「搞点硬货」从源码窥探Webpack4.x原理

想象一下，为了拥有美好的生活，你必须穿越一片危险的丛林。你可以安全地留在原地，过着普通的生活；你也可以冒险穿越丛林，过着绝妙的生活。你将如何对待这一选择？

                                                                                           《原则》瑞·达利欧

观感度：🌟🌟🌟🌟🌟

口味：部队火锅

烹饪时间：15min

随着多终端设备的迅速普及，Web前端开发的复杂性和应用场景日益扩大，Webpack在前端构建演变的工程化浪潮中担当起了针对不同应用场景打包的大任。 如今，Webpack可谓是JavaScript社区最伟大的项目之一。

本文力争从源码层面窥探Webpack的实现原理。文中出示了核心的代码块并注释了相应的path，如果你也想揭开Webpack神秘的面纱，那就打开一份源码跟随本文一起享受一次秃头的快乐。

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Webpack本质

Webpack的本质是什么呢？可能有的同学已经知道了，

Webpack本质上一种基于事件流的编程范例，其实就是一系列的插件运行。

Webpack主要使用Compiler和Compilation两个类来控制Webpack的整个生命周期。他们都继承了Tapabel并且通过Tapabel来注册了生命周期中的每一个流程需要触发的事件。

Tapabel

Tapabel是一个类似于 Node.js 的 EventEmitter 的库，主要是控制钩子函数的发布与订阅，是Webpack插件系统的大管家。

Tapabel提供的钩子及示例

Tapable库为插件提供了很多 Hook以便挂载。

const {
    SyncHook,                   // 同步钩子
    SyncBailHook,               // 同步熔断钩子
    SyncWaterfallHook,          // 同步流水钩子
    SyncLoopHook,               // 同步循环钩子
    AsyncParalleHook,           // 异步并发钩子
    AsyncParallelBailHook,      // 异步并发熔断钩子
    AsyncSeriesHook,            // 异步串行钩子
    AsyncSeriesBailHook,        // 异步串行熔断钩子
    AsyncSeriesWaterfallHook     // 异步串行流水钩子
} = require("tapable");

Tabpack 提供了同步&异步绑定钩子的方法，方法如下所示：

Async	Sync
绑定：tapAsync/tapPromise/tap	绑定：tap
执行：callAsync/promise	执行：call

Tabpack简单示例

const demohook = new SyncHook(["arg1", "arg2", "arg3"]);
// 绑定事件到webpack事件流
demohook.tap("hook1",(arg1, arg2, arg3) => console.log(arg1, arg2, arg3)) // 1 2 3
// 执行绑定的事件
demohook.call(1,2,3)

源码解读

初始化启动之Webpack的入口文件

追本溯源，第一步我们要找到Webpack的入口文件。

当通过命令行启动Webpack后，npm会让命令行工具进入node_modules.bin 目录。

然后查找是否存在 webpack.sh 或者 webpack.cmd 文件，如果存在，就执行它们，不存在就会抛出错误。

实际的入口文件是：node_modules/webpack/bin/webpack.js，让我们来看一下里面的核心函数。

// node_modules/webpack/bin/webpack.js
// 正常执行返回
process.exitCode = 0;    
// 运行某个命令                               
const runCommand = (command, args) => {...}
// 判断某个包是否安装
const isInstalled = packageName => {...}
// webpack可用的CLI：webpacl-cli和webpack-command
const CLIs = {...}
// 判断是否两个CLI是否安装了
const installedClis = CLIs.filter(cli=>cli.installed);
// 根据安装数量进行处理
if (installedClis.length === 0) {...} else if 
 (installedClis.length === 1) {...} else {...}

启动后，Webpack最终会找到 webpack-cli /webpack-command的 npm 包，并且 执行 CLI。

webpack-cli

搞清楚了Webpack启动的入口文件后，接下来让我们把目光转移到webpack-cli，看看它做了哪些事儿。

• 引入 yargs，对命令行进行定制
• 分析命令行参数，对各个参数进行转换，组成编译配置项
• 引用webpack，根据配置项进行编译和构建

webpack-cli 会处理不需要经过编译的命令。

// node_modules/webpack-cli/bin/cli.js
const {NON_COMPILATION_ARGS} = require("./utils/constants");
const NON_COMPILATION_CMD = process.argv.find(arg => {
    if (arg === "serve") {
        global.process.argv = global.process.argv.filter(a => a !== "serve");
        process.argv = global.process.argv;
    }
    return NON_COMPILATION_ARGS.find(a => a === arg);
});
if (NON_COMPILATION_CMD) {
    return require("./utils/prompt-command")(NON_COMPILATION_CMD,...process.argv);
}

webpack-cli提供的不需要编译的命令如下。

// node_modules/webpack-cli/bin/untils/constants.js
const NON_COMPILATION_ARGS = [
    "init",                 // 创建一份webpack配置文件
    "migrate",              // 进行webpack版本迁移
    "add",                  // 往webpack配置文件中增加属性
    "remove",               // 往webpack配置文件中删除属性
    "serve",                // 运行webpack-serve
    "generate-loader",      // 生成webpack loader代码
    "generate-plugin",      // 生成webpack plugin代码
    "info"                  // 返回与本地环境相关的一些信息
];

webpack-cli 使用命令行工具包yargs。

// node_modules/webpack-cli/bin/config/config-yargs.js
const {
    CONFIG_GROUP,
    BASIC_GROUP,
    MODULE_GROUP,
    OUTPUT_GROUP,
    ADVANCED_GROUP,
    RESOLVE_GROUP,
    OPTIMIZE_GROUP,
    DISPLAY_GROUP
} = GROUPS;

webpack-cli对配置文件和命令行参数进行转换最终生成配置选项参数 options，最终会根据配置参数实例化webpack对象，然后执行构建流程。

除此之外，让我们回到node_modules/webpack/lib/webpack.js里来看一下Webpack还做了哪些准备工作。

// node_modules/webpack/lib/webpack.js
const webpack = (options, callback) => {
    ...
    options = new WebpackOptionsDefaulter().process(options);
    compiler = new Compiler(options.context);
    new NodeEnvironmentPlugin().apply(compiler);
    ...
    compiler.options = new WebpackOptionsApply().process(options, compiler);
    ...
    webpack.WebpackOptionsDefaulter = WebpackOptionsDefaulter;
    webpack.WebpackOptionsApply = WebpackOptionsApply;
    ...
    webpack.NodeEnvironmentPlugin = NodeEnvironmentPlugin;
}

WebpackOptionsDefaulter的功能是设置一些默认的Options(代码比较多不贴了，大家自行查看node_modules/webpack/lib/WebpackOptionsDefaulter.js)。

// node_modules/webpack/lib/node/NodeEnvironmentPlugin.js
class NodeEnvironmentPlugin {
  apply(compiler) {
      ...		
      compiler.hooks.beforeRun.tap("NodeEnvironmentPlugin", compiler => {
	  if (compiler.inputFileSystem === inputFileSystem) inputFileSystem.purge();
      });
  }
}

从上面的代码我们可以知道，NodeEnvironmentPlugin插件监听了beforeRun钩子，它的作用是清除缓存。

WebpackOptionsApply

WebpackOptionsApply会将所有的配置options参数转换成webpack内部插件。

使用默认插件列表

• output.library -> LibraryTemplatePlugin
• externals -> ExternalsPlugin
• devtool -> EvalDevtoolModulePlugin, SourceMapDevToolPlugin
• AMDPlugin, CommonJsPlugin
• RemoveEmptyChunksPlugin

// node_modules/webpack/lib/WebpackOptionsApply.js
new EntryOptionPlugin().apply(compiler);
compiler.hooks.entryOption.call(options.context, options.entry);

实际上，插件最后都会变成compiler对象上的实例。

EntryOptionPlugin

接下来让我们进入EntryOptionPlugin插件，看看它做了哪些事儿。

// node_modules/webpack/lib/EntryOptionPlugin.js
module.exports = class EntryOptionPlugin {
    apply(compiler) {
        compiler.hooks.entryOption.tap("EntryOptionPlugin", (context, entry) => {
	    if (typeof entry === "string" || Array.isArray(entry)) {
	        itemToPlugin(context, entry, "main").apply(compiler);
	    } else if (typeof entry === "object") {
	        for (const name of Object.keys(entry)) {
		    itemToPlugin(context, entry[name], name).apply(compiler);
	        }
	    } else if (typeof entry === "function") {
	        new DynamicEntryPlugin(context, entry).apply(compiler);
	    }
	    return true;
	});
    }
};

如果是数组，则转换成多个entry来处理，如果是对象则转换成一个个entry来处理。

如上述代码所示。

compiler实例化是在node_modules/webpack/lib/webpack.js里完成的。通过EntryOptionPlugin插件进行参数校验。通过WebpackOptionsDefaulter将传入的参数和默认参数进行合并成为新的options，创建compiler，以及相关plugin，最后通过 WebpackOptionsApply将所有的配置options参数转换成Webpack内部插件。

不要急，还没完事。

再次来到我们的node_modules/webpack/lib/webpack.js中

if (options.watch === true || (Array.isArray(options) && options.some(o => o.watch))) {
  const watchOptions = Array.isArray(options)
	? options.map(o => o.watchOptions || {})
	: options.watchOptions || {};
	return compiler.watch(watchOptions, callback);
}
compiler.run(callback);

实例compiler后会根据options的watch判断是否启动了watch，如果启动watch了就调用compiler.watch来监控构建文件，否则启动compiler.run来构建文件。

编译构建

compile

首先会实例化NormalModuleFactory和ContextModuleFactory。然后进入到run方法。

// node_modules/webpack/lib/Compiler.js
run(callback) { 
    ...
    // beforeRun 如上文NodeEnvironmentPlugin插件清除缓存
    this.hooks.beforeRun.callAsync(this, err => {
        if (err) return finalCallback(err);
        // 执行run Hook开始编译
        this.hooks.run.callAsync(this, err => {
            if (err) return finalCallback(err);
            this.readRecords(err => {
                if (err) return finalCallback(err);
                // 执行compile
                this.compile(onCompiled);
            });
        });
    });
}

在执行this.hooks.compile之前会执行this.hooks.beforeCompile，来对编译之前需要处理的插件进行执行。紧接着this.hooks.compile执行后会实例化Compilation对象。

// node_modules/webpack/lib/compiler.js
compile(callback) {
    const params = this.newCompilationParams();
    this.hooks.beforeCompile.callAsync(params, err => {
	if (err) return callback(err);
	// 进入compile阶段
	this.hooks.compile.call(params);
	const compilation = this.newCompilation(params);
	// 进入make阶段
	this.hooks.make.callAsync(compilation, err => {
	    if (err) return callback(err);
	    compilation.finish(err => {
		if (err) return callback(err);
		// 进入seal阶段
		compilation.seal(err => {
		    if (err) return callback(err);
		    this.hooks.afterCompile.callAsync(compilation, err => {
			if (err) return callback(err);
			return callback(null, compilation);
		    })
 		})
	    })
	})
    })
}

make

一个新的Compilation创建完毕，将从Entry开始读取文件，根据文件类型和配置的Loader对文件进行编译，编译完成后再找出该文件依赖的文件，递归的编译和解析。

我们来看一下make钩子被监听的地方。

如代码中注释所示，addEntry是make构建阶段真正开始的标志。

// node_modules/webpack/lib/SingleEntryPlugin.js
compiler.hooks.make.tapAsync(
    "SingleEntryPlugin",
    (compilation, callback) => {
	const { entry, name, context } = this;
	cosnt dep = SingleEntryPlugin.createDependency(entry, name);
	// make构建阶段开始标志 
	compilation.addEntry(context, dep, name, callback);
    }
)

addEntry实际上调用了_addModuleChain方法，_addModuleChain方法将模块添加到依赖列表中去，同时进行模块构建。构建时会执行如下函数。

// node_modules/webpack/lib/Compilation.js
// addEntry -> addModuleChain
_addModuleChain(context, dependency, onModule, callback) {
...
this.buildModule(module, false, null, null, err => {
	...
})
...
}

如果模块构建完成，会触发finishModules。

// node_modules/webpack/lib/Compilation.js
finish(callback) {
    const modules = this.modules;
    this.hooks.finishModules.callAsync(modules, err => {
        if (err) return callback(err);
	for (let index = 0; index < modules.length; index++) {
	    const module = modules[index];			
            this.reportDependencyErrorsAndWarnings(module, [module]);
        }
        callback();
    })
}

Module

Module包括NormalModule(普通模块)、ContextModule(./src/a ./src/b)、ExternalModule(module.exports=jQuery)、DelegatedModule(manifest)以及MultiModule(entry:['a', 'b'])。

本文以NormalModule(普通模块)为例子，看一下构建(Compilation)的过程。

• 使用 loader-runner 运行 loaders
• Loader转换完后，使用 acorn 解析生成AST
• 使用 ParserPlugins 添加依赖

loader-runner

// node_modules/webpack/lib/NormalModule.js
const { getContext, runLoaders } = require("loader-runner");
doBuild(){
    ...
    runLoaders(
        ...
    )
    ...
}
...
try {
    const result = this.parser.parse()
}

doBuild会去加载资源，doBuild中会传入资源路径和插件资源去调用loader-runner插件的runLoaders方法去加载和执行loader。

acorn

// node_modules/webpack/lib/Parser.js
const acorn = require("acorn");

使用acorn解析转换后的内容，输出对应的抽象语法树(AST)。

// node_modules/webpack/lib/Compilation.js
this.hooks.buildModule.call(module);
...
if (error) {
    this.hooks.failedModule.call(module, error);
    return callback(error);
}
this.hooks.succeedModule.call(module);
return callback();

成功就触发succeedModule，失败就触发failedModule。

最终将上述阶段生成的产物存放到Compilation.js的this.modules = [];上。

完成后就到了seal阶段。

这里补充介绍一下Chunk生成的算法。

Chunk生成算法

1.webpack首先会将entry中对应的module都生成一个新的chunk。

2.遍历module的依赖列表，将依赖的module也加入到chunk中。

3.如果一个依赖module是动态引入的模块，会根据这个module创建一个新的chunk，继续遍历依赖。

4.重复上面的过程，直至得到所有的chunk。

seal

所有模块及其依赖的模块都通过Loader转换完成，根据依赖关系开始生成Chunk。

seal阶段也做了大量的的优化工作，进行了hash的创建以及对内容进行生成(createModuleAssets)。

// node_modules/webpack/lib/Compilation.js
this.createHash();
this.modifyHash();
this.createModuleAssets();

// node_modules/webpack/lib/Compilation.js
createModuleAssets(){
    for (let i = 0; i < this.modules.length; i++) {
	const module = this.modules[i];
	if (module.buildInfo.assets) {
	    for (const assetName of Object.keys(module.buildInfo.assets)) {
		const fileName = this.getPath(assetName);
		this.assets[fileName] = module.buildInfo.assets[assetName];
		this.hooks.moduleAsset.call(module, fileName);
	    }
	}
    }
}

seal阶段经历了很多的优化，比如tree shaking就是在这个阶段执行。最终生成的代码会存放在Compilation的assets属性上。

emit

将输出的内容输出到磁盘，创建目录生成文件，文件生成阶段结束。

// node_modules/webpack/lib/compiler.js
this.hooks.emit.callAsync(compilation, err => {
    if (err) return callback(err);
    outputPath = compilation.getPath(this.outputPath);
    this.outputFileSystem.mkdirp(outputPath, emitFiles);
})

实现一个简易的Webpack

为了能够更深入的理解Webpack的整体流程，我们可以动手来实现一个简易的Webpack。

简易的Webpack源码地址 仓库地址，欢迎Star～

总结

Webpack在启动阶段对配置参数和命令行参数以及默认参数进行了合并，并进行了插件的初始化工作。完成初始化的工作后调用Compiler的run开启Webpack编译构建过程，构建主要流程包括compile、make、build、seal、emit等阶段。

当然，Webpack源码还包括很多具体的实现细节，通过一篇文章是总结不完的，大家感兴趣的可以进一步学习。

参考

• 深入浅出Webpack
• 玩转Webpack
• webpack4源码分析

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