【webpack 进阶】Webpack 打包后的代码是怎样的？

webpack 是我们现阶段要掌握的重要的打包工具之一，我们知道 webpack 会递归的构建依赖关系图，其中包含应用程序的每个模块，然后将这些模块打包成一个或者多个 bundle。

那么webpack 打包后的代码是怎样的呢？是怎么将各个 bundle连接在一起的？模块与模块之间的关系是怎么处理的？动态 import() 的时候又是怎样的呢？

本文让我们一步步来揭开 webpack 打包后代码的神秘面纱

准备工作

创建一个文件，并初始化

mkdir learn-webpack-output
cd learn-webpack-output
npm init -y 
yarn add webpack webpack-cli -D

根目录中新建一个文件 webpack.config.js，这个是 webpack 默认的配置文件

const path = require('path');

module.exports = {
  mode: 'development', // 可以设置为 production
  // 执行的入口文件
  entry: './src/index.js',
  output: {
    // 输出的文件名
    filename: 'bundle.js',
    // 输出文件都放在 dist 
    path: path.resolve(__dirname, './dist')
  },
  // 为了更加方便查看输出
  devtool: 'cheap-source-map'
}

然后我们回到 package.json 文件中，在 npm script 中添加启动 webpack 配置的命令

"scripts": {
  "test": "echo \"Error: no test specified\" && exit 1",
  "build": "webpack"
}

新建一个 src文件夹，新增 index.js 文件和 sayHello 文件

// src/index.js
import sayHello from './sayHello';

console.log(sayHello, sayHello('Gopal'));

// src/sayHello.js
function sayHello(name) {
  return `Hello ${name}`;
}

export default sayHello;

一切准备完毕，执行 yarn build

分析主流程

看输出文件，这里不放具体的代码，有点占篇幅，可以点击这里查看^[1]

其实就是一个 IIFE

莫慌，我们一点点拆分开看，其实总体的文件就是一个 IIFE——立即执行函数。

(function(modules) { // webpackBootstrap
 // The module cache
 var installedModules = {};
 function __webpack_require__(moduleId) {
    // ...省略细节
 }
 // 入口文件
 return __webpack_require__(__webpack_require__.s = "./src/index.js");
})
({

 "./src/index.js": (function(module, __webpack_exports__, __webpack_require__) {}),
  "./src/sayHello.js": (function(module, __webpack_exports__, __webpack_require__) {})
});

函数的入参 modules 是一个对象，对象的 key 就是每个 js 模块的相对路径，value 就是一个函数（我们下面称之为模块函数）。IIFE 会先 require 入口模块。即上面就是 ./src/index.js：

// 入口文件
return __webpack_require__(__webpack_require__.s = "./src/index.js");

然后入口模块会在执行时 require 其他模块例如 ./src/sayHello.js"以下为简化后的代码，从而不断的加载所依赖的模块，形成依赖树，比如如下的模块函数中就引用了其他的文件 sayHello.js

{
"./src/index.js": (function(module, __webpack_exports__, __webpack_require__) { 
    __webpack_require__.r(__webpack_exports__);
   var _sayHello__WEBPACK_IMPORTED_MODULE_0__ = __webpack_require__("./src/sayHello.js");
    console.log(_sayHello__WEBPACK_IMPORTED_MODULE_0__["default"],
    Object(_sayHello__WEBPACK_IMPORTED_MODULE_0__["default"])('Gopal'));
  })
}

重要的实现机制——__webpack_require__

这里去 require 其他模块的函数主要是 __webpack_require__ 。接下来主要介绍一下 __webpack_require__ 这个函数

  // 缓存模块使用
  var installedModules = {};
  // The require function
  // 模拟模块的加载，webpack 实现的 require
  function __webpack_require__(moduleId) {
    // Check if module is in cache
    // 检查模块是否在缓存中，有则直接从缓存中获取
    if(installedModules[moduleId]) {
      return installedModules[moduleId].exports;
    }
    // Create a new module (and put it into the cache)
    // 没有则创建并放入缓存中，其中 key 值就是模块 Id,也就是上面所说的文件路径
    var module = installedModules[moduleId] = {
      i: moduleId, // Module ID
      l: false, // 是否已经执行
      exports: {}
    };

    // Execute the module function
    // 执行模块函数，挂载到 module.exports 上。this 指向 module.exports
    modules[moduleId].call(module.exports, module, module.exports, __webpack_require__);

    // Flag the module as loaded
    // 标记这个 module 已经被加载
    module.l = true;

    // Return the exports of the module
    // module.exports通过在执行module的时候，作为参数存进去，然后会保存module中暴露给外界的接口，如函数、变量等
    return module.exports;
  }

第一步，webpack 这里做了一层优化，通过对象 installedModules 进行缓存，检查模块是否在缓存中，有则直接从缓存中获取，没有则创建并放入缓存中，其中 key 值就是模块 Id，也就是上面所说的文件路径

第二步，然后执行模块函数，将 module, module.exports, __webpack_require__ 作为参数传递，并把模块的函数调用对象指向 module.exports，保证模块中的 this 指向永远指向当前的模块。

第三步，最后返回加载的模块，调用方直接调用即可。

所以这个__webpack_require__就是来加载一个模块，并在最后返回模块 module.exports 变量

webpack 是如何支持 ESM 的

可能大家已经发现，我上面的写法是 ESM 的写法，对于模块化的一些方案的了解，可以看看我的另外一篇文章【面试说】Javascript 中的 CJS, AMD, UMD 和 ESM是什么？^[2]

我们重新看回模块函数

{
"./src/index.js": (function(module, __webpack_exports__, __webpack_require__) { 
    __webpack_require__.r(__webpack_exports__);
   var _sayHello__WEBPACK_IMPORTED_MODULE_0__ = __webpack_require__("./src/sayHello.js");
    console.log(_sayHello__WEBPACK_IMPORTED_MODULE_0__["default"],
    Object(_sayHello__WEBPACK_IMPORTED_MODULE_0__["default"])('Gopal'));
  })
}

我们看看 __webpack_require__.r 函数

__webpack_require__.r = function(exports) {
 object.defineProperty(exports, '__esModule', { value: true });
};

就是为 __webpack_exports__ 添加一个属性 __esModule，值为 true

再看一个 __webpack_require__.n 的实现

// getDefaultExport function for compatibility with non-harmony modules
__webpack_require__.n = function(module) {
  var getter = module && module.__esModule ?
    function getDefault() { return module['default']; } :
    function getModuleExports() { return module; };
  __webpack_require__.d(getter, 'a', getter);
  return getter;
};

__webpack_require__.n会判断module是否为es模块，当__esModule为 true 的时候，标识 module 为es 模块，默认返回module.default，否则返回module。

最后看 __webpack_require__.d，主要的工作就是将上面的 getter 函数绑定到 exports 中的属性 a 的 getter 上

// define getter function for harmony exports
__webpack_require__.d = function(exports, name, getter) {
 if(!__webpack_require__.o(exports, name)) {
  Object.defineProperty(exports, name, {
   configurable: false,
   enumerable: true,
   get: getter
  });
 }
};

我们最后再看会 sayHello.js 打包后的模块函数，可以看到这里的导出是 __webpack_exports__["default"] ，实际上就是 __webpack_require__.n 做了一层包装来实现的，其实也可以看出，实际上 webpack 是可以支持 CommonJS 和 ES Module 一起混用的

 "./src/sayHello.js":
  /*! exports provided: default */
 (function(module, __webpack_exports__, __webpack_require__) {
  "use strict";
  __webpack_require__.r(__webpack_exports__);
  function sayHello(name) {
    return `Hello ${name}`;
  }
  /* harmony default export */ __webpack_exports__["default"] = (sayHello);
 })

目前为止，我们大致知道了 webpack 打包出来的文件是怎么作用的了，接下来我们分析下代码分离的一种特殊场景——动态导入

动态导入

代码分离是 webpack 中最引人注目的特性之一。此特性能够把代码分离到不同的 bundle 中，然后可以按需加载或并行加载这些文件。代码分离可以用于获取更小的 bundle，以及控制资源加载优先级，如果使用合理，会极大影响加载时间。

常见的代码分割有以下几种方法：

• 入口起点：使用 `entry`^[3] 配置手动地分离代码。
• 防止重复：使用 Entry dependencies^[4] 或者 `SplitChunksPlugin`^[5] 去重和分离 chunk。
• 动态导入：通过模块的内联函数调用来分离代码。

本文我们主要看看动态导入，我们在 src 下面新建一个文件 another.js

function Another() {
  return 'Hi, I am Another Module';
}

export { Another };

修改 index.js

import sayHello from './sayHello';

console.log(sayHello, sayHello('Gopal'));

// 单纯为了演示，就是有条件的时候才去动态加载
if (true) {
  import('./Another.js').then(res => console.log(res))
}

我们来看下打包出来的内容，忽略 .map 文件，可以看到多出一个 0.bundle.js 文件，这个我们称它为动态加载的 chunk，bundle.js 我们称为主 chunk

输出的代码的话，主 chunk 看这里^[6]，动态加载的 chunk 看这里^[7] ，下面是针对这两份代码的分析

主 chunk 分析

我们先来看看主 chunk

内容多了很多，我们来细看一下：

首先我们注意到，我们动态导入的地方编译后变成了以下，这是看起来就像是一个异步加载的函数

if (true) {
  __webpack_require__.e(/*! import() */ 0).then(__webpack_require__.bind(null, /*! ./Another.js */ "./src/Another.js")).then(res => console.log(res))
}

所以我们来看 __webpack_require__.e 这个函数的实现

__webpack_require__.e ——使用 JSONP 动态加载

// 已加载的chunk缓存
var installedChunks = {
  "main": 0
};
// ...
__webpack_require__.e = function requireEnsure(chunkId) {
  // promises 队列，等待多个异步 chunk 都加载完成才执行回调
  var promises = [];

  // JSONP chunk loading for javascript
  var installedChunkData = installedChunks[chunkId];
  // 0 代表已经 installed
  if(installedChunkData !== 0) { // 0 means "already installed".

    // a Promise means "currently loading".
    // 目标chunk正在加载，则将 promise push到 promises 数组
    if(installedChunkData) {
      promises.push(installedChunkData[2]);
    } else {
      // setup Promise in chunk cache
      // 利用Promise去异步加载目标chunk
      var promise = new Promise(function(resolve, reject) {
        // 设置 installedChunks[chunkId]
        installedChunkData = installedChunks[chunkId] = [resolve, reject];
      });
      // i设置chunk加载的三种状态并缓存在 installedChunks 中，防止chunk重复加载
      // nstalledChunks[chunkId]  = [resolve, reject, promise]
      promises.push(installedChunkData[2] = promise);
      // start chunk loading
      // 使用 JSONP
      var head = document.getElementsByTagName('head')[0];
      var script = document.createElement('script');

      script.charset = 'utf-8';
      script.timeout = 120;

      if (__webpack_require__.nc) {
        script.setAttribute("nonce", __webpack_require__.nc);
      }
      // 获取目标chunk的地址，__webpack_require__.p 表示设置的publicPath，默认为空串
      script.src = __webpack_require__.p + "" + chunkId + ".bundle.js";
      // 请求超时的时候直接调用方法结束，时间为 120 s
      var timeout = setTimeout(function(){
        onScriptComplete({ type: 'timeout', target: script });
      }, 120000);
      script.onerror = script.onload = onScriptComplete;
      // 设置加载完成或者错误的回调
      function onScriptComplete(event) {
        // avoid mem leaks in IE.
        // 防止 IE 内存泄露
        script.onerror = script.onload = null;
        clearTimeout(timeout);
        var chunk = installedChunks[chunkId];
        // 如果为 0 则表示已加载，主要逻辑看 webpackJsonpCallback 函数
        if(chunk !== 0) {
          if(chunk) {
            var errorType = event && (event.type === 'load' ? 'missing' : event.type);
            var realSrc = event && event.target && event.target.src;
            var error = new Error('Loading chunk ' + chunkId + ' failed.\n(' + errorType + ': ' + realSrc + ')');
            error.type = errorType;
            error.request = realSrc;
            chunk[1](error "1");
          }
          installedChunks[chunkId] = undefined;
        }
      };
      head.appendChild(script);
    }
  }
  return Promise.all(promises);
};

• 可以看出将 import() 转换成模拟 JSONP 去加载动态加载的 chunk 文件

• 设置 chunk 加载的三种状态并缓存在installedChunks中，防止chunk重复加载。这些状态的改变会在 webpackJsonpCallback 中提到

  // 设置 installedChunks[chunkId]
  installedChunkData = installedChunks[chunkId] = [resolve, reject];
  

• installedChunks[chunkId]为0，代表该 chunk 已经加载完毕
• installedChunks[chunkId]为undefined，代表该 chunk 加载失败、加载超时、从未加载过
• installedChunks[chunkId]为Promise对象，代表该 chunk 正在加载

看完__webpack_require__.e，我们知道的是，我们通过 JSONP 去动态引入 chunk 文件，并根据引入的结果状态进行处理，那么我们怎么知道引入之后的状态呢？我们来看异步加载的 chunk 是怎样的

异步 Chunk

// window["webpackJsonp"] 实际上是一个数组，向中添加一个元素。这个元素也是一个数组，其中数组的第一个元素是chunkId，第二个对象，跟传入到 IIFE 中的参数一样
(window["webpackJsonp"] = window["webpackJsonp"] || []).push([[0],{

  /***/ "./src/Another.js":
  /***/ (function(module, __webpack_exports__, __webpack_require__) {
  
  "use strict";
  __webpack_require__.r(__webpack_exports__);
  /* harmony export (binding) */ __webpack_require__.d(__webpack_exports__, "Another", function() { return Another; });
  function Another() {
    return 'Hi, I am Another Module';
  }
  /***/ })
  
  }]);
  //# sourceMappingURL=0.bundle.js.map

主要做的事情就是往一个数组 window['webpackJsonp'] 中塞入一个元素，这个元素也是一个数组，其中数组的第一个元素是 chunkId，第二个对象，跟主 chunk 中 IIFE 传入的参数类似。关键是这个 window['webpackJsonp'] 在哪里会用到呢？我们回到主 chunk 中。在 return __webpack_require__(__webpack_require__.s = "./src/index.js"); 进入入口之前还有一段

var jsonpArray = window["webpackJsonp"] = window["webpackJsonp"] || [];
// 保存原始的 Array.prototype.push 方法
var oldJsonpFunction = jsonpArray.push.bind(jsonpArray);
// 将 push 方法的实现修改为 webpackJsonpCallback
// 这样我们在异步 chunk 中执行的 window['webpackJsonp'].push 其实是 webpackJsonpCallback 函数。
jsonpArray.push = webpackJsonpCallback;
jsonpArray = jsonpArray.slice();
// 对已在数组中的元素依次执行webpackJsonpCallback方法
for(var i = 0; i < jsonpArray.length; i++) webpackJsonpCallback(jsonpArray[i]);
var parentJsonpFunction = oldJsonpFunction;

jsonpArray 就是 window["webpackJsonp"] ，重点看下面这一句代码，当执行 push 方法的时候，就会执行 webpackJsonpCallback，相当于做了一层劫持，也就是执行完 push 操作的时候就会调用这个函数

jsonpArray.push = webpackJsonpCallback;

webpackJsonpCallback ——加载完动态 chunk 之后的回调

我们再来看看 webpackJsonpCallback 函数，这里的入参就是动态加载的 chunk 的 window['webpackJsonp'] push 进去的参数。

var installedChunks = {
  "main": 0
}; 

function webpackJsonpCallback(data) {
  // window["webpackJsonp"] 中的第一个参数——即[0]
  var chunkIds = data[0];
  // 对应的模块详细信息，详见打包出来的 chunk 模块中的 push 进 window["webpackJsonp"] 中的第二个参数
  var moreModules = data[1];

  // add "moreModules" to the modules object,
  // then flag all "chunkIds" as loaded and fire callback
  var moduleId, chunkId, i = 0, resolves = [];
  for(;i < chunkIds.length; i++) {
    chunkId = chunkIds[i];
    // 所以此处是找到那些未加载完的chunk，他们的value还是[resolve, reject, promise]
    // 这个可以看 __webpack_require__.e 中设置的状态
    // 表示正在执行的chunk，加入到 resolves 数组中
    if(installedChunks[chunkId]) {
      resolves.push(installedChunks[chunkId][0]);
    }
    // 标记成已经执行完
    installedChunks[chunkId] = 0;
  }
  // 挨个将异步 chunk 中的 module 加入主 chunk 的 modules 数组中
  for(moduleId in moreModules) {
    if(Object.prototype.hasOwnProperty.call(moreModules, moduleId)) {
      modules[moduleId] = moreModules[moduleId];
    }
  }
  // parentJsonpFunction: 原始的数组 push 方法，将 data 加入 window["webpackJsonp"] 数组。
  if(parentJsonpFunction) parentJsonpFunction(data);
  // 等到 while 循环结束后，__webpack_require__.e 的返回值 Promise 得到 resolve
  // 执行 resolove
  while(resolves.length) {
    resolves.shift()();
  }
};

当我们 JSONP 去加载异步 chunk 完成之后，就会去执行 window["webpackJsonp"] || []).push，也就是 webpackJsonpCallback。主要有以下几步

• 遍历要加载的 chunkIds，找到未执行完的 chunk，并加入到 resolves 中

for(;i < chunkIds.length; i++) {
  chunkId = chunkIds[i];
  // 所以此处是找到那些未加载完的chunk，他们的value还是[resolve, reject, promise]
  // 这个可以看 __webpack_require__.e 中设置的状态
  // 表示正在执行的chunk，加入到 resolves 数组中
  if(installedChunks[chunkId]) {
    resolves.push(installedChunks[chunkId][0]);
  }
  // 标记成已经执行完
  installedChunks[chunkId] = 0;
}

• 这里未执行的是非 0 状态，执行完就设置为0

• installedChunks[chunkId][0] 实际上就是 Promise 构造函数中的 resolve

  // __webpack_require__.e 
  var promise = new Promise(function(resolve, reject) {
   installedChunkData = installedChunks[chunkId] = [resolve, reject];
  });
  

• 挨个将异步 chunk 中的 module 加入主 chunk 的 modules 数组中

• 原始的数组 push 方法，将 data 加入 window["webpackJsonp"] 数组

• 执行各个 resolves 方法，告诉 __webpack_require__.e 中回调函数的状态

只有当这个方法执行完成的时候，我们才知道 JSONP 成功与否，也就是script.onload/onerror 会在 webpackJsonpCallback 之后执行。所以 onload/onerror 其实是用来检查 webpackJsonpCallback 的完成度：有没有将 installedChunks 中对应的 chunk 值设为 0

动态导入小结

大致的流程如下图所示

总结

本篇文章分析了 webpack 打包主流程以及和动态加载情况下输出代码，总结如下

• 总体的文件就是一个 IIFE——立即执行函数
• webpack 会对加载过的文件进行缓存，从而优化性能
• 主要是通过 __webpack_require__来模拟 import 一个模块，并在最后返回模块 export 的变量
• webpack 是如何支持 ES Module 的
• 动态加载 import() 的实现主要是使用 JSONP 动态加载模块，并通过 webpackJsonpCallback 判断加载的结果

参考

• 分析 webpack 打包后的文件^[8]
• webpack 打包产物代码分析^[9]
• 『Webpack系列』—— 路由懒加载的原理^[10]

参考资料