webpack原理分析（loader, plugin）

该文章总结自尚硅谷的webpack5最新教程，如想学习，请访问b站

loader原理

loader 概念

帮助 webpack 将不同类型的文件转换为 webpack 可识别的模块。

loader 执行顺序

了解执行顺序之前，需要先了解loader的分类

pre：前置 loader
normal：普通 loader
inline：内联 loader
post：后置 loader 执行顺序
4 类 loader 的执行优级为：pre > normal > inline > post 。
相同优先级的 loader 执行顺序为：从右到左，从下到上。

    // 此时loader执行顺序：loader3 - loader2 - loader1
    module: {
      rules: [
        {
          test: /\.js$/,
          loader: "loader1",
        },
        {
          test: /\.js$/,
          loader: "loader2",
        },
        {
          test: /\.js$/,
          loader: "loader3",
        },
      ],
    }

    // 此时loader执行顺序：loader1 - loader2 - loader3
    module: {
      rules: [
        {
          enforce: "pre",
          test: /.js$/,
          loader: "loader1",
        },
        {
          // 没有enforce就是normal
          test: /.js$/,
          loader: "loader2",
        },
        {
          enforce: "post",
          test: /.js$/,
          loader: "loader3",
        },
      ],
    }

使用 loader 的方式

配置方式：在 webpack.config.js 文件中指定 loader。（pre、normal、post loader）
内联方式：在每个 import 语句中显式指定 loader。（inline loader）

inline loader

用法：import Styles from 'style-loader!css-loader?modules!./styles.css';

含义：

使用 css-loader 和 style-loader 处理 styles.css 文件
通过 ! 将资源中的 loader 分开

inline loader 可以通过添加不同前缀，跳过其他类型 loader。

! 跳过 normal loader。

import Styles from '!style-loader!css-loader?modules!./styles.css';

-! 跳过 pre 和 normal loader。

import Styles from '-!style-loader!css-loader?modules!./styles.css';

!! 跳过 pre、 normal 和 post loader。

import Styles from '!!style-loader!css-loader?modules!./styles.css';

编写loader

loader其实就是一个函数，接收下面三个参数

content 源文件的内容
map SourceMap 数据
meta 数据，可以是任何内容最后返回处理后的内容。

loader 分类

同步 loader

    module.exports = function (content, map, meta) {
      // 传递map，让source-map不中断
      // 传递meta，让下一个loader接收到其他参数
      this.callback(null, content, map, meta);
      return; // 当调用 callback() 函数时，总是返回 undefined
    };

异步loader 注意：异步操作只能放在异步的callback调用

    module.exports = function (content, map, meta) {
      const callback = this.async();
      // 异步操作只能放在异步的callback调用
      setTimeout(() => {
        callback(null, content, map, meta);
      }, 1000);
    };

Raw loader 此时的content是一个Buffer数据，所以处理图片，音频，视频等文件时，需要使用这个。

   module.exports = function (content) {
      // content是一个Buffer数据
      return content;
    };
    module.exports.raw = true; // 开启 Raw Loader

Pitching loader

    module.exports = function (content) {
      return content;
    };
    
    module.exports.pitch = function (remainingRequest, precedingRequest, data) {
      console.log("do somethings");
    };

webpack 会先从左到右执行 loader 链中的每个 loader 上的 pitch 方法（如果有），然后再从右到左执行 loader 链中的每个 loader 上的普通 loader 方法。

在这个过程中如果任何 pitch 有返回值，则 loader 链被阻断。webpack 会跳过后面所有的的 pitch 和 loader，直接进入上一个 loader 。

    // webpack.config.js
    const path = require('path');

    const HtmlWebpackPlugin = require("html-webpack-plugin");

    module.exports = {
      entry: "./src/main.js",
      output: {
        path: path.resolve(__dirname, "dist"),
        filename: "js/[name].js",
        clean: true
      },
      module: {
        rules: [
          {
            test: /\.js$/,
            use: [
              "./loaders/loader04-pitching.js",
              "./loaders/loader05-pitching.js",
            ]
          }
        ]
      },
      plugins: [
        new HtmlWebpackPlugin({
          template: path.resolve(__dirname, "./public/index.html")
        })
      ],
      mode: "development"
    }

类似于koa中间件的执行顺序，洋葱模型。

loader API

方法名	含义	用法
this.async	异步回调 loader。返回 this.callback	const callback = this.async()
this.callback	可以同步或者异步调用的并返回多个结果的函数	this.callback(err, content, sourceMap?, meta?)
this.getOptions(schema)	获取 loader 的 options	this.getOptions(schema)
this.emitFile	产生(输出)一个文件	this.emitFile(name, content, sourceMap)
this.utils.contextify	返回一个相对路径	this.utils.contextify(context, request)
this.utils.absolutify	返回一个绝对路径	this.utils.absolutify(context, request)

更多loader api请查看webpack官网

一些loader的练习

clean-log-loader

通过正则匹配console.log()的内容，将其替换成空字符串。一些正则符号，请参考这里

    module.exports = function (content) {
      // ? 表示非贪婪模式
      return content.replace(/console\.log\(.*\);?/g, "");
    }

add-message-loader

添加一些创建者的信息。

// loader.js
    module.exports = function(content) {
      const options = this.getOptions(); // 获取loader中传递的options
      const bannerText = `
        /**
         * 
         * author: ${options.author}
         * time: ${options.time}
         * */
      `
      return bannerText + content;
    }

上面的代码中，我们可以再使用loader时，传递任意值。如果想要限制，那么我们就必须给getOptions中传入一个JSON格式的约束。

    {
      "type": "object",
      "properties": {
        "author": {
          "type": "string"
        }
      },
      "additionalProperties": false
    }

所以改变loader

    const schema = require("./schema.json");

    module.exports = function (content) {
      // 获取loader的options，同时对options内容进行校验
      // schema是options的校验规则（符合 JSON schema 规则）
      const options = this.getOptions(schema);

      const prefix = `
        /*
        * Author: ${options.author} || "zh"
        */
      `;

      return `${prefix} \n ${content}`;
    };

上面这个loader中的options只能写author属性，并且类型只能是字符串类型，否则打包会报错。

babel-loader

编译 js 代码，将 ES6+语法编译成 ES5-语法。babel-core的工作

安装依赖

    npm i @babel/core @babel/preset-env -D

编写loader

    const babel = require("@babel/core");
    const schema = require("./schame.json")

    module.exports = function(content) {
      const options = this.getOptions(schema);
      const callback = this.async();

      babel.transform(content, options, function(err, result) {

        if(err) {
          callback(err)
        }else { // => { code, map, ast }
          callback(null, result.code)
        };     
      });
    }

schema.json

    {
      "type": "object",
      "properties": {
        "presets": {
          "type": "array"
        }
      },
      "additionalProperties": true
    }

file-loader

作用：将文件原封不动输出出去

    npm i loader-utils -D

具体请访问这里编写loader

    const loaderUtils = require("loader-utils");

    module.exports = function (content) {
      // 1. 根据文件内容生成带hash值文件名
      let interpolatedName = loaderUtils.interpolateName(this, "[hash].[ext][query]", {
        content,
      });
      interpolatedName = `images/${interpolatedName}`
      // console.log(interpolatedName);
      // 2. 将文件输出出去
      this.emitFile(interpolatedName, content);
      // 3. 返回：module.exports = "文件路径（文件名）"
      return `module.exports = "${interpolatedName}"`;
    };

    // 需要处理图片、字体等文件。它们都是buffer数据
    // 需要使用raw loader才能处理
    module.exports.raw = true;

配置loader

  {
    test: /\.(png|jpe?g|gif)$/,
    loader: "./loaders/file-loader/index.js",
    type: "javascript/auto", // 阻止webpack默认处理图片资源，只使用file-loader处理
  }

style-loader

    module.exports = function (content) {
      /*
        1. 直接使用style-loader，只能处理样式
          不能处理样式中引入的其他资源

          use: ["./loaders/style-loader"],

        2. 借助css-loader解决样式中引入的其他资源的问题

          use: ["./loaders/style-loader", "css-loader"],

          问题是css-loader暴露了一段js代码，style-loader需要执行js代码，得到返回值，再动态创建style标签，插入到页面上
          不好操作

        3. style-loader使用pitch loader用法
      */
      // const script = `
      //   const styleEl = document.createElement('style');
      //   styleEl.innerHTML = ${JSON.stringify(content)};
      //   document.head.appendChild(styleEl);
      // `;
      // return script;
    };

    module.exports.pitch = function (remainingRequest) {
      // remainingRequest 剩下还需要处理的loader
      // console.log(remainingRequest); // C:\Users\86176\Desktop\webpack\source\node_modules\css-loader\dist\cjs.js!C:\Users\86176\Desktop\webpack\source\src\css\index.css

      // 1. 将 remainingRequest 中绝对路径改成相对路径（因为后面只能使用相对路径操作）
      const relativePath = remainingRequest
        .split("!")
        .map((absolutePath) => {
          // 返回相对路径
          return this.utils.contextify(this.context, absolutePath);
        })
        .join("!");

      // console.log(relativePath); // ../../node_modules/css-loader/dist/cjs.js!./index.css

      // 2. 引入css-loader处理后的资源
      // 3. 创建style，将内容插入页面中生效
      const script = `
        import style from "!!${relativePath}";
        const styleEl = document.createElement('style');
        styleEl.innerHTML = style;
        document.head.appendChild(styleEl);
      `;

      // 中止后面loader执行
      return script;
    };

plugin原理

Plugin 的作用

通过插件我们可以扩展 webpack，加入自定义的构建行为，使 webpack 可以执行更广泛的任务，拥有更强的构建能力。

Plugin 工作原理

webpack 就像一条生产线，要经过一系列处理流程后才能将源文件转换成输出结果。这条生产线上的每个处理流程的职责都是单一的，多个流程之间有存在依赖关系，只有完成当前处理后才能交给下一个流程去处理。

插件就像是一个插入到生产线中的一个功能，在特定的时机对生产线上的资源做处理。webpack 通过 Tapable 来组织这条复杂的生产线。 webpack 在运行过程中会广播事件，插件只需要监听它所关心的事件，就能加入到这条生产线中，去改变生产线的运作。 webpack 的事件流机制保证了插件的有序性，使得整个系统扩展性很好。

站在代码逻辑的角度就是：webpack 在编译代码过程中，会触发一系列 Tapable 钩子事件，插件所做的，就是找到相应的钩子，往上面挂上自己的任务，也就是注册事件，这样，当 webpack 构建的时候，插件注册的事件就会随着钩子的触发而执行了。

webpack内部钩子

钩子的本质就是：事件。为了方便我们直接介入和控制编译过程，webpack 把编译过程中触发的各类关键事件封装成事件接口暴露了出来。这些接口被很形象地称做：hooks（钩子）。

Tapable

Tapable 为 webpack 提供了统一的插件接口（钩子）类型定义，它是 webpack 的核心功能库。webpack 中目前有十种 hooks，在 Tapable 源码中可以看到，他们是：

    // https://github.com/webpack/tapable/blob/master/lib/index.js
    exports.SyncHook = require("./SyncHook");
    exports.SyncBailHook = require("./SyncBailHook");
    exports.SyncWaterfallHook = require("./SyncWaterfallHook");
    exports.SyncLoopHook = require("./SyncLoopHook");
    exports.AsyncParallelHook = require("./AsyncParallelHook");
    exports.AsyncParallelBailHook = require("./AsyncParallelBailHook");
    exports.AsyncSeriesHook = require("./AsyncSeriesHook");
    exports.AsyncSeriesBailHook = require("./AsyncSeriesBailHook");
    exports.AsyncSeriesLoopHook = require("./AsyncSeriesLoopHook");
    exports.AsyncSeriesWaterfallHook = require("./AsyncSeriesWaterfallHook");
    exports.HookMap = require("./HookMap");
    exports.MultiHook = require("./MultiHook");

Tapable 还统一暴露了三个方法给插件，用于注入不同类型的自定义构建行为：

tap：可以注册同步钩子和异步钩子。
tapAsync：回调方式注册异步钩子。
tapPromise：Promise 方式注册异步钩子。

Plugin 构建对象

Compiler

compiler 对象中保存着完整的 Webpack 环境配置，每次启动 webpack 构建时它都是一个独一无二，仅仅会创建一次的对象。

这个对象会在首次启动 Webpack 时创建，我们可以通过 compiler 对象上访问到 Webapck 的主环境配置，比如 loader 、 plugin 等等配置信息。

它有以下主要属性：

compiler.options 可以访问本次启动 webpack 时候所有的配置文件，包括但不限于 loaders 、 entry 、 output 、 plugin 等等完整配置信息。
compiler.inputFileSystem 和 compiler.outputFileSystem 可以进行文件操作，相当于 Nodejs 中 fs。
compiler.hooks 可以注册 tapable 的不同种类 Hook，从而可以在 compiler 生命周期中植入不同的逻辑。 compiler hooks 文档

Compilation

compilation 对象代表一次资源的构建，compilation 实例能够访问所有的模块和它们的依赖。

一个 compilation 对象会对构建依赖图中所有模块，进行编译。在编译阶段，模块会被加载(load)、封存(seal)、优化(optimize)、分块(chunk)、哈希(hash)和重新创建(restore)。

它有以下主要属性：

compilation.modules 可以访问所有模块，打包的每一个文件都是一个模块。
compilation.chunks chunk 即是多个 modules 组成而来的一个代码块。入口文件引入的资源组成一个 chunk，通过代码分割的模块又是另外的 chunk。
compilation.assets 可以访问本次打包生成所有文件的结果。
compilation.hooks 可以注册 tapable 的不同种类 Hook，用于在 compilation 编译模块阶段进行逻辑添加以及修改。 compilation hooks 文档

生命周期简图

编写插件

    /*
      1. webpack加载webpack.config.js中所有配置，此时就会new TestPlugin(), 执行插件的constructor
      2. webpack创建compiler对象
      3. 遍历所有plugins中插件，调用插件的apply方法
      4. 执行剩下编译流程（触发各个hooks事件）
    */
    class TestPlugin {
      constructor() {
        console.log("TestPlugin constructor");
      }

      apply(compiler) {
       console.log("TestPlugin apply");
      }
    }

    module.exports = TestPlugin;

然后我们可以在apply中编写hooks。

一些plugin的练习

BannerWebpackPlugin

作用：给打包输出文件添加注释。

开发思路:

需要打包输出前添加注释：需要使用 compiler.hooks.emit 钩子, 它是打包输出前触发。
如何获取打包输出的资源？compilation.assets 可以获取所有即将输出的资源文件。 plugin的实现

    class BannerWebpackPlugin {
      // 插件中传递的配置会放在构造函数中作为参数
      constructor(options = {}) {
        this.options = options;
      }

      apply(compiler) {
        // 在资源输出之前触发
        compiler.hooks.emit.tap("BannerWebpackPlugin", (compilation) => {
          // debugger;
          const extensions = ["css", "js"];
          // 1. 获取即将输出的资源文件：compilation.assets
          // 2. 过滤只保留js和css资源
          const assets = Object.keys(compilation.assets).filter((assetPath) => {
            // 将文件名切割 ['xxxx', 'js'] ['xxxx', 'css']
            const splitted = assetPath.split(".");
            // 获取最后一个文件扩展名
            const extension = splitted[splitted.length - 1];
            // 判断是否保护
            return extensions.includes(extension);
          });

          const prefix = `/*
            * Author: ${this.options.author}
            */
            `;
          // 3. 遍历剩下资源添加上注释
          // console.log(assets);
          assets.forEach((asset) => {
            // 获取原来内容
            const source = compilation.assets[asset].source();
            // 拼接上注释
            const content = prefix + source;

            // 修改资源
            compilation.assets[asset] = {
              // 最终资源输出时，调用source方法，source方法的返回值就是资源的具体内容
              source() {
                return content;
              },
              // 资源大小
              size() {
                return content.length;
              },
            };
          });
        });
      }
    }

    module.exports = BannerWebpackPlugin;

CleanWebpackPlugin

作用：在 webpack 打包输出前将上次打包内容清空。

开发思路：

如何在打包输出前执行？
- 需要使用 compiler.hooks.emit 钩子, 它是打包输出前触发。
如何清空上次打包内容？
- 获取打包输出目录：通过 compiler 对象。
- 通过文件操作清空内容：通过 compiler.outputFileSystem 操作文件。 plugin的实现

    class CleanWebpackPlugin {
      apply(compiler) {
        // 2. 获取打包输出的目录
        const outputPath = compiler.options.output.path;
        const fs = compiler.outputFileSystem;
        // 1. 注册钩子：在打包输出之前 emit
        compiler.hooks.emit.tap("CleanWebpackPlugin", (compilation) => {
          // 3. 通过fs删除打包输出的目录下的所有文件
          this.removeFiles(fs, outputPath);
        });
      }

      removeFiles(fs, filepath) {
        // 想要删除打包输出目录下所有资源，需要先将目录下的资源删除，才能删除这个目录
        // 1. 读取当前目录下所有资源
        const files = fs.readdirSync(filepath);
        // console.log(files); // [ 'images', 'index.html', 'js' ]
        // 2. 遍历一个个删除
        files.forEach((file) => {
          // 2.1 遍历所有文件，判断是文件夹还是文件
          const path = `${filepath}/${file}`;
          const fileStat = fs.statSync(path);
          // console.log(fileStat);
          if (fileStat.isDirectory()) {
            // 2.2 是文件夹，就得删除下面所有文件，才能删除文件夹
            this.removeFiles(fs, path);
          } else {
            // 2.3 是文件，直接删除
            fs.unlinkSync(path);
          }
        });
      }
    }

    module.exports = CleanWebpackPlugin;

AnalyzeWebpackPlugin

作用：分析 webpack 打包资源大小，并输出分析文件。

开发思路:

compiler.hooks.emit, 它是在打包输出前触发，我们需要分析资源大小同时添加上分析后的 md 文件。

plugin实现

    class AnalyzeWebpackPlugin {
      apply(compiler) {
        compiler.hooks.emit.tap("AnalyzeWebpackPlugin", (compilation) => {
          // 1. 遍历所有即将输出文件，得到其大小
          /*
            将对象变成一个二维数组：
              对象：
                {
                  key1: value1,
                  key2: value2 
                }
              二维数组：
                [
                  [key1, value1],
                  [key2, value2]
                ]
          */
          const assets = Object.entries(compilation.assets);

          /*
              md中表格语法：
                | 资源名称 | 资源大小 |
                | --- | --- |
                | xxx.js | 10kb |
          */
          let content = `| 资源名称 | 资源大小 |
    | --- | --- |`;

          assets.forEach(([filename, file]) => {
            content += `\n| ${filename} | ${Math.ceil(file.size() / 1024)}kb |`;
          });

          // 2. 生成一个md文件
          compilation.assets["analyze.md"] = {
            source() {
              return content;
            },
            size() {
              return content.length;
            },
          };
        });
      }
    }

    module.exports = AnalyzeWebpackPlugin;

InlineChunkWebpackPlugin

作用：webpack 打包生成的 runtime 文件太小了，额外发送请求性能不好，所以需要将其内联到 js 中，从而减少请求数量。

开发思路:

我们需要借助 html-webpack-plugin 来实现
- 在 html-webpack-plugin 输出 index.html 前将内联 runtime 注入进去
- 删除多余的 runtime 文件
如何操作 html-webpack-plugin？官方文档

    const HtmlWebpackPlugin = require("safe-require")("html-webpack-plugin");

    class InlineChunkWebpackPlugin {
      constructor(tests) {
        this.tests = tests;
      }

      apply(compiler) {
        compiler.hooks.compilation.tap("InlineChunkWebpackPlugin", (compilation) => {
          // 1. 获取html-webpack-plugin的hooks
          const hooks = HtmlWebpackPlugin.getHooks(compilation);
          // 2. 注册 html-webpack-plugin的hooks -> alterAssetTagGroups
          hooks.alterAssetTagGroups.tap("InlineChunkWebpackPlugin", (assets) => {
            // 3. 从里面将script的runtime文件，变成inline script
            assets.headTags = this.getInlineChunk(assets.headTags, compilation.assets);
            assets.bodyTags = this.getInlineChunk(assets.bodyTags, compilation.assets);
          });

          // 删除runtime文件
          hooks.afterEmit.tap("InlineChunkWebpackPlugin", () => {
            // 3. 从里面将script的runtime文件，变成inline script
            Object.keys(compilation.assets).forEach((filepath) => {
              if (this.tests.some((test) => test.test(filepath))) {
                delete compilation.assets[filepath];
              }
            });
          });
        });
      }

      getInlineChunk(tags, assets) {
        /*
          目前：[
            {
              tagName: 'script',
              voidTag: false,
              meta: { plugin: 'html-webpack-plugin' },
              attributes: { defer: true, type: undefined, src: 'js/runtime~main.js.js' }
            },
          ]

          修改为：
            [
              {
                tagName: 'script',
                innerHTML: runtime文件的内容
                closeTag: true 
              },
            ]
        */

        return tags.map((tag) => {
          if (tag.tagName !== "script") return tag;
          // 获取文件资源路径
          const filepath = tag.attributes.src;
          if (!filepath) return tag;

          if (!this.tests.some((test) => test.test(filepath))) return tag;

          return {
            tagName: "script",
            innerHTML: assets[filepath].source(),
            closeTag: true,
          };
        });
      }
    }

    module.exports = InlineChunkWebpackPlugin;

这里只是简单地拷贝了一下老师发的资料，也是方便自己查看，自己也做一个总结。更多内容请查看官网。

该课程的课件资料