Webpack: 前端资深构建工具

Wang's Blog 2024-08-11 10:03:02 阅读 56

概述

如果你是一名前端工程师,相信之前或多或少听过、用过 Webpack 这一构建工具,它能够融合多种工程化工具,将开发阶段的应用代码编译、打包成适合网络分发、客户端运行的应用产物如今,Webpack 已经深深渗入到前端工程的方方面面,几乎已经成为我们日常工作绕不过去的必备基础设施之一问题是,我们为什么需要使用这种非常复杂的构建工具?我认为最大的原因是:时代变了

构建工具的发展

在远古时代,我们只能用原生 JavaScript(ES5)、CSS、HTML 方式编写页面代码,开发与生产环境代码基本一致,开发与运行效率都非常低;其次,页面的图片、代码、CSS 等资源都能且只能通过 imgscriptlink 等标签插入到页面中,我们需要非常精细地管理、设计各个标签出现的位置、顺序,这也会占用我们非常多的精力与注意力直到 2009年 Node 与 RequireJS 的出现才打破这一僵局,让我们在代码被放到浏览器运行起来之前,有机会做一些预处理工作 —— 开发与生产环境终于有了隔离管理的实现方案再往后,出现了越来越多解决具体问题的效率工具,我们开始尝试使用 Babel、TypeScript、CoffeeScript 等,绕过 ES5 诸多低效语言特性、陷阱;尝试通过 Less、Sass、Stylus 等工具,为页面样式开发引入逻辑运算、数学运算、嵌套、继承等结构化语言特性,等等这些工程化工具能不同程度弥补浏览器、语言、规范本身的设计缺陷,我们终于不需要再关注一些低效的技术细节、Trick,将更多注意力放在业务代码上,以更高效的方式方法编写出越来越复杂、庞大的 Web 应用这个阶段前端领域可谓蓬勃发展,前端工程师的能力边界也在不断扩大,但却引来了另一个问题:如何管理这些工具与工具背后的工程化逻辑?我们需要一套足够开放,能融合诸多工程化工具,彻底抹平开发与生产环境差异的一体化工程方案,这也正是 Webpack 需要解决的问题

为什么是 Webpack?

Webpack 是一种用于构建 JavaScript 应用程序的静态模块打包器,它能够以一种相对一致且开放的处理方式,加载应用中的所有资源文件(图片、CSS、视频、字体文件等),并将其合并打包成浏览器兼容的 Web 资源文件。

注意,上面说的“一致且开放”的加载模型,这在当时算的上是非常 Breaking Change 的设计!

Webpack 之前社区虽然已经实现了许多模块打包器,例如 Gulp、Grunt、RequireJS、Browserify、Closure Compiler 等,但它们或简单合并执行多种构建任务;或聚焦于模块化方案的兼容处理;或仅仅实现 JavaScript 层面的工程化(合并、压缩、混淆)能力,都缺乏一个能够兼容处理所有资源、普适的抽象思维框架 —— 这意味着应对不同资源,需要使用不同的特化处理逻辑,且不同类型文件之间无法信息互通。

而 Webpack 则忽略具体资源类型之间的差异,将所有代码/非代码文件都统一看作 Module —— 模块对象,以相同的加载、解析、依赖管理、优化、合并流程实现打包,并借助 Loader、Plugin 两种开放接口将资源差异处理逻辑转交由社区实现,实现统一资源构建模型,这种设计有很多优点:

所有资源都是 Module,所以可以用同一套代码实现诸多特性,包括:代码压缩、Hot Module Replacement、缓存等;打包时,资源与资源之间非常容易实现信息互换,例如可以轻易在 HTML 插入 Base64 格式的图片;借助 Loader,Webpack 几乎可以用任意方式处理任意类型的资源,例如可以用 Less、Stylus、Sass 等预编译 CSS 代码。

甚至在 Webpack 之后出现的许多新打包工具,例如 Rollup、Parcel、Snowpack 等,都或多或少受这种设计影响。

其次,Webpack 极强的开放性,也让它得以成为前端工程化环境的 基座,我们可以围绕 Webpack 轻易接入一系列工程化工具,例如 TypeScript、CoffeScript、Babel 一类的 JavaScript 编译工具;或者 Less、Sass、Stylus、PostCSS 等 CSS 预处理器;或者 Jest、Karma 等测试框架,等等。

这些工具都不同程度上补充了 Webpack 不同方面的工程化能力,使得它能够成为一个大一统的资源处理框架,满足现代 Web 工程在效率、质量、性能等方面的诉求,甚至能够应对小程序、微前端、SSR、SSG、桌面应用程序、NPM 包等诸多应用场景。也因此,即使在当下百花齐放的 Web 工程化领域中,Webpack 依然是最为广泛使用的构建工具之一。

截止目前,Webpack 已经发布了最新的 5.92.1 版本,经过 5 个大版本迭代以及社区的不断努力,现如今的 Webpack 已经非常非常成熟,在基础构建能力之外还提供了诸多锦上添花的工程化工具,包括:

基于 Module Federation 的微前端方案;基于 webpack-dev-server 的 Hot Module Replacement ;基于 Terser、Tree-shaking、SplitChunks 等工具的 JavaScript 代码压缩、优化、混淆方案;基于 lazyCompilation 的延迟编译功能;有利于提升应用性能的异步模块加载能力;有利于提升构建性能的持久化缓存能力;内置 JavaScript、JSON、二进制资源解析、生成能力;……

并且,自 2012 年首次发布至今,Webpack 还处于快速迭代成长阶段,社区依然保持极大活力,算是真真正正经得起时间考验的开源项目。在可预期的未来,Webpack 依然会占据极大市场份额,依然是我们手头上几乎万能的瑞士军刀。

Webpack 还有学习价值吗?

如今,Webpack 已经发展的几乎无所不能,但代价则是上手学习成本非常高,学习曲线非常陡峭!

这一方面是因为 Webpack 确实是一个极度复杂的构建系统,应用层面、实现层面都有非常多不明觉厉的名词、概念、逻辑模型。另一方面是缺少特别优质的学习资料,Webpack 官方虽然也提供了许多说明文档,但基本上都停留在应用层面;国内外社区也有一些优质文章、视频教程,但数量偏少,缺乏体系化与深度。

那么,问题来了,这么难的一件事情,我们真的有必要学吗?

非常有必要!正是因为 Webpack 很难,静得下心来深挖的人少,所以 深入学习 Webpack,不仅能帮助你更快解决具体的工程技术问题,还能形成属于你个人的,极具区分度的核心竞争力!

对于很多开发同学,很长时间都停留在极其浅层的应用阶段 —— 所谓的配置工程师,每次启动一个新的 Web 项目时,都会优先选用 Vue CLI、Create-React-App、Yeoman 等工具先搭好项目脚手架,这个阶段不需要关心怎么写 Webpack 配置,用哪些 Plugin、Loader 等。

但在项目后期需要添加一些针对性的功能,或解决疑难杂症,或做一些构建性能优化时,往往就需要不断翻阅资料,花大量时间才找到正确答案。问题是,这种方式只能解决眼下具体问题,下一个问题出现时,还是得重复花费大量时间翻阅资料,学习效率极低。

终于有天,当你受不了这种重复浪费时间的行为,沉下心来翻阅资料,甚至研读源码之后,才算是理解了内里的许多乾坤,能够通过调整配置、自定义 Loader/Plugin 等方式,迅速解决许多业务中出现的问题。这种能力持续沉淀,茁壮发展之后,逐渐成了区分于其他同学的非常重要的竞争力。

其次,在当下 Vite、WMR、Snowpack 等新一代 Unbundle 工具百花齐放的背景下,我们还有必要花这么大力气学 Webpack 吗?

第一,根据 State-of-JS 2021 的统计数据,2021年 Webpack 还保持高达 75% 的使用率,依然是大多数!虽然未来必然会有许多用户在特定场景下选用其它构建工具,但短期内还不太可能撼动 Webpack 的头部地位。

到了 2022版本 State-of-JS 2022,Webpack 降低到了 63.2%,Vite 依旧是榜首,之后的数据还没有出来

第二,Vite 一类 Unbundle 工具定位于解决特定问题,而 Webpack 则几乎无所不能,功能覆盖小程序、桌面应用、微前端、WASM 等诸多场景,许多情况下 Webpack 依然是最优解,当然Vite也在进化中,也有了一些出色的解决方案

第三,同类工具或多或少都有借鉴 Webpack 之处,虽然具体实现差异很大,但解决工程化问题的思路基本一致,所谓一通百通,深入理解 Webpack 底层逻辑,以及处理具体问题的方式方法后,相同的知识必然也能套用到同类工具中。

第四,Webpack 还在持续迭代发展,V5 之后推出的持久化缓存、lazyCompilation 等特性极大强化了构建性能,未来虽不大可能超越 Unbundle 方案的性能优势,但相信会逐渐缩小差距,直至可被用户接受。

所以,Webpack 依然是一个值得长期投入学习,对个人、团队都极具成长意义的技术方向。

如何高效学习 Webpack?

既然 Webpack 应用范围这么广,学习价值这么高,为何社区相关的技术讨论热度却一直不愠不火呢?我认为最主要的原因还是在于 Webpack 实在太复杂了:上百种内置配置项,7万多行代码,以及几乎数不清的开源/闭源组件,涉及的知识点多、杂、深,已经不能仅仅停留在单一构建工具层面,而是需要扩展开来学习一整套工程化思维与方法论。

在这种背景下,我们该如何学透这么复杂繁琐的内容,深度掌握 Webpack 应用方法与实现原理呢?答案是:由浅入深、循序渐进,有章法有体系地学

具体怎么个“由浅入深”、“有体系”法?我认为比较高效的学习路径应该是:

第一步:上手实践各种场景下的构建配置方法,捋清楚最基本的使用规则。

Webpack 始终是一个工具,就像一把瑞士军刀,无论你多了解它的组成结构,有多精深的理论知识,没有经过大量实战应用,你就始终还是停留在门外汉水平。

不过,即使只是考虑“怎么用”,问题已经很复杂了,毕竟光 Webpack 内置的就有上百种配置项,且许多配置规则 —— 如 devtoolmoduleresolve ,背后都隐含一套自洽但晦涩的工程逻辑 —— 即使你已经是一个比较资深的前端,也大概率需要花费不少时间才能理解这些工程逻辑。

延展开来,为了应对各种场景下特化的资源处理需求,社区还实现了数千种 Loader、Plugin 组件,这些组件本身各自解决了什么问题?怎么用?怎么串联起来放一起用?等等。

这里的重点是,通过各种应用场景摸清使用规律,结构化地理解各基础配置项与常见组件的用法。

第二步:初步理解底层构建流程,学会分析性能卡点并据此做出正确性能优化。

只会用还不行,你还得学会怎么用好,怎么用尽可能少的时间构建出性能足够好的应用。这部分涉及内容比较广,纵向可以深挖到操作系统、计算机网络原理等,横向可以扩展到 ECMAScript 规范、多媒体资源编解码等,关键在于掌握分析方法,理解底层机制,做到融会贯通,举一反三。

第三步:深入 Webpack 扩展规则,理解 Loader 与 Plugin 能做什么,怎么做。

在会用且用的比较好的基础上,我们就该开始琢磨琢磨 Loader 与 Plugin 这两种扩展方式了。实际上,Webpack 主体只是实现了最核心的构建工具流与 Loader、Plugin 架构,大部分具体功能都是通过具体插件与 Loader 实现的所以,学习这两种扩展组件的开发方法,进而理解两者能做什么、怎么做等,一是能帮助我们更深层次理解 Webpack 的构建过程;二是在遇到疑难杂症时能帮助我们迅速定位问题位置;三是必要时可以自己上手实现一些定制需求。

第四步:深挖源码,理解 Webpack 底层工作原理,加强应用与扩展能力。

经过上面三个步骤,相信你已经成为一个非常成熟的 Webpack 使用者,但知其然还需知其所以然,接下来我们还是得深入 Webpack 源码,学习从启动构建,到递归编译模块代码,到封装打包,再到代码优化最终输出资产文件整个过程只有理解了这个过程我们才算是真正吃透 Webpack 应用到原理整个知识体系,才能更深入理解各个配置项到底作用在哪些位置;哪些步骤容易造成性能卡点,我们要怎么优化;各个 Hook 到底在什么时间点,怎么触发等等

Webpack 5 的知识体系

我们按照四个方向展开:

基础用法:首先,先聚焦在应用层面,先简要讲解 Webpack 基本配置规则;之后针对具体场景、技术栈介绍更具体的方法、工具与技巧,例如:如何搭建完备的 JavaScript、CSS 开发环境;如何搭建微前端、NPM 包、桌面应用等,先成为 纯熟的 Webpack 使用者性能优化:熟练基本使用方法后,开始关注构建与应用性能方面,分析构建性能,以及若干实用性能分析工具;之后从 Webpack 底层原理以及诸多计算机原理出发,倒推 Webpack 构建以及 Web 应用性能优化方法与理论依据,这样便 能够应对各种各式各样的性能问题扩展能力:会用且知道怎么更好应用之后,再开始关注 Webpack 扩展技巧,先熟悉 Loader、Plugin 两种组件的作用、形态与基本设计逻辑,对两种组件有一个感性认知;其次从若干知名开源项目中提炼出一些常见的功能用例,实例剖析如何在 Loader 与 Plugin 实现各式各样的功能需求;最后,还会介绍如何借助若干开发工具实现一些非功能需求,包括:调试、测试、日志、参数校验等等。最终,必然能深度理解这两种扩展方式,有能力开发出足够健壮、优雅的功能组件核心原理:最后,抽丝剥茧,熟悉 Webpack 的主要构建流程,之后介绍源码中一些非常重要的设计概念,包括 Dependency Graph、Chunk、Runtime 等,在脑海中架构起 Webpack 底层运行模型。在此基础上,再深入剖析Webpack 体系下如何实现 Tree-Shaking、HMR、Sourcemap 这几个特别有代表性的功能,串起整个构建框架,成为 Webpack 资深玩家

总结

最后,学习 Webpack 是一件小众、难度大,需要付出大量精力与耐心的事情,但它能帮助你沉淀更深层次的前端工程技能,让你在日常业务开发技能之外积累更有竞争力的技术能力多总结可以在学习 Webpack 的路上少走弯路,高效学习,彻底掌握核心原理



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