webpack启动代码源码解读

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一、前言

虽然每天都在用webpack，但一直觉得隔着一层神秘的面纱，对它的工作原理一直似懂非懂。它是如何用原生JS实现模块间的依赖管理的呢？对于按需加载的模块，它是通过什么方式动态获取的？打包完成后那一堆/******/开头的代码是用来干什么的？本文将围绕以上3个问题，对照着源码给出解答。

如果你对webpack的配置调优感兴趣，可以看看我之前写的这篇文章：webpack调优总结

二、模块管理

先写一个简单的JS文件，看看webpack打包后会是什么样子：

// main.js
console.log('Hello Dickens');

// webpack.config.js
const path = require('path');
module.exports = {
  entry: './main.js',
  output: {
    filename: 'bundle.js',
    path: path.resolve(__dirname, 'dist')
  }
};

在当前目录下运行webpack，会在dist目录下面生成打包好的bundle.js文件。去掉不必要的干扰后，核心代码如下：

// webpack启动代码
(function (modules) { 
    // 模块缓存对象
    var installedModules = {};

    // webpack实现的require函数
    function __webpack_require__(moduleId) {
        // 检查缓存对象，看模块是否加载过
        if (installedModules[moduleId]) {
            return installedModules[moduleId].exports;
        }

        // 创建一个新的模块缓存，再存入缓存对象
        var module = installedModules[moduleId] = {
            i: moduleId,
            l: false,
            exports: {}
        };

        // 执行模块代码
        modules[moduleId].call(module.exports, module, module.exports, __webpack_require__);
        
        // 将模块标识为已加载
        module.l = true;

        // 返回export的内容
        return module.exports;
    }

    ...

    // 加载入口模块
    return __webpack_require__(__webpack_require__.s = 0);
})
([
    /* 0 */
    (function (module, exports) {
        console.log('Hello Dickens');
    })
]);

代码是一个立即执行函数，参数modules是由各个模块组成的数组，本例子只有一个编号为0的模块，由一个函数包裹着，注入了module和exports2个变量（本例没用到）。

核心代码是__webpack_require__这个函数，它的功能是根据传入的模块id，返回模块export的内容。模块id由webpack根据文件的依赖关系自动生成，是一个从0开始递增的数字，入口文件的id为0。所有的模块都会被webpack用一个函数包裹，按照顺序存入上面提到的数组实参当中。

模块export的内容会被缓存在installedModules中。当获取模块内容的时候，如果已经加载过，则直接从缓存返回，否则根据id从modules形参中取出模块内容并执行，同时将结果保存到缓存对象当中。缓存对象数据结构如下：

我们再添加一个文件，在入口文件处导入，再来看看生成的启动文件是怎样的。

// main.js
import logger from './logger';

console.log('Hello Dickens');
logger();

//logger.js
export default function log() {
    console.log('Log from logger');
}

启动文件的模块数组：

[
    /* 0 */
    (function (module, __webpack_exports__, __webpack_require__) {

        "use strict";
        Object.defineProperty(__webpack_exports__, "__esModule", {
            value: true
        });
        /* harmony import */
        var __WEBPACK_IMPORTED_MODULE_0__logger__ = __webpack_require__(1);

        console.log('Hello Dickens');

        Object(__WEBPACK_IMPORTED_MODULE_0__logger__["a" /* default */ ])();
    }),
    /* 1 */
    (function (module, __webpack_exports__, __webpack_require__) {
    
        "use strict";
        /* harmony export (immutable) */
        __webpack_exports__["a"] = log;

        function log() {
            console.log('Log from logger');
        }
    })
]

可以看到现在有2个模块，每个模块的包裹函数都传入了module, __webpack_exports__, __webpack_require__三个参数，它们是通过上文提到的__webpack_require__注入的：

// 执行模块代码
modules[moduleId].call(module.exports, module, module.exports, __webpack_require__);

执行的结果也保存在缓存对象中了。

执行流程如下图所示：

三、按需加载

再对代码进行改造，来研究webpack是如何实现动态加载的：

// main.js
console.log('Hello Dickens');

import('./logger').then(logger => {
    logger.default();
});

logger文件保持不变，编译后比之前多出了1个chunk。

bundle_asy的内容如下：

(function (modules) {
    // 加载成功后的JSONP回调函数
    var parentJsonpFunction = window["webpackJsonp"];

    // 加载成功后的JSONP回调函数
    window["webpackJsonp"] = function webpackJsonpCallback(chunkIds, moreModules, executeModules) {
        var moduleId, chunkId, i = 0,
            resolves = [],
            result;

        for (; i < chunkIds.length; i++) {
            chunkId = chunkIds[i];
            
            // installedChunks[chunkId]不为0且不为undefined，将其放入加载成功数组
            if (installedChunks[chunkId]) {
                // promise的resolve
                resolves.push(installedChunks[chunkId][0]);
            }
            
            // 标记模块加载完成
            installedChunks[chunkId] = 0;
        }

        // 将动态加载的模块添加到modules数组中，以供后续的require使用
        for (moduleId in moreModules) {
            if (Object.prototype.hasOwnProperty.call(moreModules, moduleId)) {
                modules[moduleId] = moreModules[moduleId];
            }
        }

        if (parentJsonpFunction) parentJsonpFunction(chunkIds, moreModules, executeModules);

        while (resolves.length) {
            resolves.shift()();
        }
    };

    // 模块缓存对象
    var installedModules = {};

    // 记录正在加载和已经加载的chunk的对象，0表示已经加载成功
    // 1是当前模块的编号，已加载完成
    var installedChunks = {
        1: 0
    };

    // require函数，跟上面的一样
    function __webpack_require__(moduleId) {
        if (installedModules[moduleId]) {
            return installedModules[moduleId].exports;
        }

        var module = installedModules[moduleId] = {
            i: moduleId,
            l: false,
            exports: {}
        };

        modules[moduleId].call(module.exports, module, module.exports, __webpack_require__);

        module.l = true;

        return module.exports;
    }

    // 按需加载，通过动态添加script标签实现
    __webpack_require__.e = function requireEnsure(chunkId) {
        var installedChunkData = installedChunks[chunkId];

        // chunk已经加载成功
        if (installedChunkData === 0) {
            return new Promise(function (resolve) {
                resolve();
            });
        }

        // 加载中，返回之前创建的promise（数组下标为2）
        if (installedChunkData) {
            return installedChunkData[2];
        }

        // 将promise相关函数保持到installedChunks中方便后续resolve或reject
        var promise = new Promise(function (resolve, reject) {
            installedChunkData = installedChunks[chunkId] = [resolve, reject];
        });
        installedChunkData[2] = promise;

        // 启动chunk的异步加载
        var head = document.getElementsByTagName('head')[0];
        var script = document.createElement('script');
        script.type = 'text/javascript';
        script.charset = 'utf-8';
        script.async = true;
        script.timeout = 120000;
        if (__webpack_require__.nc) {
            script.setAttribute("nonce", __webpack_require__.nc);
        }
        script.src = __webpack_require__.p + "" + chunkId + ".bundle_async.js";
        script.onerror = script.onload = onScriptComplete;
        var timeout = setTimeout(onScriptComplete, 120000);

        function onScriptComplete() {
            script.onerror = script.onload = null;
            
            clearTimeout(timeout);
            
            var chunk = installedChunks[chunkId];
            
            // 正常的流程，模块加载完后会调用webpackJsonp方法，将chunk置为0
            // 如果不为0，则可能是加载失败或者超时
            if (chunk !== 0) {
                if (chunk) {
                    // 调用promise的reject
                    chunk[1](new Error('Loading chunk ' + chunkId + ' failed.'));
                }
                installedChunks[chunkId] = undefined;
            }
        };
        
        head.appendChild(script);
        
        return promise;
    };

    ...
    
    // 加载入口模块
    return __webpack_require__(__webpack_require__.s = 0);
})
([
    /* 0 */
    (function (module, exports, __webpack_require__) {

        console.log('Hello Dickens');

        // promise resolve后，会指定加载哪个模块
        __webpack_require__.e /* import() */(0)
            .then(__webpack_require__.bind(null, 1))
            .then(logger => {
                logger.default();
            });
    })
]);

这里用户记录异步模块加载状态的对象installedChunks的数据结构如下：

当chunk加载完成后，对应的值是0。在加载过程中，对应的值是一个数组，数组内保存了promise的相关信息。

挂在到window下面的webpackJsonp函数是动态加载模块代码下载后的回调，它会通知webpack模块下载完成并将模块加入到modules当中。

__webpack_require__.e函数是动态加载的核心实现，它通过动态创建一个script标签来实现代码的异步加载。加载开始前会创建一个promise存到installedChunks对象当中，加载成功则调用resolve，失败则调用reject。resolve后不会传入模块本身，而是通过__webpack_require__来加载模块内容，require的模块id由webpack来生成：

__webpack_require__.e /* import() */(0)
    .then(__webpack_require__.bind(null, 1))
    .then(logger => {
        logger.default();
    });

这里之所以要加上default是因为遇到按需加载时，如果使用的是ES Module，webpack会将export default编译成__webpack_exports__对象的default属性（感谢@MrCanJu的指正）。详细请看动态加载的chunk的代码，0.bundle_asy的内容如下：

webpackJsonp([0], [
    /* 0 */
    ,
    /* 1 */
    (function (module, __webpack_exports__, __webpack_require__) {

        "use strict";
        Object.defineProperty(__webpack_exports__, "__esModule", {
            value: true
        });
        /* harmony export (immutable) */
        __webpack_exports__["default"] = log;

        function log() {
            console.log('Log from logger');
        }
    })
]);

代码非常好理解，加载成功后立即调用上文提到的webpackJsonp方法，将chunkId和模块内容传入。这里要分清2个概念，一个是chunkId，一个moduleId。这个chunk的chunkId是0，里面只包含一个module，moduleId是1。一个chunk里面可以包含多个module。

执行流程如下图所示：

四、总结

本文通过分析webpack生成的启动代码，讲解了webpack是如何实现模块管理和动态加载的，希望对你有所帮助。

如果你对webpack的配置调优感兴趣，可以看看我之前写的这篇文章：webpack调优总结