 entry: {
  main: './src/index.js'
 },
 output: {
  path: path.resolve(__dirname, 'dist'),
  filename: '[name].js'
 },
 resolveLoader: {
  // loader路径查找顺序从左往右
  modules: ['node_modules', './']
 },
 module: {
  rules: [
   {
    test: /\.js$/,
    use: {
     loader: 'syncLoader',
     options: {
      message: '升值加薪'
     }
    }
   }
  ]
 }
}

注意到，我们为我们的 loader 增加了 options 配置项，接下来在loader函数里使用loader-utils获取配置项内容，拼接内容，我们依然可以得到与之前一样的打包结果

// syncLoader.js
const loaderUtils = require('loader-utils')
module.exports = function (source) {
 const options = loaderUtils.getOptions(this)
 console.log(options)
 source += options.message
 // 可以传递更详细的信息
 this.callback(null, source)
}

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这样，我们就完成了一个简单的同步 loader 的编写

2.1.2 如何实现一个异步 loader

和同步loader的编写方式非常相似，我们在根目录下建立一个asyncLoader.js的文件，内容如下：

const loaderUtils = require('loader-utils')
module.exports = function (source) {
 const options = loaderUtils.getOptions(this)
 const asyncfunc = this.async()
 setTimeout(() => {
  source += '走上人生颠覆'
  asyncfunc(null, res)
 }, 200)
}

注意这里的 this.async() ，用官方的话来说就是 Tells the loader-runner that the loader intends to call back asynchronously. Returns this.callback. 也就是让webpack知道这个loader是异步运行，返回的是和同步使用时一致的 this.callback

接下来我们修改webpack.config.js

const path = require('path')
module.exports = {
 mode: 'development',
 entry: {
  main: './src/index.js'
 },
 output: {
  path: path.resolve(__dirname, 'dist'),
  filename: '[name].js'
 },
 resolveLoader: {
  // loader路径查找顺序从左往右
  modules: ['node_modules', './']
 },
 module: {
  rules: [
   {
    test: /\.js$/,
    use: [
     {
      loader: 'syncLoader',
      options: {
       message: '走上人生巅峰'
      }
     },
     {
      loader: 'asyncLoader'
     }
    ]
   }
  ]
 }
}

注意loader执行顺序是从下网上的，所以首先为文本写入‘升值加薪'，然后写入‘走上人生巅峰'

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到此，我们简单介绍了如何手写一个 loader ，在实际项目中，可以考虑一部分公共的简单逻辑，可以通过编写一个 loader 来完成(比如国际化文本替换)

2.2 如何自己实现一个 plugin

plugin 通常是在 webpack 在打包的某个时间节点做一些操作，我们使用 plugin 的时候，一般都是 new Plugin() 这种形式使用，所以，首先应该明确的是， plugin 应该是一个类。

我们初始化一个与上一接实现loader时候一样的项目，根目录下创建一个 demo-webpack-plugin.js 的文件，我们首先在 webpack.config.js 中使用它

const path = require('path')
const DemoWebpackPlugin = require('./plugins/demo-webpack-plugin')
module.exports = {
 mode: 'development',
 entry: {
  main: './src/index.js'
 },
 output: {
  path: path.resolve(__dirname, 'dist'),
  filename: '[name].js'
 },
 plugins: [
  new DemoWebpackPlugin()
 ]
}

再来看 demo-webpack-plugin.js 的实现

class DemoWebpackPlugin {
 constructor () {
  console.log('plugin init')
 }
 apply (compiler) {

 }
}

module.exports = DemoWebpackPlugin

我们在 DemoWebpackPlugin 的构造函数打印一条信息，当我们执行打包命令时，这条信息就会输出， plugin 类里面需要实现一个 apply 方法， webpack 打包时候，会调用 plugin 的 aplly 方法来执行 plugin 的逻辑，这个方法接受一个 compiler 作为参数，这个 compiler 是 webpack 实例

plugin的核心在于，apply方法执行时，可以操作webpack本次打包的各个时间节点（hooks，也就是生命周期勾子），在不同的时间节点做一些操作

关于webpack编译过程的各个生命周期勾子，可以参考 Compiler Hooks

同样，这些hooks也有同步和异步之分，下面演示 compiler hooks 的写法，一些重点内容可以参考注释：

class DemoWebpackPlugin {
 constructor () {
  console.log('plugin init')
 }
 // compiler是webpack实例
 apply (compiler) {
  // 一个新的编译(compilation)创建之后（同步）
  // compilation代表每一次执行打包，独立的编译
  compiler.hooks.compile.tap('DemoWebpackPlugin', compilation => {
   console.log(compilation)
  })
  // 生成资源到 output 目录之前（异步）
  compiler.hooks.emit.tapAsync('DemoWebpackPlugin', (compilation, fn) => {
   console.log(compilation)
   compilation.assets['index.md'] = {
    // 文件内容
    source: function () {
     return 'this is a demo for plugin'
    },
    // 文件尺寸
    size: function () {
     return 25
    }
   }
   fn()
  })
 }
}

module.exports = DemoWebpackPlugin

我们的这个 plugin 的作用就是，打包时候自动生成一个 md 文档，文档内容是很简单的一句话

上述异步hooks的写法也可以是以下两种：

// 第二种写法(promise)
compiler.hooks.emit.tapPromise('DemoWebpackPlugin', (compilation) => {
 return new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
   resolve()
  }, 1000)
 }).then(() => {
  console.log(compilation.assets)
  compilation.assets['index.md'] = {
   // 文件内容
   source: function () {
    return 'this is a demo for plugin'
   },
   // 文件尺寸
   size: function () {
    return 25
   }
  }
 })
})
// 第三种写法(async await)
compiler.hooks.emit.tapPromise('DemoWebpackPlugin', async (compilation) => {
 await new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
   resolve()
  }, 1000)
 })
 console.log(compilation.assets)
 compilation.assets['index.md'] = {
  // 文件内容
  source: function () {
   return 'this is a demo for plugin'
  },
  // 文件尺寸
  size: function () {
   return 25
  }
 }
})

最终的输出结果都是一样的，在每次打包时候生成一个md文档

webpack打包原理及如何实现loader和plugin

看完上述内容，是不是对webpack打包原理及如何实现loader和plugin有进一步的了解，如果还想学习更多内容，欢迎关注创新互联行业资讯频道。

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