webpack打包原理，手写一个自己的bundler

webpack这类的打包工具，能帮助我们把用esModule组织起来的代码打包到一个js文件中，在浏览器中运行。实现前端项目的模块化，同时优化请求数量，文件大小等。

话不多说，我们自己来实现一个类似的bundler,对模块化的前端代码进行打包，输出能在浏览器运行的js文件。

准备工作

先来看看我们要处理的项目是怎么组织的，我们放一个src文件夹，里面放上index.js，hello.js，word.js每个文件的内容如下

//index.js

import hello from "./hello.js"
console.log(hello)

//hello.js

import word from './word.js'
export default `hello ${word}`

//word.js

 const word = "word";
 export default word;

想干的事儿也很简单，就是用esModule的方式，最终在index.js里拼装一个console.log('hello word')，在浏览器中执行这段js，能够在控制台打印一个'hello word'。

那么我们就在src文件夹的同级创建一个bundler.js，帮助我们对代码进行打包，输入可执行的js。

解析入口文件

我们知道，webpack是通过一个entry来输入要打包文件的入口的，类似的，我们也希望通过输入文件访问地址的方式，告诉我们的bundler要把哪个文件作为入口进行打包。
先来看代码：

const fs = require('fs')
const path = require('path')
const paser = require('@babel/parser')
const traverse = require('@babel/traverse').default
const { transformFromAst } = require('@babel/core')
const moduleAnalyser = (filename) => {
    const content = fs.readFileSync(filename, 'utf-8');	//{1}
    const ast = paser.parse(content,{			//{2}
        sourceType: 'module'
    })
    const dependencies = {};
    traverse(ast, {					//{3}
        ImportDeclaration({node}){
            const dirname = path.dirname(filename);
            const newFile = './' + path.join(dirname, node.source.value)
            dependencies[node.source.value] = newFile
        }
    })
    const { code } = transformFromAst(ast, null, {	//{4}
        presets: ["@babel/preset-env"]
    })
    return {
        filename,
        dependencies,
        code
    }
}

1、文件读取

我们定义一个 moduleAnalyser 方法来对模块进行分析，既然要对文件进行分析，就要用到node的fs模块，将文件读取进来。于是在{1}处，我们将文件读取了进来。

2、生成抽象语法树

拿到文件得内容之后，要对它进行解析，正好Babel提供的@babel/parser能帮我对文件进行解析，生成抽象语法树，于是我们在{2}处，对fs拿到的文件进行解析，生成了AST。如下：

{
  type: 'File',
  start: 0,
  end: 50,
  loc: SourceLocation {
    start: Position { line: 1, column: 0 },
    end: Position { line: 3, column: 18 },
    filename: undefined,
    identifierName: undefined
  },
  errors: [],
  program: Node {
    type: 'Program',
    start: 0,
    end: 50,
    loc: SourceLocation {
      start: [Position],
      end: [Position],
      filename: undefined,
      identifierName: undefined
    },
    sourceType: 'module',
    interpreter: null,
    body: [ [Node], [Node] ],
    directives: []
  },
  comments: []
}

我们把重点放在program.body上，里面有两个对象，其实就是index.js中的两条语句，打印一下可以看到如下：

[
  Node {
    type: 'ImportDeclaration',
    start: 0,
    end: 30,
    loc: SourceLocation {
      start: [Position],
      end: [Position],
      filename: undefined,
      identifierName: undefined
    },
    specifiers: [ [Node] ],
    source: Node {
      type: 'StringLiteral',
      start: 18,
      end: 30,
      loc: [SourceLocation],
      extra: [Object],
      value: './hello.js'
    }
  },
  Node {
    type: 'ExpressionStatement',
    start: 32,
    end: 50,
    loc: SourceLocation {
      start: [Position],
      end: [Position],
      filename: undefined,
      identifierName: undefined
    },
    expression: Node {
      type: 'CallExpression',
      start: 32,
      end: 50,
      loc: [SourceLocation],
      callee: [Node],
      arguments: [Array]
    }
  }
]

3、获取依赖

看type可以知道，第一条其实就是一条引用语句，看到这儿应该就很敏感了，我们要对文件进行打包，这种引用关系当然是非常重要的。我们要接下来要继续解析，肯定要通过这样的引用关系找到被引用的文件，所以这个import的语句要存下来。好在Babel提供了@babel/traverse(遍历)方法来维护AST的整体状态,我们在{3}使用它来帮我们找出依赖模块。

值得一提的是traverse解析出来的是个相对路径，但为了方便我们接下来处理，要把这个相对路径转换成绝对路径，具体方法如代码中所示。

4、AST转可执行code

除了拿依赖关系，我们还需要把 AST 转换为浏览器可执行代码，而Babel 提供的@babel/core 和 @babel/preset-env正好可以做这个事儿，于是在{4}，我们做了这一步转换。

至此，我们就完成了对一个模块的解析，不妨看一下我们会拿到什么结果：

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

可以看到，我们知道了解析的文件是谁，有什么依赖，可执行的js代码是什么。

获取依赖图谱

到现在，我们拿到了一个模块的解析，要能完整实现一个功能，我们还需要对它所依赖的所有模块进行处理。于是需要一个方法帮我们拿到整个依赖的图谱，所以我们定义了makeDenpendenciesGraph方法帮我们做这个事。
直接先看代码：

const makeDenpendenciesGraph = (entry) => {         //分析所有依赖模块，获得依赖图谱
    const entryModule = moduleAnalyser(entry);
    const graph = {};
    const graphArray = [ entryModule ];
    while(graphArray.length > 0){
        [...graphArray].forEach(item => {
            graphArray.shift();
            const { dependencies } = item;
            graph[item.filename] = {
                dependencies: item.dependencies,
                code: item.code
            }
            if(dependencies) {
                for(let j in dependencies){
                    graphArray.push(moduleAnalyser(dependencies[j]))
                }  
            }
        });
    }
    return graph;
}

这部分其实比较简单，我们使用一个广度优先遍历，从moduleAnalyser解析出来的结果里看还有没有依赖，有的话就再继续解析出来，把所有解析的结果放到一起。看一下生成的依赖图谱：

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

生成可执行js

我们拿到了依赖图谱，其实就剩下最后一步了，要把解析出来的内容整合到一起，并且生成可被执行的js文件。上代码：

const generateCode = (entry) => {
    const graph = makeDenpendenciesGraph(entry);
    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('${entry}')
    })(${JSON.stringify(graph)})`;
}

其实我们就是要把依赖图谱中的code放到一起，返回一个可执行的js,其实也就是返回了一个js字符串。

我们注意到在code中有一个require方法和一个exports对象，如果我们没定义这两个东西，js执行的时候一定会报错的。

在闭包内我们拿require作入口，又拿一个闭包把各个模块划分开防止内部变量污染。同时我们注意到code中使用的是相对路径，所以定义了一个localRequire来做一个绝对路径的转化，才能找到依赖的模块。

至此，就完成了一个对esModule组织的代码的打包，看看结果吧：

(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":{"./hello.js":"./src\\hello.js"},"code":"\"use strict\";\n\nvar _hello = _interopRequireDefault(require(\"./hello.js\"));\n\nfunction _interopRequireDefault(obj) { return obj && obj.__esModule ? obj : { \"default\": obj }; }\n\nconsole.log(_hello[\"default\"]);"},"./src\\hello.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 = _interopRequireDefault(require(\"./word.js\"));\n\nfunction _interopRequireDefault(obj) { return obj && obj.__esModule ? obj : { \"default\": obj }; }\n\nvar _default = \"hello \".concat(_word[\"default\"]);\n\nexports[\"default\"] = _default;"},"./src\\word.js":{"dependencies":{},"code":"\"use strict\";\n\nObject.defineProperty(exports, \"__esModule\", {\n  value: true\n});\nexports[\"default\"] =void 0;\nvar word = \"word\";\nvar _default = word;\nexports[\"default\"] = _default;"}})

放到浏览器中执行这段代码，就打印出了我们预期的 'hello word'

完整代码如下：

const fs = require('fs')
const path = require('path')
const paser = require('@babel/parser')
const traverse = require('@babel/traverse').default
const { transformFromAst } = require('@babel/core')
const moduleAnalyser = (filename) => {          //解析一个模块，生成抽象语法树，并转换成好处理的对象
    const content = fs.readFileSync(filename, 'utf-8');
    const ast = paser.parse(content,{
        sourceType: 'module'
    })
    const dependencies = {};
    traverse(ast, {
        ImportDeclaration({node}){
            const dirname = path.dirname(filename);
            const newFile = './' + path.join(dirname, node.source.value)
            dependencies[node.source.value] = newFile
        }
    })
    const { code } = transformFromAst(ast, null, {
        presets: ["@babel/preset-env"]
    })
    return {
        filename,
        dependencies,
        code
    }
}
const makeDenpendenciesGraph = (entry) => {
    const entryModule = moduleAnalyser(entry);
    const graph = {};
    const graphArray = [ entryModule ];
    while(graphArray.length > 0){
        [...graphArray].forEach(item => {
            graphArray.shift();
            const { dependencies } = item;
            graph[item.filename] = {
                dependencies: item.dependencies,
                code: item.code
            }
            if(dependencies) {
                for(let j in dependencies){
                    graphArray.push(moduleAnalyser(dependencies[j]))
                }  
            }
        });
    }
    return graph;
}
const generateCode = (entry) => {
    const graph = makeDenpendenciesGraph(entry);
    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('${entry}')
    })(${JSON.stringify(graph)})`;
}

const code = generateCode('./src/index.js')
console.log(code)