前端工程搭建之构建工具：Webpack

Paramita
36 阅读12分钟

Webpack 是一个现代 JavaScript 应用程序的静态模块打包工具。随着项目规模的增长和功能的复杂，会涉及到许多不同类型的资源，如 JavaScript 文件、CSS 文件、图片、字体等。Webpack 能够根据模块的依赖关系进行静态分析，然后按照指定的规则生成对应的静态资源。

1. 核心概念

Webpack的核心概念包括：入口、输出、加载器和插件。

入口（Entry）

入口用来指示Webpack应该从哪个模块开始进行依赖解析、打包构建，它是依赖关系图的起点。Webpack 从入口文件开始，沿着import或require语句找到依赖的模块，递归地构建一个包含所有依赖模块的有向图。入口可以是一个或多个 JavaScript 文件。比如：

module.exports = {
  entry: './src/main.js'
};

输出（Output）

输出用来指示Webpack在哪里输出它所创建的bundle，以及如何命名这些文件。比如：

const path = require('path');
module.exports = {
    //...其他配置
    output: {
        filename: 'bundle.js',
        path: path.resolve(__dirname, 'dist')
    }
};

上述配置会将打包后的文件命名为bundle.js，并输出到项目根目录下的dist文件夹中。这样，浏览器就可以加载这个打包后的文件来运行应用程序。

加载器（Loader）

在Webpack中，所有资源都被视作一个模块，而Webpack 本身只能解析 JavaScript 和JSON 文件，对于其他类型的文件（如 CSS、图片、字体等），需要使用 loader 来进行转换。loader可以将这些非 JavaScript 文件转换为 Webpack 能够处理的有效模块。

loader常用的属性有test、use、include和exclude，比如：

const path = require('path');

module.exports = {
  module: {
    rules: [
      {
        test: /\.(png|jpg|gif)$/, // 匹配常见的图片文件类型
        include: [
          path.resolve(__dirname, 'src'),
        ],
        exclude: [
          /node_modules/, // 排除node_modules目录下的图片文件，不对其应用该规则
        ], 
        use: [
          "file-loader" // 指定使用file-loader来处理
        ]
      }
    ]
  }
};

常用的loader包括：

  • babel-loader：将较新的 JavaScript 语法（如 ES6 +）转换为向后兼容的 JavaScript 版本（通常是 ES5）
  • css-loader：主要用于解析 CSS 文件中的@import和url()等语句，把 CSS 文件处理成模块。
  • style-loader：与css-loader结合使用，将生成的 CSS 模块转换为<style>标签，插入到 HTML 的<head>部分，使得 CSS 样式能够在浏览器中生效。
  • 处理 CSS 扩展语言的loader：比如sass-loader、less-loader、stylus-loader，将扩展语言文件编译成 CSS 文件。
  • file-loader：主要用于处理文件资源，如图片、字体等。它会将文件复制到输出目录，并返回文件的公共路径，使得 HTML 和 CSS 文件可以正确引用资源。
  • url-loader：与 file-loader 类似，用于处理文件资源。不过，url-loader 可以将小文件转换为Base64 编码的 Data URL 格式，直接嵌入到 CSS 或 HTML 文件中。这样可以优化小文件加载性能，减少 HTTP 请求数量。
  • ts-loader：用于处理 TypeScript 文件。它可以将 TypeScript 代码编译为 JavaScript 代码，并进行类型检查。

插件（Plugin）

插件用于在 Webpack 构建过程的各个阶段执行更复杂的任务，它可以扩展 Webpack 的功能，比如优化打包、管理资源、注入环境变量等。

例如，html-webpack-plugin可以生成一个 HTML 文件，并自动注入所有生成的bundle

const HtmlWebpackPlugin = require('html-webpack-plugin');
module.exports = {
  //...其他配置
  plugins: [
    new HtmlWebpackPlugin({
      template: './src/index.html',
      filename: 'index.html'
    })
  ]
};

常用的插件有：

  • html-webpack-plugin：生成一个 HTML 文件，并自动注入所有生成的bundle。在开发单页应用（SPA）或者多页应用时，能够确保 HTML 文件正确引用资源，方便在浏览器中加载和运行应用。
  • mini-css-extract-plugin：将 CSS 从 JavaScript 文件中提取出来，生成独立的 CSS 文件。没有使用这个插件时，CSS 通常是通过style-loader嵌入到 JavaScript 中，并在运行时动态插入到 HTML 的<head>部分。而将 CSS 提取为单独的文件后，就可以更好地利用浏览器缓存，提高页面加载速度。
  • terser-webpack-plugin：压缩和优化 JavaScript 文件，包括去除多余的空格、注释，对变量名进行缩写，以及进行一些简单的代码优化（如删除不可达代码等）。这样可以减小文件大小，提高代码的加载和执行效率。
  • clean-webpack-plugin：在 Webpack 构建之前清理输出目录，删除之前构建生成的旧文件，确保输出目录只包含最新构建的文件。
  • webpack-bundle-analyzer：帮助开发者分析 Webpack 打包后的文件大小和组成情况。它会生成一个可视化的报告，展示各个模块的大小、依赖关系等信息，并且通过图表形式展示哪个 JavaScript 模块占用的空间最大，或者哪些模块可以进行优化（如代码重复、引入了不必要的大型库等），方便开发者有针对性地进行代码优化，减小打包文件的大小，提高页面加载性能。尤其是对于大型项目的打包体积优化非常有用。

2. 工作流程

Webpack 的工作流程，简单来说，就是从配置文件中读取入口、输出、加载器和插件等信息，然后以入口文件为起点构建模块依赖关系图，通过加载器处理各种文件类型，利用插件在构建过程的不同阶段执行任务，最后将处理后的模块按照输出配置打包成文件。

具体来说，可以分成以下四个阶段：

  • 初始化阶段：Webpack 从配置文件（webpack.config.js）中读取配置信息，包括入口、输出、加载器和插件等相关设置。同时，会初始化一些内部数据结构，用于构建模块依赖关系图。
  • 构建模块依赖关系图阶段：从入口文件开始，Webpack 通过解析 JavaScript 文件中的import和require语句，递归地查找和加载所有依赖的模块。对于非 JavaScript 模块，会根据配置的加载器进行转换，使其能够被 Webpack 识别为模块。这个过程会构建出一个完整的模块依赖关系图，其中每个节点代表一个模块，边代表模块之间的依赖关系。
  • 打包阶段：根据模块依赖关系图和输出配置，Webpack 将所有模块打包成一个或多个文件。在这个过程中，会根据加载器和插件的配置对模块进行进一步的处理。例如，通过加载器将 CSS 文件转换为 JavaScript 能够处理的格式，或者通过插件对打包后的文件进行优化、压缩等操作。
  • 输出阶段：将打包后的文件按照输出配置输出到指定的目录中，同时，如果配置了插件，还可能会生成其他相关的文件（如自动生成 HTML 文件）。这些输出的文件可以直接被浏览器加载和使用，从而运行前端应用程序。

3. 开发环境

在开发过程中，我们需要频繁地进行修改代码-重新构建-在浏览器中查看新页面的过程，如果每次修改代码后都要手动全量构建和刷新页面，那开发调试就非常不方便。对此，Webpack提供了不同的解决方案：

  • 使用watch模式构建：使用watch模式构建时，Webpack 会持续监听项目文件系统中的文件变化，一旦检测到文件发生变化（如修改、添加或删除文件），它会重新构建那些受影响的模块以及与之相关的依赖模块。但是它并不会自动刷新浏览器来显示更新后的内容，适用于一些需要手动控制浏览器刷新的场景。

    开启方式：通过在webpack配置文件中设置watch: true，或者使用webpack --watch命令。

  • 使用 Webpack-Dev-Server。它是一个基于 Node.js 的开发服务器，它不仅能够监听文件变化并重新构建项目，还可以与浏览器建立通信连接，自动将更新后的内容发送到浏览器，并且刷新浏览器页面或者应用热模块替换（HMR）来更新页面内容，不需要手动刷新浏览器。另外，它是在内存中进行编译和打包操作的，内存的读写速度比磁盘快很多，因此构建和响应速度也更快。Webpack-Dev-Server提供了更流畅的开发体验和更强大的功能。

Webpack-Dev-Server开发服务器是一个非常强大的前端开发工具，我们来看看它的实时重新加载 和 热模块替换 特性。

实时重新加载（Live Reload）

Webpack-Dev-Server能够实时监听项目文件的变化并自动触发重新构建过程，构建完成后，会自动刷新浏览器，使开发者可以立即看到代码修改后的效果。

它的工作机制如下：

  • 文件监听机制：利用文件系统的监听功能来检测文件的变化。在 Node.js 环境中，它可能会使用fs.watch或fs.watchFile等方法（或者更高级的文件监听库）来实现对项目文件的监控。当这些方法检测到文件的修改、添加或删除操作时，会触发一个事件。

  • 与构建流程的结合：文件变化事件触发后，Webpack-Dev-Server 会将这个信息传递给 Webpack 构建系统。Webpack 会根据文件变化的情况，确定需要重新构建的模块及其依赖关系。然后，Webpack 按照正常的构建流程对这些模块进行编译、打包等操作。

  • 浏览器自动刷新：在构建完成后，Webpack-Dev-Server 会通过与浏览器建立的通信通道来通知浏览器进行刷新。这个通信通道可以是多种方式，例如，通过在浏览器中注入一段脚本，该脚本会与服务器保持长连接（如使用 Websocket 或者轮询方式）。当服务器通知浏览器刷新时，浏览器会重新加载页面，从而实现实时重新加载。

热模块替换（HMR）

Webpack-Dev-Server 支持在应用运行过程中实时替换、添加或删除模块，而无需完全刷新页面。在构建阶段，它会为每个模块添加额外代码用于支持 HMR。运行时，当检测到模块变化，它会通过与浏览器建立的通信连接（如 Websocket）发送更新信号，浏览器中的 HMR 运行时接收到信号后，会替换相应的模块。它避免了页面的完全刷新，可以提供更快的反馈，同时还能够保留应用状态，如用户在表单中的输入、页面滚动位置等，显著地提高了开发体验。

它的工作机制包含两个阶段：

  • 构建阶段的准备：在 Webpack 的初始构建过程中，Webpack-Dev-Server 会对每个模块包裹一层代理代码，使得模块能够被热替换。这些代理代码可以接收更新后的模块内容，并在运行时替换旧的模块。同时，Webpack 会构建一个详细的模块依赖关系图，用于在模块更新时确定可能受到影响的其他模块。
  • 运行时的通信与更新：在运行时，Webpack-Dev-Server 会与浏览器建立一个 Websocket 连接。当文件系统中的模块发生变化时，会触发 Webpack 重新构建受影响的模块，然后通过 Websocket 将更新后的模块信息发送给浏览器。浏览器中的 HMR 运行时接收到这些信息后，会根据模块的类型（如 JavaScript、CSS 等）进行不同的更新操作。
    • 对于 JavaScript 模块，HMR 运行时会使用新的模块代码替换旧的模块代码，并且会重新执行模块的加载和初始化过程，同时利用模块的依赖关系图来确保其他相关模块也能正确更新。
    • 对于 CSS 模块，HMR 运行时会直接更新浏览器中的样式表，将新的 CSS 样式应用到页面上。

此外，Webpack-Dev-Server还提供了其他强大的功能：

  • 代理功能：Webpack-Dev-Server 内部使用了代理中间件（如http-proxy-middleware）来拦截客户端的请求，然后将这些请求转发到其他目标服务器。除了简单的代理转发，还可以通过配置pathRewrite规则支持路径重写。通过代理功能，可以解决前端开发中的跨域问题，以及方便地将前端请求路由到后端真实的 API 服务器。

  • SourceMap：当 Webpack-Dev-Server 收到浏览器对 JavaScript 等资源的请求时，它会检查是否存在对应的 Source Map 文件。如果存在，会将 Source Map 文件与资源文件一起发送给浏览器。当在浏览器控制台看到一个来自打包后 JavaScript 文件的错误信息，通过 Source Map，开发者就可以快速找到是原始代码中的哪一行导致了错误。

  • History API Fallback：基于React Router、Vue Router 等路由库开发单页应用（SPA）时，使用 HTML5 History API 进行路由跳转可能会导致页面刷新时出现 404 错误。这是由于浏览器使用路由路径请求服务器时，服务器没有相应的路径入口文件，就会返回 404。Webpack-Dev-Server 提供了History API Fallback的功能，通过配置historyApiFallback: true，服务器会将404请求重定向到应用的index.html页面，这样单页应用的路由就能正常工作了。

总结

Webpack是一个强大的模块构建工具，它提供了灵活的机制和丰富的生态环境，我们可以借助它高效地搭建前端项目。

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