深入 vite 原理：尤大最新力作到底是如何实现的？

vite —— 一个由 vue 作者尤雨溪开发的 web 开发工具，它具有以下特点：

1. 快速的冷启动

2. 即时的模块热更新

3. 真正的按需编译

从作者在微博上的发言：

Vite，一个基于浏览器原生 ES imports 的开发服务器。利用浏览器去解析 imports，在服务器端按需编译返回，完全跳过了打包这个概念，服务器随起随用。同时不仅有 Vue 文件支持，还搞定了热更新，而且热更新的速度不会随着模块增多而变慢。针对生产环境则可以把同一份代码用 rollup 打。虽然现在还比较粗糙，但这个方向我觉得是有潜力的，做得好可以彻底解决改一行代码等半天热更新的问题。

中可以看出 vite 主要特点是基于浏览器 native 的 ES module (https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/JavaScript/Reference/Statements/import) 来开发，省略打包这个步骤，因为需要什么资源直接在浏览器里引入即可。

基于浏览器 ES module 来开发 web 应用也不是什么新鲜事，snowpack 也基于此，不过目前此项目社区中并没有流行起来，vite 的出现也许会让这种开发方式再火一阵子。

有趣的是 vite 算是革了 webpack 的命了（生产环境用 rollup），所以 webpack 的开发者直接喊大哥了...

作者注：本文完成于 vite 早期时候，vite 部分功能和原理有更新。

同常见的开发工具一样，vite 提供了用 npm 或者 yarn 一建生成项目结构的方式，使用 yarn 在终端执行：

$ yarn create vite-app 
$ cd 
$ yarn
$ yarn dev

即可初始化一个 vite 项目（默认应用模板为 vue3.x），生成的项目结构十分简洁：

|____node_modules
|____App.vue // 应用入口
|____index.html // 页面入口
|____vite.config.js // 配置文件
|____package.json

执行 yarn dev 即可启动应用 。

这部分代码在 src/node/cli.ts 里，主要内容是借助 minimist —— 一个轻量级的命令解析工具解析 npm scripts，解析的函数是 resolveOptions ，精简后的代码片段如下。

function resolveOptions() {
    // command 可以是 dev/build/optimize
    if (argv._[0]) {
        argv.command = argv._[0];
    }
    return argv;
}

拿到 options 后，会根据 options.command 的值判断是执行在开发环境需要的 runServe 命令或生产环境需要的 runBuild 命令。

if (!options.command || options.command === 'serve') {
    runServe(options)
 } else if (options.command === 'build') {
    runBuild(options)
 } else if (options.command === 'optimize') {
    runOptimize(options)
 }

在 runServe 方法中，执行 server 模块的创建开发服务器方法，同样在 runBuild 中执行 build 模块的构建方法。

最新的版本中还增加了 optimize 命令的支持，关于 optimize 做了什么，我们下文再说。

这部分代码在 src/node/server/index.ts 里，主要暴露一个 createServer 方法。

vite 使用 koa 作 web server，使用 clmloader 创建了一个监听文件改动的 watcher，同时实现了一个插件机制，将 koa-app 和 watcher 以及其他必要工具组合成一个 context 对象注入到每个 plugin 中。

context 组成如下：

plugin 依次从 context 里获取上面这些组成部分，有的 plugin 在 koa 实例添加了几个 middleware，有的借助 watcher 实现对文件的改动监听，这种插件机制带来的好处是整个应用结构清晰，同时每个插件处理不同的事情，职责更分明，

上文我们说到 plugin，那么有哪些 plugin 呢？它们分别是：

• 用户注入的 plugins —— 自定义 plugin

• hmrPlugin —— 处理 hmr

• htmlRewritePlugin —— 重写 html 内的 script 内容

• moduleRewritePlugin —— 重写模块中的 import 导入

• moduleResolvePlugin ——获取模块内容

• vuePlugin —— 处理 vue 单文件组件

• esbuildPlugin —— 使用 esbuild 处理资源

• assetPathPlugin —— 处理静态资源

• serveStaticPlugin —— 托管静态资源

• cssPlugin —— 处理 css/less/sass 等引用

• ...

我们来看 plugin 的实现方式，开发一个用来拦截 json 文件 plugin 可以这么实现：

interface ServerPluginContext {
  root: string
  app: Koa
  server: Server
  watcher: HMRWatcher
  resolver: InternalResolver
  config: ServerConfig
}

type ServerPlugin = （ctx:ServerPluginContext）=> void;

const JsonInterceptPlugin:ServerPlugin = ({app})=>{
    app.use(async (ctx, next) => {
      await next()
      if (ctx.path.endsWith('.json') && ctx.body) {
        ctx.type = 'js'
        ctx.body = `export default json`
      }
  })
}

vite 背后的原理都在 plugin 里，这里不再一一解释每个 plugin 的作用，会放在下文背后的原理中一并讨论。

这部分代码在 node/build/index.ts 中，build 目录的结构虽然与 server 相似，同样导出一个 build 方法，同样也有许多 plugin，不过这些 plugin 与 server 中的用途不一样，因为 build 使用了 rollup ，所以这些 plugin 也是为 rollup 打包的 plugin ，本文就不再多提。

要了解 vite 的运行原理，首先要知道什么是 ES module，目前流览器对其的支持如下：

主流的浏览器（IE11除外）均已经支持，其最大的特点是在浏览器端使用 export import 的方式导入和导出模块，在 script 标签里设置 type="module" ，然后使用模块内容。

当 html 里嵌入上面的 script 标签时候，浏览器会发起 http 请求，请求 htttp server 托管的 bar.js ，在 bar.js 里，我们用 named export 导出 bar 变量，在上面的 script 中能获取到 bar 的定义。

// bar.js 
export const bar = 'bar';

打开运行中的 vite 项目，访问 view-source 可以发现 html 里有段这样的代码：

"module">
    import { createApp } from '/@modules/vue'
    import App from '/App.vue'
    createApp(App).mount('#app')
</script>

从这段代码中，我们能 get 到以下几点信息：

• 从 http://localhost:3000/@modules/vue 中获取 createApp 这个方法

• 从 http://localhost:3000/App.vue 中获取应用入口

• 使用 createApp 创建应用并挂载节点

createApp 是 vue3.X 的 api，只需知道这是创建了 vue 应用即可，vite 利用 ES module，把 “构建 vue 应用” 这个本来需要通过 webpack 打包后才能执行的代码直接放在浏览器里执行，这么做是为了：

1. 去掉打包步骤

2. 实现按需加载

去掉打包步骤

打包的概念是开发者利用打包工具将应用各个模块集合在一起形成 bundle，以一定规则读取模块的代码——以便在不支持模块化的浏览器里使用。

为了在浏览器里加载各模块，打包工具会借助胶水代码用来组装各模块，比如 webpack 使用 map 存放模块 id 和路径，使用 __webpack_require__  方法获取模块导出。

vite 利用浏览器原生支持模块化导入这一特性，省略了对模块的组装，也就不需要生成 bundle，所以打包这一步就可以省略了。

实现按需打包

前面说到，webpack 之类的打包工具会将各模块提前打包进 bundle 里，但打包的过程是静态的——不管某个模块的代码是否执行到，这个模块都要打包到 bundle 里，这样的坏处就是随着项目越来越大打包后的 bundle 也越来越大。

开发者为了减少 bundle 大小，会使用动态引入 import() 的方式异步的加载模块（ 被引入模块依然需要提前打包)，又或者使用 tree shaking 等方式尽力的去掉未引用的模块，然而这些方式都不如 vite 的优雅，vite 可以只在需要某个模块的时候动态（借助 import() ）的引入它，而不需要提前打包，虽然只能用在开发环境，不过这就够了。

既然 vite 使用 ESM 在浏览器里使用模块，那么这一步究竟是怎么做的？

上文提到过，在浏览器里使用 ES module 是使用 http 请求拿到模块，所以 vite 必须提供一个 web server 去代理这些模块，上文中提到的 koa 就是负责这个事情，vite 通过对请求路径的劫持获取资源的内容返回给浏览器，不过 vite 对于模块导入做了特殊处理。

@modules 是什么？

通过工程下的 index.html 和开发环境下的 html 源文件对比，发现 script 标签里的内容发生了改变，由

"module">
    import { createApp } from 'vue'
    import App from '/App.vue'
    createApp(App).mount('#app')
</script>

变成了

<script type="module">
    import { createApp } from '/@modules/vue'
    import App from '/App.vue'
    createApp(App).mount('#app')
script>

vite 对 import 都做了一层处理，其过程如下：

1. 在 koa 中间件里获取请求 body

2. 通过 es-module-lexer 解析资源 ast 拿到 import 的内容

3. 判断 import 的资源是否是绝对路径，绝对视为 npm 模块

4. 返回处理后的资源路径："vue" => "/@modules/vue"

这部分代码在 serverPluginModuleRewrite 这个 plugin 中，

为什么需要 @modules？

如果我们在模块里写下以下代码的时候，浏览器中的 esm 是不可能获取到导入的模块内容的：

import vue from 'vue'

因为 vue 这个模块安装在 node_modules 里，以往使用 webpack，webpack遇到上面的代码，会帮我们做以下几件事：

• 获取这段代码的内容

• 解析成 AST

• 遍历 AST 拿到 import 语句中的包的名称

• 使用 enhanced-resolve 拿到包的实际地址进行打包，

但是浏览器中 ESM 无法直接访问项目下的 node_modules，所以 vite 对所有 import 都做了处理，用带有 @modules 的前缀重写它们。

从另外一个角度来看这是非常比较巧妙的做法，把文件路径的 rewrite 都写在同一个 plugin 里，这样后续如果加入更多逻辑，改动起来不会影响其他 plugin，其他 plugin 拿到资源路径都是 @modules ，比如说后续可能加入 alias 的配置：就像 webpack alias 一样：可以将项目里的本地文件配置成绝对路径的引用。

怎么返回模块内容

在下一个 koa middleware 中，用正则匹配到路径上带有 @modules 的资源，再通过 require('xxx') 拿到 包的导出返回给浏览器。

以往使用 webpack 之类的打包工具，它们除了将模块组装到一起形成 bundle，还可以让使用了不同模块规范的包互相引用，比如：

• ES module (esm) 导入 cjs

• CommonJS (cjs) 导入 esm

• dynamic import 导入 esm

• dynamic import 导入 cjs

关于 es module 的坑可以看这篇文章(https://zhuanlan.zhihu.com/p/40733281)。

起初在 vite 还只是为 vue3.x 设计的时候，对 vue esm 包是经过特殊处理的，比如：需要 @vue/runtime-dom 这个包的内容，不能直接通过 require('@vue/runtime-dom'）得到，而需要通过 require('@vue/runtime-dom/dist/runtime-dom.esm-bundler.js' 的方式，这样可以使得 vite 拿到符合 esm 模块标准的 vue 包。

目前社区中大部分模块都没有设置默认导出 esm，而是导出了 cjs 的包，既然 vue3.0 需要额外处理才能拿到 esm 的包内容，那么其他日常使用的 npm 包是不是也同样需要支持？答案是肯定的，目前在 vite 项目里直接使用 lodash 还是会报错的。

不过 vite 在最近的更新中，加入了 optimize 命令，这个命令专门为解决模块引用的坑而开发，例如我们要在 vite 中使用 lodash，只需要在 vite.config.js （vite 配置文件）中，配置 optimizeDeps 对象，在 include 数组中添加 lodash。

// vite.config.js
module.exports = {
  optimizeDeps: {
    include: ["lodash"]
  }
}

这样 vite 在执行 runOptimize 的时候中会使用 roolup 对 lodash 包重新编译，将编译成符合 esm 模块规范的新的包放入 node_modules 下的 .vite_opt_cache 中，然后配合 resolver 对 lodash 的导入进行处理：使用编译后的包内容代替原来 lodash 的包的内容，这样就解决了 vite 中不能使用 cjs 包的问题，这部分代码在  depOptimizer.ts 里。

不过这里还有个问题，由于在 depOptimizer.ts 中，vite 只会处理在项目下 package.json 里的 dependencies 里声明好的包进行处理，所以无法在项目里使用

import pick from 'lodash/pick'

的方式单使用 pick 方法，而要使用

import lodash from 'lodash'

lodash.pick()

的方式，这可能在生产环境下使用某些包的时候对 bundle 的体积有影响。

返回模块的内容的代码在：serverPluginModuleResolve.ts 这个 plugin 中。

最初 vite 为 vue3.x 开发，所以这里的编译指的是编译 vue 单文件组件，其他 es 模块可以直接导入内容。

SFC

vue 单文件组件（简称 SFC） 是 vue 的一个亮点，前端届对 SFC 褒贬不一，个人看来，SFC 是利大于弊的，虽然 SFC 带来了额外的开发工作量，比如为了解析 template 要写模板解析器，还要在 SFC 中解析出逻辑和样式，在 vscode 里要写 vscode 插件，在 webpack 里要写 vue-loader，但是对于使用方来说可以在一个文件里可以同时写 template、js、style，省了各文件互相跳转。

与 vue-loader 相似，vite 在解析 vue 文件的时候也要分别处理多次，我们打开浏览器的 network，可以看到：

1 个请求的 query 中什么都没有，另 2 个请求分别通过在 query 里指定了 type 为 style 和 template。

先来看看如何将一个 SFC 变成多个请求，我们从第一次请求开始分析，简化后的代码如下：

function vuePlugin({app}){
  app.use(async (ctx, next) => {
    if (!ctx.path.endsWith('.vue') && !ctx.vue) {
      return next()
    }

    const query = ctx.query
    // 获取文件名称
    let filename = resolver.requestToFile(publicPath)

    // 解析器解析 SFC
    const descriptor = await parseSFC(root, filename, ctx.body)
    if (!descriptor) {
      ctx.status = 404
      return
    }
    // 第一次请求 .vue
    if (!query.type) {
      if (descriptor.script && descriptor.script.src) {
        filename = await resolveSrcImport(descriptor.script, ctx, resolver)
      }
      ctx.type = 'js'
      // body 返回解析后的代码
      ctx.body = await compileSFCMain(descriptor, filename, publicPath)
    }
    
    // ...
}

在 compileSFCMain 中是一段长长的 generate 代码：

function compileSFCMain(descriptor, filePath: string, publicPath: string) {
  let code = ''
  if (descriptor.script) {
    let content = descriptor.script.content
    code += content.replace(`export default`, 'const __script =')
  } else {
    code += `const __script = {}`
  }

  if (descriptor.styles) {
    code += `\nimport { updateStyle } from "${hmrClientId}"\n`
    descriptor.styles.forEach((s, i) => {
      const styleRequest = publicPath + `?type=style&index=${i}`
      code += `\nupdateStyle("${id}-${i}", ${JSON.stringify(styleRequest)})`
    })
    if (hasScoped) {
      code += `\n__script.__scopeId = "data-v-${id}"`
    }
  }

  if (descriptor.template) {
    code += `\nimport { render as __render } from ${JSON.stringify(
      publicPath + `?type=template`
    )}`
    code += `\n__script.render = __render`
  }
  code += `\n__script.__hmrId = ${JSON.stringify(publicPath)}`
  code += `\n__script.__file = ${JSON.stringify(filePath)}`
  code += `\nexport default __script`
  return code
}

直接看 generate 后的代码：

import { updateStyle } from "/vite/hmr"
updateStyle("c44b8200-0", "/App.vue?type=style&index=0")
__script.__scopeId = "data-v-c44b8200"
import { render as __render } from "/App.vue?type=template"
__script.render = __render
__script.__hmrId = "/App.vue"
__script.__file = "/Users/muou/work/playground/vite-app/App.vue"
export default __script

出现了 vite/hmr 的导入，vite/hmr 具体内容我们下文再分析，从这段代码中可以看到，对于 style vite 使用 updateStyle 这个方法处理，updateStyle 内容非常简单，这里就不贴代码了，就做了 1 件事：通过创建 style 元素，设置了它的 innerHtml 为 css 内容。

这两种方式都会使得浏览器发起 http 请求，这样就能被 koa 中间件捕获到了，所以就形成了上文我们看到的：对一个 .vue 文件处理三次的情景。

这部分代码在：serverPluginVue 这个 plugin 里。

css

如果在 vite 项目里引入一个 sass 文件会怎么样？

最初 vite 只是为 vue 项目开发，所以并没有对 css 预编译的支持，不过随着后续的几次大更新，在 vite 项目里使用 sass/less 等也可以跟使用 webpack 的时候一样优雅了，只需要安装对应的 css 预处理器即可。

在 cssPlugin 中，通过正则：/(.+).(less|sass|scss|styl|stylus)$/ 判断路径是否需要 css 预编译，如果命中正则，就借助 cssUtils 里的方法借助 postcss 对要导入的 css 文件编译。

上文中出现了 vite/hmr ，这就是 vite 处理热更新的关键，在 serverPluginHmr plugin 中，对于 path 等于  vite/hmr 做了一次判断：

 app.use(async (ctx, next) => {
  if (ctx.path === '/vite/hmr') {
      ctx.type = 'js'
      ctx.status = 200
      ctx.body = hmrClient
  }
 }

hmrClient 是 vite 热更新的客户端代码，需要在浏览器里执行，这里先来说说通用的热更新实现，热更新一般需要四个部分：

1. 首先需要 web 框架支持模块的 rerender/reload

2. 通过 watcher 监听文件改动

3. 通过 server 端编译资源，并推送新模块内容给 client 。

3. client 收到新的模块内容，执行 rerender/reload

vite 也不例外同样有这四个部分，其中客户端代码在：client.ts 里，服务端代码在 serverPluginHmr 里，对于 vue 组件的更新，通过 vue3.x 中的 HMRRuntime 处理的。

client 端

在 client 端， WebSocket 监听了一些更新的类型，然后分别处理，它们是：

• vue-reload —— vue 组件更新：通过 import 导入新的 vue 组件，然后执行 HMRRuntime.reload

• vue-rerender —— vue template 更新：通过 import 导入新的 template ，然后执行 HMRRuntime.rerender

• vue-style-update —— vue style 更新：直接插入新的 stylesheet

• style-update —— css 更新：document 插入新的 stylesheet

• style-remove —— css 移除：document 删除 stylesheet

• js-update  —— js 更新：直接执行

• full-reload —— 页面 roload：使用 window.reload 刷新页面

server 端

在 server 端，通过 watcher 监听页面改动，根据文件类型判断是 js Reload 还是 Vue Reload：

 watcher.on('change', async (file) => {
    const timestamp = Date.now()
    if (file.endsWith('.vue')) {
      handleVueReload(file, timestamp)
    } else if (
      file.endsWith('.module.css') ||
      !(file.endsWith('.css') || cssTransforms.some((t) => t.test(file, {})))
    ) {
      // everything except plain .css are considered HMR dependencies.
      // plain css has its own HMR logic in ./serverPluginCss.ts.
      handleJSReload(file, timestamp)
    }
  })

在 handleVueReload 方法里，会使用解析器拿到当前文件的 template/script/style ，并且与缓存里的上一次解析的结果进行比较，如果 template 发生改变就执行 vue-rerender，如果 style 发生改变就执行 vue-style-update，简化后的逻辑如下：

async function handleVueReload(
    file
    timestamp,
    content
  ) {
    // 获取缓存
    const cacheEntry = vueCache.get(file）

    // 解析 vue 文件                                 
    const descriptor = await parseSFC(root, file, content)
    if (!descriptor) {
      // read failed
      return
    }
    // 拿到上一次解析结果
    const prevDescriptor = cacheEntry && cacheEntry.descriptor
    
    // 设置刷新变量
    let needReload = false // script 改变标记
    let needCssModuleReload = false // css 改变标记
    let needRerender = false // template 改变标记

    // 判断 script 是否相同
    if (!isEqual(descriptor.script, prevDescriptor.script)) {
      needReload = true
    }

     // 判断 template 是否相同
    if (!isEqual(descriptor.template, prevDescriptor.template)) {
      needRerender = true
    }
      
    // 通过 send 发送 socket
    if (needRerender){
      send({
        type: 'vue-rerender',
        path: publicPath,
        timestamp
      })  
    }
  }

handleJSReload 方法则是根据文件路径引用，判断被哪个 vue 组件所依赖，如果未找到 vue 组件依赖，则判断页面需要刷新，否则走组件更新逻辑，这里就不贴代码了。

整体代码在 client.ts 和 serverPluginHmr.ts 里。

本文分析了 vite 的启动链路以及背后的部分原理，虽然在短时间内 vite 不会替代 webpack，但是能够看到社区中多了一种方案还是很兴奋的，这也是我写下这篇文章的原因。

vite 更新的实在太快了，佩服尤大的勤奋和开源精神，短短一个月就加入了诸如 css 预编译/react支持/通用 hmr 的支持，由于篇幅有限本文不再一一介绍这些新特性，这些新的特性等待读者朋友们自行去探讨了。