手写一个简易bundler打包工具带你了解Webpack原理

🥝序言

我们都知道， webpack 是一个打包工具。在我们对它进行配置之前，它也是经过一系列的代码编写，才生成的打包工具。那这背后，又做了什么事情呢？

今天，我们就来原生 js ，来手写一个简易的打包工具 bundler ，实现对项目代码的打包。

下面开始进行本文的讲解~

🍉一、模块分析(入口文件代码分析)

1. 项目结构

下面先来看下我们的项目文件结构。请看下图👇

2. 安装第三方依赖

我们需要用到 4 个第三方依赖包，分别是：

• @babel/parser —— 帮助我们分析源代码并生成抽象语法树 (AST) ；
• @babel/traverse —— 帮助我们对抽象语法树进行遍历，并分析里语法树里面的语句；
• @babel/core —— 将原始代码打包编译成浏览器能够运行的代码；
• @babel/preset-env —— 用于在解析抽象语法树时进行配置。

下面依次给出安装这四个库的命令，分别是：

（1）@babel/parser

npm install @babel/parser --save

（2）@babel/traverse

npm install @babel/traverse --save

（3）@babel/core

npm install @balbel/core --save

（4）@babel/preset-env

npm install @babel/preset-env --save

3. 业务代码

当我们去做一个项目打包时，首先需要先对项目中的模块进行分析，现在我们先对入口文件进行分析。假设我们要实现一个业务，输出的是 hello monday 。那么我们先来编写我们的业务代码。

第一步： 编写 word.js 文件代码。具体代码如下：

export const word = 'monday';

第二步： 编写 message.js 文件代码。具体代码如下：

import {
    word } from './word.js';

const message = `hello ${
     word}`;

export default message;

第三步： 编写 index.js 文件代码。具体代码如下：

import message from "./message.js";

console.log(message);

4. 开始打包

编写完业务代码之后，现在，我们要先来对入口文件 index.js 进行打包。注意，这里除了 babel 外，我们不使用任何工具，没有 webpack 、也没有 webpack-cli 等工具。

我们在根目录下先创建一个文件，命名为 bundler.js ，用这个文件来编写我们的打包逻辑。具体代码如下：

const fs = require('fs');
const path = require('path');
const parser = require('@babel/parser');
const traverse = require('@babel/traverse').default;
const babel = require('@babel/core');

const moduleAnalyser = (filename) => {
   
    //1. 首先拿到文件名，拿到文件名之后我们去读取文件里面的内容
    const content = fs.readFileSync(filename, 'utf-8');
    //2. 借助Babel-parser，将文件里js的字符串，转化成一个js的对象->这个js对象就是我们所说的抽象语法树
    const ast = parser.parse(content, {
   
        // 3. 如果你传入的ES6的语法，那么需要设置sourceType为module
        sourceType: 'module'
    });

    //收集入口文件中的依赖文件
    const dependencies = {
   };

    traverse(ast, {
   
        /*4. 有了抽象语法树之后，我们需要去分析，
        它里面的声明都在哪些地方，
        去找到import这些语句对应的内容
        5. 需要借助@babel/traverse这个工具，
        这个工具表明当抽象语法树有ImportDeclaration这样的语句时，
        它就会继续下面的函数*/
        ImportDeclaration({
    node }) {
   
            // console.log(node);
            const dirname = path.dirname(filename);
            const newFile = './' + path.join(dirname, node.source.value);
            // console.log(newFile);
            //6. 找到import语句之后，将这些语句拼装成一个对象，放在dependencies这个变量中（以键值对的方式来进行存储）
            dependencies[node.source.value] = newFile;
        }
    });
    /*
    7. 分析好了之后，对模块的源代码进行一次编译。通过使用transformFromAst，
    把它从一个ES module，转换成浏览器可以执行的语法，并将其存储在code里面，
    code生成的代码就是我们可以在浏览器上运行的代码*/
    const {
    code } = babel.transformFromAst(ast, null, {
   
        presets: ["@babel/preset-env"]
    })
    return {
   
        //返回入口文件的名字
        filename,
        //返回入口文件中的依赖文件
        dependencies,
        //返回浏览器上可以运行的代码
        code
    }
    // console.log(dependencies);
}

const moduleInfo = moduleAnalyser('./src/index.js'); 
console.log(moduleInfo);

通过以上代码，相信大家对打包入口文件有一个基本的了解。之后呢，在控制台运行 node bundler.js 命令，可以对打包过程中的各种分析进行查看。

下面我们继续第二块的内容~

🥑二、依赖图谱Dependencies Graph

对于上述所讲的内容，我们谈到的，只是对一个入口文件进行分析。但是呢，这还远远不够。所以，现在我们要来对整个工程文件进行分析。

1. 结果分析

我们先来看下上述代码中，只分析入口文件时的打印情况。具体代码如下：

{
   
  filename: './src/index.js',
  dependencies: {
    './message.js': './src\\message.js' },
  code: '"use strict";\n' +
    '\n' +
    'var _message = _interopRequireDefault(require("./message.js"));\n' +
    '\n' +
    'function _interopRequireDefault(obj) {
    return obj && obj.__esModule ? obj : {
    "default": obj }; }\n' +
    '\n' +
    'console.log(_message["default"]);'
}

大家可以看到，入口文件分析完了以后，还有一层一层的依赖和code。现在，我们需要去顺着这些依赖，来把整个项目的内容分析出来。

2. 分析所有模块的依赖关系

我们现在来对 bundler.js 进行升级改造，把所有模块的依赖关系给描绘出来。具体代码如下：

const fs = require('fs');
const path = require('path');
const parser = require('@babel/parser');
const traverse = require('@babel/traverse').default;
const babel = require('@babel/core');

const moduleAnalyser = (filename) => {
   
    //1. 首先拿到文件名，拿到文件名之后我们去读取文件里面的内容
    const content = fs.readFileSync(filename, 'utf-8');
    //2. 借助Babel-parser，将文件里js的字符串，转化成一个js的对象->这个js对象就是我们所说的抽象语法树
    const ast = parser.parse(content, {
   
        // 3. 如果你传入的ES6的语法，那么需要设置sourceType为module
        sourceType: 'module'
    });

    //收集入口文件中的依赖文件
    const dependencies = {
   };

    traverse(ast, {
   
        /*4. 有了抽象语法树之后，我们需要去分析，
        它里面的声明都在哪些地方，
        去找到import这些语句对应的内容
        5. 需要借助@babel/traverse这个工具，
        这个工具表明当抽象语法树有ImportDeclaration这样的语句时，
        它就会继续下面的函数*/
        ImportDeclaration({
    node }) {
   
            // console.log(node);
            const dirname = path.dirname(filename);
            const newFile = './' + path.join(dirname, node.source.value);
            // console.log(newFile);
            //6. 找到import语句之后，将这些语句拼装成一个对象，放在dependencies这个变量中（以键值对的方式来进行存储）
            dependencies[node.source.value] = newFile;
        }
    });
    /*
    7. 分析好了之后，对模块的源代码进行一次编译。通过使用transformFromAst，
    把它从一个ES module，转换成浏览器可以执行的语法，并将其存储在code里面，
    code生成的代码就是我们可以在浏览器上运行的代码*/
    const {
    code } = babel.transformFromAst(ast, null, {
   
        presets: ["@babel/preset-env"]
    })
    return {
   
        //返回入口文件的名字
        filename,
        dependencies,
        code
    }
    // console.log(dependencies);
}

const makeDependenciesGraph = (entry) => {
   
    //1. 对入口模块进行一次分析
    const entryModule = moduleAnalyser(entry);
    // console.log(entryModule);

    //2. 定义一个数组，存放入口文件和依赖
    const graphArray = [ entryModule ];
    //3. 对graphArray进行遍历
    for(i = 0; i < graphArray.length; i++){
   
        //4. 取出graphArray中的每一项
        const item = graphArray[i];
        //5. 取出每一项中的依赖dependencies
        const {
    dependencies } = item;
        //6. 如果入口文件有依赖时，就对依赖进行循环
        if(dependencies) {
   
            /*7. 通过不断的循环，最终，可以把它的入口文件，以及它的依赖，
            还有它的依赖的依赖，一层一层的遍历出来，并推到graphArray当中*/
            for(let j in dependencies) {
   
                /*8. 通过队列(先进先出)的方式实现递归的效果；
                为什么用递归？递归地进行分析，是因为每个依赖下面有可能还有依赖*/
                graphArray.push(
                    moduleAnalyser(dependencies[j])
                )

            }
        }
    }
    //9. 处理后的graphArray是一个数组，现在需要对它进行格式上的转换
    const graph = {
   };
    graphArray.forEach(item => {
   
        graph[item.filename] = {
   
            dependencies: item.dependencies,
            code: item.code
        }
    });

    return graph;
}

// './src/index.js' 为入口文件
const graphInfo = makeDependenciesGraph('./src/index.js'); 
console.log(graphInfo);

大家可以看到，我们制造了一个新的函数 makeDependenciesGraph ，来描述所有模块的依赖关系，并在最终对它进行格式上的转换，转换成我们理想中的 js 对象。现在，我们来看下依赖关系的打印结果。打印结果如下：

{
   
  './src/index.js': {
   
    dependencies: {
    './message.js': './src\\message.js' },
    code: '"use strict";\n' +
      '\n' +
      'var _message = _interopRequireDefault(require("./message.js"));\n' +
      '\n' +
      'function _interopRequireDefault(obj) {
    return obj && obj.__esModule ? obj : {
    "default": obj }; }\n' +
      '\n' +
      'console.log(_message["default"]);'
  },
  './src\\message.js': {
   
    dependencies: {
    './word.js': './src\\word.js' },
    code: '"use strict";\n' +
      '\n' +
      'Object.defineProperty(exports, "__esModule", {
   \n' +
      '  value: true\n' +
      '});\n' +
      'exports["default"] = void 0;\n' +
      '\n' +
      'var _word = require("./word.js");\n' +
      '\n' +
      'var message = "hello ".concat(_word.word);\n' +
      'var _default = message;\n' +
      'exports["default"] = _default;'
  },
  './src\\word.js': {
   
    dependencies: {
   },
    code: '"use strict";\n' +
      '\n' +
      'Object.defineProperty(exports, "__esModule", {
   \n' +
      '  value: true\n' +
      '});\n' +
      'exports.word = void 0;\n' +
      "var word = 'monday';\n" +
      'exports.word = word;'
  }
}

大家可以看到，所有模块的依赖关系都给遍历出来了。这也就说明了，我们成功进行了这一步的分析。

🍐三、生成代码

1. 逻辑编写

上面我们已经成功生成了依赖图谱，那现在，我们就来把这个依赖图谱，生成能够真正在浏览器上运行的代码。我们继续在 bundle.js 上，编写一个生成代码的逻辑。具体代码如下：

const fs = require('fs');
const path = require('path');
const parser = require('@babel/parser');
const traverse = require('@babel/traverse').default;
const babel = require('@babel/core');

const moduleAnalyser = (filename) => {
   
    //1. 首先拿到文件名，拿到文件名之后我们去读取文件里面的内容
    const content = fs.readFileSync(filename, 'utf-8');
    //2. 借助Babel-parser，将文件里js的字符串，转化成一个js的对象->这个js对象就是我们所说的抽象语法树
    const ast = parser.parse(content, {
   
        // 3. 如果你传入的ES6的语法，那么需要设置sourceType为module
        sourceType: 'module'
    });

    //收集入口文件中的依赖文件
    const dependencies = {
   };

    traverse(ast, {
   
        /*4. 有了抽象语法树之后，我们需要去分析，
        它里面的声明都在哪些地方，
        去找到import这些语句对应的内容
        5. 需要借助@babel/traverse这个工具，
        这个工具表明当抽象语法树有ImportDeclaration这样的语句时，
        它就会继续下面的函数*/
        ImportDeclaration({
    node }) {
   
            // console.log(node);
            const dirname = path.dirname(filename);
            const newFile = './' + path.join(dirname, node.source.value);
            // console.log(newFile);
            //6. 找到import语句之后，将这些语句拼装成一个对象，放在dependencies这个变量中（以键值对的方式来进行存储）
            dependencies[node.source.value] = newFile;
        }
    });
    /*
    7. 分析好了之后，对模块的源代码进行一次编译。通过使用transformFromAst，
    把它从一个ES module，转换成浏览器可以执行的语法，并将其存储在code里面，
    code生成的代码就是我们可以在浏览器上运行的代码*/
    const {
    code } = babel.transformFromAst(ast, null, {
   
        presets: ["@babel/preset-env"]
    })
    return {
   
        //返回入口文件的名字
        filename,
        dependencies,
        code
    }
    // console.log(dependencies);
}

const makeDependenciesGraph = (entry) => {
   
    //1. 对入口模块进行一次分析
    const entryModule = moduleAnalyser(entry);
    // console.log(entryModule);

    //2. 定义一个数组，存放入口文件和依赖
    const graphArray = [ entryModule ];
    //3. 对graphArray进行遍历
    for(i = 0; i < graphArray.length; i++){
   
        //4. 取出graphArray中的每一项
        const item = graphArray[i];
        //5. 取出每一项中的依赖dependencies
        const {
    dependencies } = item;
        //6. 如果入口文件有依赖时，就对依赖进行循环
        if(dependencies) {
   
            /*7. 通过不断的循环，最终，可以把它的入口文件，以及它的依赖，
            还有它的依赖的依赖，一层一层的遍历出来，并推到graphArray当中*/
            for(let j in dependencies) {
   
                /*8. 通过队列(先进先出)的方式实现递归的效果；
                为什么用递归？递归地进行分析，是因为每个依赖下面有可能还有依赖*/
                graphArray.push(
                    moduleAnalyser(dependencies[j])
                )

            }
        }
    }
    //9. 处理后的graphArray是一个数组，现在需要对它进行格式上的转换
    const graph = {
   };
    graphArray.forEach(item => {
   
        graph[item.filename] = {
   
            dependencies: item.dependencies,
            code: item.code
        }
    });

    return graph;
}

const generateCode = (entry) => {
   
    //1. 将生成的依赖图谱进行格式转换
    const graph = JSON.stringify(makeDependenciesGraph(entry));
    /** 2. 构造require函数和exports对象，转化成浏览器认识的字符串
     * return require(graph[module].dependencies[relative]) 目的是为了找到真实的路径
     */
    return `
        (function(graph){
            function require(module){
                function localRequire(relativePath) {
                    return require(graph[module].dependencies[relativePath])
                }
                var exports = {};
                (function(require, exports, code){
                    eval(code)
                })(localRequire, exports, graph[module].code);
                return exports;
            };
            require('${
     entry}')
        })(${
     graph});
    `;
}

// './src/index.js' 为入口文件
const code = generateCode('./src/index.js'); 
console.log(code);

通过上面的代码我们可以看到，我们先将生成的依赖图谱进行格式转换，之后呢，构造 require 函数和 exports 对象，最终转换成浏览器认识的字符串。

2. 结果分析

通过上面的业务编写，我们完成了对整个项目进行打包的过程。现在，我们来看一下打印结果：

(function(graph){
   
            function require(module){
   
                function localRequire(relativePath) {
   
                    return require(graph[module].dependencies[relativePath])
                }
                var exports = {
   };
                (function(require, exports, code){
   
                    eval(code)
                })(localRequire, exports, graph[module].code);
                return exports;
            };
            require('./src/index.js')
        })({
   "./src/index.js":{
   "dependencies":{
   "./message.js":"./src\\message.js"},"code":"\"use strict\";\n\nvar _message = _interopRequireDefault(require(\"./message.js\"));\n\nfunction _interopRequireDefault(obj) { return obj && obj.__esModule ? obj : { \"default\": obj }; }\n\nconsole.log(_message[\"default\"]);"},"./src\\message.js":{
   "dependencies":{
   "./word.js":"./src\\word.js"},"code":"\"use strict\";\n\nObject.defineProperty(exports, \"__esModule\", {\n  value: true\n});\nexports[\"default\"] = void 0;\n\nvar _word = require(\"./word.js\");\n\nvar message = \"hello \".concat(_word.word);\nvar _default = message;\nexports[\"default\"] = _default;"},"./src\\word.js":{
   "dependencies":{
   },"code":"\"use strict\";\n\nObject.defineProperty(exports, \"__esModule\", {\n  value: true\n});\nexports.word = void 0;\nvar word = 'monday';\nexports.word = word;"}});

接下来，我们把这个打印结果，放到浏览器上进行检验。检验结果如下：

大家可以看到，打包后的结果，在浏览器上成功运行了，并显示除了 hello monday ，至此，说明我们的项目打包成功。

🍓四、结束语

在上面的这篇文章中，从模块的入口文件分析，再到依赖图谱的解析，最后到生成浏览器所认识的代码，我们了解了打包工具的整个操作流程。

到这里，关于本文的讲解就结束啦！希望对大家有帮助~

如文章有误或有不理解的地方，欢迎小伙伴们评论区留言撒~💬

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🐣彩蛋 One More Thing

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