基于webpack的热重载live reload和热更新HMR — 当文件被修改后如何让浏览器更新代码

在前端应用框架中不管是react还是vue，官方都提供了相应的脚手架方便开发者快速入手，当我们在开发时修改某个js或者css文件时，webpack会自动编译我们的文件，我们刷新浏览器就可以看到编译后的文件。为此我们会想，如果我们修改保存之后，文件被编译、浏览器自动刷新、或者浏览器局部刷新(不刷新整个浏览器)，这样的话多好。当然，基于webpack打包工具的相关库已经实现了。下面对此部分流程做简单的分析

热重载live reload： 就是当修改文件之后，webpack自动编译，然后浏览器自动刷新->等价于页面window.location.reload()
热更新HMR： 热重载live reload并不能够保存应用的状态（states），当刷新页面后，应用之前状态丢失。举个列子：页面中点击按钮出现弹窗，当浏览器刷新后，弹窗也随即消失，要恢复到之前状态，还需再次点击按钮。而webapck热更新HMR则不会刷新浏览器，而是运行时对模块进行热替换，保证了应用状态不会丢失，提升了开发效率

相关版本选择：

webpack 版本git checkout v2.7.0 版本
webpack-dev-middleware 版本git checkout v1.12.2 版本
webpack-dev-server 版本git checkout v2.9.7 版本

说明： 这里选择webpack的版本为V2，是因为之前debug webpack的打包流程时恰为v2的版本，那可能会问webpack-dev-server版本为什么是这个呢？这里解释下，通过package.json中的字段peerDependencies可以选定版本，为此我选择了对应的最新版本 v2.9.7。同样webpack-dev-middleware版本选择也是一样的，主要看依赖关系。附上webpack-dev-server库的package.json文件描述

"name": "webpack-dev-server",
"version": "2.9.7",
"peerDependencies": {
    "webpack": "^2.2.0 || ^3.0.0"  // 这里说明需要的版本号
 }

进入主题 demo是 webpack-dev-server 目录下面的examples/api/simple列子，只粘贴出关键代码，建议clone代码比对一下

server.js 入口文件

'use strict';

const Webpack = require('webpack');
const WebpackDevServer = require('../../../lib/Server');
const webpackConfig = require('./webpack.config');

const compiler = Webpack(webpackConfig);
const devServerOptions = Object.assign({}, webpackConfig.devServer, {
  stats: {
    colors: true
  }
});
const server = new WebpackDevServer(compiler, devServerOptions);

server.listen(8080, '127.0.0.1', () => {
  console.log('Starting server on http://localhost:8080');
});

const webpackConfig = require('./webpack.config'); 文件如下

'use strict';
var path = require("path");
// our setup function adds behind-the-scenes bits to the config that all of our
// examples need
const { setup } = require('../../util');

module.exports = setup({
  context: __dirname,
  entry: [
   './app.js', 
   '../../../client/index.js?http://localhost:8080/', 
   'webpack/hot/dev-server'
  ],
  devServer: {  // 这里配置hot值决定当开发时文件被修改并保存后 更新模式为热更新HMR
    hot: true
  }
});

入口entry 包含'../../../client/index.js?http://localhost:8080/' 以及 'webpack/hot/dev-server' 作用分别是：前者是WebpackDevServer的客户端浏览器代码，通过sockjs-client来链接Server端进行通信，比如开发时代码修改后保存，WebpackDevServer会通过 webpack-dev-middleware 拿到webpack编译后的结果，通过websockets 发送消息类型给客户端浏览器。后者是webpack热更新HMR的客户端浏览器代码，打包时会insert进去，作用是当浏览器收到websockets发过来消息后，如果webpackConfig配置了webpack.HotModuleReplacementPlugin插件，就会走热更新HMR模式

../../../client/index.js 文件如下

'use strict';

const socket = require('./socket');

let urlParts;
let hotReload = true;

// __resourceQuery  也就是../../../client/index.js后面的参数 http://localhost:8080/ 通过webpack 打包时候替换
if (typeof __resourceQuery === 'string' && __resourceQuery) {
  // If this bundle is inlined, use the resource query to get the correct url.
  urlParts = url.parse(__resourceQuery.substr(1));
} else {
  // ...
}

let hot = false;
let currentHash = '';

const onSocketMsg = {
  hot: function msgHot() {
    hot = true;
  },
  hash: function msgHash(hash) {
    currentHash = hash;
  },
  ok: function msgOk() {
    reloadApp();
  }
};

// 建立websockets 链接
socket(socketUrl, onSocketMsg);

function reloadApp() {
  if (isUnloading || !hotReload) {
    return;
  }
  // 如果webpackConfig 中配置devServer.hot 为true，就走热更新HMR的模式，结论可以通过webpack-dev-server 的lib/Server.js 文件逻辑得出
  if (hot) {
    const hotEmitter = require('webpack/hot/emitter');
    hotEmitter.emit('webpackHotUpdate', currentHash);
  } else { // 否则走热重载live reload 直接刷新浏览器
    applyReload(rootWindow, intervalId);
  }
  function applyReload(rootWindow, intervalId) {
    clearInterval(intervalId);
    log.info('[WDS] App updated. Reloading...');
    rootWindow.location.reload();
  }
}

const socket = require('./socket'); 文件如下

'use strict';

const SockJS = require('sockjs-client');
let sock = null;

function socket(url, handlers) {
  sock = new SockJS(url);
  
  sock.onclose = function onclose() {
    // 此处是重连的逻辑 省略...
  };

  sock.onmessage = function onmessage(e) { // 当收到Server端的websockets 消息后执行对应的消息类型逻辑
    // This assumes that all data sent via the websocket is JSON.
    const msg = JSON.parse(e.data);
    if (handlers[msg.type]) { handlers[msg.type](msg.data); }
  };
}

module.exports = socket;

'webpack/hot/dev-server' 文件如下

// => module.hot 被替换成true：在前期ast语法树分析过程中标识代码位置，然后在webpack assets阶段被替换
// => module.hot 被替换成true：在前期ast语法树分析过程中标识代码位置，然后在webpack assets阶段被替换
if(module.hot) {
var lastHash;
var upToDate = function upToDate() {
  return lastHash.indexOf(__webpack_hash__) >= 0;
};
var check = function check() {
  module.hot.check(true).then(function(updatedModules) {
    if(!updatedModules) {
      console.warn("[HMR] Cannot find update. Need to do a full reload!");
      console.warn("[HMR] (Probably because of restarting the webpack-dev-server)");
      window.location.reload();
      return;
    }

    if(!upToDate()) {
      check();
    }

    require("./log-apply-result")(updatedModules, updatedModules);

    if(upToDate()) {
      console.log("[HMR] App is up to date.");
    }

  }).catch(function(err) {
    var status = module.hot.status();
    if(["abort", "fail"].indexOf(status) >= 0) {
      console.warn("[HMR] Cannot apply update. Need to do a full reload!");
      console.warn("[HMR] " + err.stack || err.message);
      // window.location.reload();
    } else {
      console.warn("[HMR] Update failed: " + err.stack || err.message);
    }
  });
};
var hotEmitter = require("./emitter");
hotEmitter.on("webpackHotUpdate", function(currentHash) {
  lastHash = currentHash;
  if(!upToDate() && module.hot.status() === "idle") {
    console.log("[HMR] Checking for updates on the server...");
    check();
  }
});
console.log("[HMR] Waiting for update signal from WDS...");
} else {
throw new Error("[HMR] Hot Module Replacement is disabled.");
}

结论：被insert到客户端浏览器中的这段代码决定了 webpack热更新HMR 的开始，当热更新HMR模式失败时，就直接刷新浏览器了

const { setup } = require('../../util'); 文件如下

module.exports = {
  setup(config) {
    const defaults = { plugins: [], devServer: {} };
    const result = Object.assign(defaults, config);
    result.plugins.push(new webpack.HotModuleReplacementPlugin());
    result.plugins.push(new HtmlWebpackPlugin({
      filename: 'index.html',
      template: path.join(__dirname, '.assets/layout.html'),
      title: exampleTitle
    }));
    return result;
  }
};

webpack.HotModuleReplacementPlugin 插件的作用就是：在webpack打包生成的代码中添加功能代码，当我们开发时，修改某个文件并保存后，浏览器会拿到修改的模块代码，然后执行并更新依赖，当然浏览器如何拿到代码以及如何执行更新，下面会讲到，这里先提一下这个插件的作用

webpack entry 入口文件app.js

'use strict';

require('./example');

if (module.hot) {
  module.hot.accept((err) => {
    if (err) {
      console.error('Cannot apply HMR update.', err);
    }
  });
}

webpack entry 入口文件example.js

'use strict';

const target = document.querySelector('#target');

target.innerHTML = 'Modify to update this element without reloading the page.';

html Template 模板文件

<!doctype html>
<html>
  <head>
    <title>WDS ▻ API: Simple Server</title>
    <meta charset="utf-8"/>
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1">
    <link rel="shortcut icon" href="/.assets/favicon.ico"/>
    <link rel="stylesheet" href="https://fonts.googleapis.com/css?family=Source+Code+Pro:400,600|Source+Sans+Pro:400,400i,500,600"/>
    <link rel="stylesheet" href="/.assets/style.css"/>
  </head>
	<body>
    <main>
      <header>
        <h1>
          <img src="/.assets/icon-square.svg" style="width: 35px; height: 35px;"/>
          webpack-dev-server
        </h1>
      </header>
      <section>
        <h2>API: Simple Server</h2>
        <div id="target"></div>
      </section>
       <section>
        <div id="targetmodule"></div>
      </section>
    </main>
	<script type="text/javascript" src="main.js"></script></body>
</html>

以上是涉及到的一些文件...

下面来看具体的效果： 运行 node --inspect-brk server.js 文件，访问http://localhost:8080

上图左侧是 webpack-dev-server 中 websockets server端的代码，借助webpack-dev-middleware注册webapck打包生命周期事件回调函数，将打包过程关键生命点同步到客户端浏览器(右侧) ，从console处可以知道收到了消息类型type：hot、hash、ok。其中hot类型是告诉客户端浏览器更新代码的方式采用热更新HMR 的方式，而不是采用热重载live reload 直接刷新浏览器的方式，hash是本次webpack打包后的hash值， ok标识webpack打包生命周期已经完成，可以进行客户端浏览器代码的更新操作了，也就是 webpack热更新HMR的过程。

下面当修改 example.js 文件 也就是浏览器如何更新代码流程关键时刻到了

//target.innerHTML = 'Modify to update this element without reloading the page.';
target.innerHTML = '热更新HMR的模式';

文件变化后，webpack.HotModuleReplacementPlugin 插件中关键的 webpack Compilation 对象事件回调函数如下

compilation.plugin("record", function(compilation, records) {
  // 生成的 records 用于当文件变化后找出变话的模块
  debugger
  if(records.hash === this.hash) return;
  records.hash = compilation.hash;
  records.moduleHashs = {};
  // 循环每个module, webpack中一个文件就是一个module，且通过hash值判断文件是否有更改
  this.modules.forEach(function(module) {
    var identifier = module.identifier();
    var hash = require("crypto").createHash("md5");
    module.updateHash(hash);
    records.moduleHashs[identifier] = hash.digest("hex");
  });
  records.chunkHashs = {};
  // this webpack compilation 对象
  this.chunks.forEach(function(chunk) {
    records.chunkHashs[chunk.id] = chunk.hash;
  });
  records.chunkModuleIds = {};
  this.chunks.forEach(function(chunk) {
    records.chunkModuleIds[chunk.id] = chunk.modules.map(function(m) {
      return m.id;
    });
  });
});
var initialPass = false;
var recompilation = false;
compilation.plugin("after-hash", function() {
  // records 相应的hash 决定模块变化之后的标识
  debugger
  var records = this.records;
  if(!records) {
    initialPass = true;
    return;
  }
  if(!records.hash)
    initialPass = true;
  var preHash = records.preHash || "x";
  var prepreHash = records.prepreHash || "x";
  if(preHash === this.hash) {
    recompilation = true;
    this.modifyHash(prepreHash);
    return;
  }
  records.prepreHash = records.hash || "x";
  records.preHash = this.hash;
  // complain 对象的hash值
  this.modifyHash(records.prepreHash);
});
compilation.plugin("additional-chunk-assets", function() {
  // 这里当modul变化之后，找出变化的module 并并生成json 和对应的module Template模板信息
  debugger
  var records = this.records;
  if(records.hash === this.hash) return;
  if(!records.moduleHashs || !records.chunkHashs || !records.chunkModuleIds) return;
  // 循环遍历module 通过hash值标识module是否变化了
  this.modules.forEach(function(module) {
    var identifier = module.identifier();
    var hash = require("crypto").createHash("md5");
    module.updateHash(hash);
    hash = hash.digest("hex");
    module.hotUpdate = records.moduleHashs[identifier] !== hash;
  });
  // this.hash  webpack Compilation 对象的hash值
  var hotUpdateMainContent = {
    h: this.hash,
    c: {}
  };
  // records.chunkHashs 包含了 所有chunk的hash值信息
  Object.keys(records.chunkHashs).forEach(function(chunkId) {
    chunkId = isNaN(+chunkId) ? chunkId : +chunkId;
    // 修改文件导致module 变化 => 找到对应的chunk
    var currentChunk = this.chunks.find(chunk => chunk.id === chunkId);
    if(currentChunk) {
      // 通过chunk 来确定是哪个module变化了
      var newModules = currentChunk.modules.filter(function(module) {
        return module.hotUpdate;
      });
      var allModules = {};
      currentChunk.modules.forEach(function(module) {
        allModules[module.id] = true;
      });
      // 如果项目中有某个模块没有引用了 就会找出改模块
      var removedModules = records.chunkModuleIds[chunkId].filter(function(id) {
        return !allModules[id];
      });
      // 如果发生了模块module的变化
      if(newModules.length > 0 || removedModules.length > 0) {
        // 根据变化的module 得到 module字符串模板
        var source = hotUpdateChunkTemplate.render(chunkId, newModules, removedModules, this.hash, this.moduleTemplate, this.dependencyTemplates);
        var filename = this.getPath(hotUpdateChunkFilename, {
          hash: records.hash,
          chunk: currentChunk
        });
        this.additionalChunkAssets.push(filename);
        // filename 就是： `${currentChunk}.${records.hash}.hot-update.js}` => 0.9236d98784cee1af7a96.hot-update.js文件
        this.assets[filename] = source;
        // 标识module变化了
        hotUpdateMainContent.c[chunkId] = true;
        currentChunk.files.push(filename);
        this.applyPlugins("chunk-asset", currentChunk, filename);
      }
    } else {
      hotUpdateMainContent.c[chunkId] = false;
    }
  }, this);
  // 下面是 `${records.hash}.hot-update.json` => 9236d98784cee1af7a96.hot-update.json 文件内容
  var source = new RawSource(JSON.stringify(hotUpdateMainContent));
  var filename = this.getPath(hotUpdateMainFilename, {
    hash: records.hash
  });
  this.assets[filename] = source;

  // 注： 以上添加到this.assets 的内容在 Compiler.emitAssets 阶段 生成文件内容
});

结论：当文件变化后，webpack 就会编译生成 hot-update.json、以及对应的文件模块hot-update.js信息用于在Compiler.emitAssets 阶段生成js文件

webpack 打包完事后，如何通知浏览器呢？如下webpack-dev-server Server.js文件

function Server(compiler, options) {
  // debugger
  // Default options
  if (!options) options = {};

  // webpack 配置中的属性，决定通过热更新的方式
  this.hot = options.hot || options.hotOnly;

  compiler.plugin('done', (stats) => {
    // 这里注册 webpack compiler 对象的事件， 通过websockets 通知客户端浏览器
    debugger
    this._sendStats(this.sockets, stats.toJson(clientStats));
    this._stats = stats;
  });

  // Init express server
  const app = this.app = new express(); // eslint-disable-line

  app.all('*', (req, res, next) => { // eslint-disable-line
    if (this.checkHost(req.headers)) { return next(); }
    res.send('Invalid Host header');
  });

  // webpackDevMiddleware 监听文件的变换 watch -> build
  // middleware for serving webpack bundle
  this.middleware = webpackDevMiddleware(compiler, options);
  // ...
  this.listeningApp = http.createServer(app);
  // ...
}

// delegate listen call and init sockjs
Server.prototype.listen = function (port, hostname, fn) {
  this.listenHostname = hostname;
  // eslint-disable-next-line

  const returnValue = this.listeningApp.listen(port, hostname, (err) => {
    const sockServer = sockjs.createServer({
      // Use provided up-to-date sockjs-client
      sockjs_url: '/__webpack_dev_server__/sockjs.bundle.js',
      // Limit useless logs
      log(severity, line) {
        if (severity === 'error') {
          log(line);
        }
      }
    });

    sockServer.on('connection', (conn) => {
      if (!conn) return;
      if (!this.checkHost(conn.headers)) {
        this.sockWrite([conn], 'error', 'Invalid Host header');
        conn.close();
        return;
      }
      this.sockets.push(conn);

      conn.on('close', () => {
        const connIndex = this.sockets.indexOf(conn);
        if (connIndex >= 0) {
          this.sockets.splice(connIndex, 1);
        }
      });
      // 这里根据webpackConfig 中的配置 devServer.hot= true 通知客户端浏览 更新代码的方式
      if (this.hot) this.sockWrite([conn], 'hot');

      if (!this._stats) return;
      this._sendStats([conn], this._stats.toJson(clientStats), true);
    });

    if (fn) {
      fn.call(this.listeningApp, err);
    }
  });

  return returnValue;
};

Server.prototype.sockWrite = function (sockets, type, data) {
  sockets.forEach((sock) => {
    sock.write(JSON.stringify({
      type,
      data
    }));
  });
};

// send stats to a socket or multiple sockets
Server.prototype._sendStats = function (sockets, stats, force) {
  if (!force &&
  stats &&
  (!stats.errors || stats.errors.length === 0) &&
  stats.assets &&
  stats.assets.every(asset => !asset.emitted)
  ) { return this.sockWrite(sockets, 'still-ok'); }
  this.sockWrite(sockets, 'hash', stats.hash);
  if (stats.errors.length > 0) { this.sockWrite(sockets, 'errors', stats.errors); } else if (stats.warnings.length > 0) { this.sockWrite(sockets, 'warnings', stats.warnings); } else { this.sockWrite(sockets, 'ok'); }
};

module.exports = Server;

当客户端浏览器收到消息后 type: ok 消息类型发生时，流程如下： webpack打包后的部分代码

//webpack/hot/dev-server.js 也就是webpack 入口添加的文件
module.hot.check(true).then(function(updatedModules) {}).catch(function(updatedModules) {})

// 进入
function hotCheck(apply) {
  if(hotStatus !== "idle") throw new Error("check() is only allowed in idle status");
  hotApplyOnUpdate = apply;
  hotSetStatus("check");
  return hotDownloadManifest().then(function(update) {
  
    // update.c标识对应的chunk是否发生了变化
    hotAvailableFilesMap = update.c;
    hotUpdateNewHash = update.h;

    hotSetStatus("prepare");
    var promise = new Promise(function(resolve, reject) {
    });
    // 开始请求 hot-update.json 文件 
     hotEnsureUpdateChunk(chunkId);
    return promise;
  });
}

//  请求之前webpack 生成的hot-update.json文件
function hotDownloadManifest() { // eslint-disable-line no-unused-vars
  return new Promise(function(resolve, reject) {
    if(typeof XMLHttpRequest === "undefined")
      return reject(new Error("No browser support"));
    try {
      var request = new XMLHttpRequest();
      var requestPath = __webpack_require__.p + "" + hotCurrentHash + ".hot-update.json";
      request.open("GET", requestPath, true);
      request.timeout = 10000;
      request.send(null);
    } catch(err) {
      return reject(err);
    }
    request.onreadystatechange = function() {
      if(request.readyState !== 4) return;
        // ...
        resolve(update);
      }
    };
  });
}

// 请求之前webpack 生成的hot-update.js 文件
function hotDownloadUpdateChunk(chunkId) { // eslint-disable-line no-unused-vars
  var head = document.getElementsByTagName("head")[0];
  var script = document.createElement("script");
  script.type = "text/javascript";
  script.charset = "utf-8";
  script.src = __webpack_require__.p + "" + chunkId + "." + hotCurrentHash + ".hot-update.js";
  head.appendChild(script);
}

// 请求的js文件执行如下代码
function webpackHotUpdateCallback(chunkId, moreModules) { // eslint-disable-line no-unused-vars
  hotAddUpdateChunk(chunkId, moreModules);
  if(parentHotUpdateCallback) parentHotUpdateCallback(chunkId, moreModules);
} ;

// 后续部分逻辑...
while(queue.length > 0) {
  moduleId = queue.pop();
  module = installedModules[moduleId];
  if(!module) continue;

  var data = {};

  // Call dispose handlers
  var disposeHandlers = module.hot._disposeHandlers;
  for(j = 0; j < disposeHandlers.length; j++) {
    cb = disposeHandlers[j];
    cb(data);
  }
  hotCurrentModuleData[moduleId] = data;

  // disable module (this disables requires from this module)
  module.hot.active = false;

  // 删除缓存
  // remove module from cache
  delete installedModules[moduleId];

  // remove "parents" references from all children
  for(j = 0; j < module.children.length; j++) {
    var child = installedModules[module.children[j]];
    if(!child) continue;
    idx = child.parents.indexOf(moduleId);
    if(idx >= 0) {
      child.parents.splice(idx, 1);
    }
  }
}

// 插入变化的模块
// insert new code
for(moduleId in appliedUpdate) {
  if(Object.prototype.hasOwnProperty.call(appliedUpdate, moduleId)) {
    modules[moduleId] = appliedUpdate[moduleId];
  }
}

// 插入模块后， 重新执行js文件，这个过程浏览器是没有刷新的，可以通过浏览器Network看出
// Load self accepted modules
for(i = 0; i < outdatedSelfAcceptedModules.length; i++) {
  var item = outdatedSelfAcceptedModules[i];
  moduleId = item.module;
  hotCurrentParents = [moduleId];
  try {
    __webpack_require__(moduleId);
  } catch(err) {}
}

// __webpack_require__(moduleId);  再次进入 app.js 文件执行 =>

/* 37 */
/***/ (function(module, exports, __webpack_require__) {

"use strict";

__webpack_require__(71);

if (true) {
  module.hot.accept((err) => {
    if (err) {
      console.error('Cannot apply HMR update.', err);
    }
  });
}

最后再总结一下整个热更新HMR流程吧：

当我们修改文件并保存时，webpack-dev-server 通过 webpack-dev-middleware 能够拿到webpack打包过程的各个生命周期点， webpack打包过程通过HotModuleReplacementPlugin插件生成hot-update.js和hot-update.json文件，前者是变化的模块字符串信息，后者是本次打包之后module模块所对应的chunk信息以及打包后的hash值，决定客户端浏览器是否更新。然后webpack-dev-server 通过 websockets把消息发送给客户端浏览器，浏览器收到消息后，分别请求这两个文件，后续为删除installedModules全局缓存对象，并重新赋值，再次执行对应的文件，这样就达到了在无刷新浏览器的条件下，更新变化的模块了，webpack更新模块的代码比较复杂，有的细节没有debug到，到此从Server 到 Client流程以及从Client 到 Server流程也就说清楚了

最后

内容有点多，笔误请谅解！涉及到的相关技术点有的没有提到，比如webpack的打包流程、webpack中检测文件变化的模块、webpack-dev-middleware相关、webpack-dev-server模块还有请求转发等功能没有说到，这个也不在讨论范围内，有兴趣的可以自己clone 代码查看，如果你对webpack打包流程 debug 过相信再来了解这些东西会好很多很多...

可能会有同学会说：看这些有什么作用，当然对我来说是当时的好奇心，通过了解大牛的代码实现，能学习到相关优秀的lib库、增强自己对代码的阅读能力。再有就是了解了一些底层再对其使用时，也能游刃有余。

参考：
1、https://zhuanlan.zhihu.com/p/30669007
2、https://fed.taobao.org/blog/taofed/do71ct/webpack-flow/?spm=taofed.homepage.header.7.7eab5ac868z4yF
3、https://github.com/webpack/tapable webpack 如何管理生命周期的核心库
4、https://astexplorer.net 对了解webpack 如何对代码进行ast分析对照很有用