从源码窥探Webpack4.x原理|原理篇

# Webpack本质

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

1. 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。

2. 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

3. 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。

4. EntryOptionPlugin

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。
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。
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();
    })
}

1. 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 loadersLoader转换完后，使用 acorn 解析生成AST使用 ParserPlugins 添加依赖

2. 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

3. acorn

// node_modules/webpack/lib/Parser.jsconst 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

4. Chunk生成算法

webpack首先会将entry中对应的module都生成一个新的chunk。
遍历module的依赖列表，将依赖的module也加入到chunk中。
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。
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.jsthis.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);
})

# 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。

阅读全文

← webpack中的HMR热更新原理剖析实现webpack小型打包工具 →