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关于前端:从-rollup-初版源码学习打包原理

jiezi

前言

为了学习 rollup 打包原理，我克隆了最新版（v2.26.5）的源码。而后发现打包器和我想像的不太一样，代码切实太多了，光看 d.ts 文件就看得头疼。为了看看源码到底有多少行，我写了个脚本，后果发现有 19650 行，解体 …

这就能打消我学习 rollup 的信心吗？不可能，退而求其次，我下载了 rollup 初版源码，才 1000 行左右。

我的目标是学习 rollup 怎么打包的，怎么做 tree-shaking 的。而初版源码曾经实现了这两个性能（半成品），所以看初版源码曾经足够了。

好了，上面开始注释。

注释

rollup 应用了 acorn 和 magic-string 两个库。为了更好的浏览 rollup 源码，必须对它们有所理解。

上面我将简略的介绍一下这两个库的作用。

acorn

acorn 是一个 JavaScript 语法解析器，它将 JavaScript 字符串解析成语法形象树 AST。

例如以下代码：

export default function add(a, b) {return a + b}

将被解析为：

{
    "type": "Program",
    "start": 0,
    "end": 50,
    "body": [
        {
            "type": "ExportDefaultDeclaration",
            "start": 0,
            "end": 50,
            "declaration": {
                "type": "FunctionDeclaration",
                "start": 15,
                "end": 50,
                "id": {
                    "type": "Identifier",
                    "start": 24,
                    "end": 27,
                    "name": "add"
                },
                "expression": false,
                "generator": false,
                "params": [
                    {
                        "type": "Identifier",
                        "start": 28,
                        "end": 29,
                        "name": "a"
                    },
                    {
                        "type": "Identifier",
                        "start": 31,
                        "end": 32,
                        "name": "b"
                    }
                ],
                "body": {
                    "type": "BlockStatement",
                    "start": 34,
                    "end": 50,
                    "body": [
                        {
                            "type": "ReturnStatement",
                            "start": 36,
                            "end": 48,
                            "argument": {
                                "type": "BinaryExpression",
                                "start": 43,
                                "end": 48,
                                "left": {
                                    "type": "Identifier",
                                    "start": 43,
                                    "end": 44,
                                    "name": "a"
                                },
                                "operator": "+",
                                "right": {
                                    "type": "Identifier",
                                    "start": 47,
                                    "end": 48,
                                    "name": "b"
                                }
                            }
                        }
                    ]
                }
            }
        }
    ],
    "sourceType": "module"
}

能够看到这个 AST 的类型为 program，表明这是一个程序。body 则蕴含了这个程序上面所有语句对应的 AST 子节点。

每个节点都有一个 type 类型，例如 Identifier，阐明这个节点是一个标识符；BlockStatement 则表明节点是块语句；ReturnStatement 则是 return 语句。

如果想理解更多详情 AST 节点的信息能够看一下这篇文章《应用 Acorn 来解析 JavaScript》。

magic-string

magic-string 也是 rollup 作者写的一个对于字符串操作的库。上面是 github 上的示例：

var MagicString = require('magic-string');
var s = new MagicString('problems = 99');

s.overwrite(0, 8, 'answer');
s.toString(); // 'answer = 99'

s.overwrite(11, 13, '42'); // character indices always refer to the original string
s.toString(); // 'answer = 42'

s.prepend('var').append(';'); // most methods are chainable
s.toString(); // 'var answer = 42;'

var map = s.generateMap({
  source: 'source.js',
  file: 'converted.js.map',
  includeContent: true
}); // generates a v3 sourcemap

require('fs').writeFile('converted.js', s.toString() );
require('fs').writeFile('converted.js.map', map.toString() );

从示例中能够看进去，这个库次要是对字符串一些罕用办法进行了封装。这里就不多做介绍了。

rollup 源码构造 

│  bundle.js // Bundle 打包器，在打包过程中会生成一个 bundle 实例，用于收集其余模块的代码，最初再将收集的代码打包到一起。│  external-module.js // ExternalModule 内部模块，例如引入了 'path' 模块，就会生成一个 ExternalModule 实例。│  module.js // Module 模块，开发者本人写的代码文件，都是 module 实例。例如有 'foo.js' 文件，它就对应了一个 module 实例。│  rollup.js // rollup 函数，所有的开始，调用它进行打包。│
├─ast // ast 目录，蕴含了和 AST 相干的类和函数
│      analyse.js // 次要用于剖析 AST 节点的作用域和依赖项。│      Scope.js // 在剖析 AST 节点时为每一个节点生成对应的 Scope 实例，次要是记录每个 AST 节点对应的作用域。│      walk.js // walk 就是递归调用 AST 节点进行剖析。│
├─finalisers
│      cjs.js // 打包模式，目前只反对将代码打包成 common.js 格局
│      index.js
│
└─utils // 一些帮忙函数
        map-helpers.js
        object.js
        promise.js
        replaceIdentifiers.js

下面是初版源码的目录构造，在持续深刻前，请仔细阅读下面的正文，理解一下每个文件的作用。

rollup 如何打包的？

在 rollup 中，一个文件就是一个模块。每一个模块都会依据文件的代码生成一个 AST 语法形象树，rollup 须要对每一个 AST 节点进行剖析。

剖析 AST 节点，就是看看这个节点有没有调用函数或办法。如果有，就查看所调用的函数或办法是否在以后作用域，如果不在就往上找，直到找到模块顶级作用域为止。

如果本模块都没找到，阐明这个函数、办法依赖于其余模块，须要从其余模块引入。

例如 import foo from './foo.js'，其中 foo() 就得从 ./foo.js 文件找。

在引入 foo() 函数的过程中，如果发现 foo() 函数依赖其余模块，就会递归读取其余模块，如此循环直到没有依赖的模块为止。

最初将所有引入的代码打包在一起。

下面例子的示例图：

接下来咱们从一个具体的示例开始，一步步剖析 rollup 是如何打包的 。

以下两个文件是代码文件。

// main.js
import {foo1, foo2} from './foo'

foo1()

function test() {const a = 1}

console.log(test())
// foo.js
export function foo1() {}
export function foo2() {}

上面是测试代码：

const rollup = require('../dist/rollup')

rollup(__dirname + '/main.js').then(res => {res.wirte('bundle.js')
})

1. rollup 读取 main.js 入口文件。

rollup() 首先生成一个 Bundle 实例，也就是打包器。而后依据入口文件门路去读取文件，最初依据文件内容生成一个 Module 实例。

fs.readFile(path, 'utf-8', (err, code) => {if (err) reject(err)
    const module = new Module({
        code,
        path,
        bundle: this, // bundle 实例
    })
})

2. new Moudle() 过程

在 new 一个 Module 实例时，会调用 acorn 库的 parse() 办法将代码解析成 AST。

this.ast = parse(code, {
    ecmaVersion: 6, // 要解析的 JavaScript 的 ECMA 版本，这里按 ES6 解析
    sourceType: 'module', // sourceType 值为 module 和 script。module 模式，能够应用 import/export 语法
})

接下来须要对生成的 AST 进行剖析。

第一步 ，剖析导入和导出的模块，将引入的模块和导出的模块填入对应的对象。

每个 Module 实例都有一个 imports 和 exports 对象，作用是将该模块引入和导出的对象填进去，代码生成时要用到。

上述例子对应的 imports 和 exports 为：

// key 为要引入的具体对象，value 为对应的 AST 节点内容。imports = {foo1: { source: './foo', name: 'foo1', localName: 'foo1'},
  foo2: {source: './foo', name: 'foo2', localName: 'foo2'}
}
// 因为没有导出的对象，所以为空
exports = {}

第二步 ，剖析每个 AST 节点间的作用域，找出每个 AST 节点定义的变量。

每遍历到一个 AST 节点，都会为它生成一个 Scope 实例。

// 作用域
class Scope {constructor(options = {}) {
        this.parent = options.parent // 父作用域
        this.depth = this.parent ? this.parent.depth + 1 : 0 // 作用域层级
        this.names = options.params || [] // 作用域内的变量
        this.isBlockScope = !!options.block // 是否块作用域
    }

    add(name, isBlockDeclaration) {if (!isBlockDeclaration && this.isBlockScope) {
            // it's a `var` or function declaration, and this
            // is a block scope, so we need to go up
            this.parent.add(name, isBlockDeclaration)
        } else {this.names.push(name)
        }
    }

    contains(name) {return !!this.findDefiningScope(name)
    }

    findDefiningScope(name) {if (this.names.includes(name)) {return this}

        if (this.parent) {return this.parent.findDefiningScope(name)
        }

        return null
    }
}

Scope 的作用很简略，它有一个 names 属性数组，用于保留这个 AST 节点内的变量。
例如上面这段代码：

function test() {const a = 1}

打断点能够看进去，它生成的作用域对象，names 属性就会蕴含 a。并且因为它是模块下的一个函数，所以作用域层级为 1（模块顶级作用域为 0）。

第三步 ，剖析标识符，并找出它们的依赖项。

什么是标识符？如变量名，函数名，属性名，都归为标识符。当解析到一个标识符时，rollup 会遍历它以后的作用域，看看有没这个标识符。如果没有找到，就往它的父级作用域找。如果始终找到模块顶级作用域都没找到，就阐明这个函数、办法依赖于其它模块，须要从其余模块引入。如果一个函数、办法须要被引入，就将它增加到 Module 的 _dependsOn 对象里。

例如 test() 函数中的变量 a，能在以后作用域找到，它就不是一个依赖项。foo1() 在以后模块作用域找不到，它就是一个依赖项。

打断点也能发现 Module 的 _dependsOn 属性里就有 foo1。

这就是 rollup 的 tree-shaking 原理。

rollup 不看你引入了什么函数，而是看你调用了什么函数。如果调用的函数不在此模块中，就从其它模块引入。

换句话说，如果你手动在模块顶部引入函数，但又没调用。rollup 是不会引入的。从咱们的示例中能够看出，一共引入了 foo1() foo2() 两个函数，_dependsOn 里却只有 foo1()，因为引入的 foo2() 没有调用。

_dependsOn 有什么用呢？前面生成代码时会依据 _dependsOn 里的值来引入文件。

3. 依据依赖项，读取对应的文件。

从 _dependsOn 的值能够发现，咱们须要引入 foo1() 函数。

这时第一步生成的 imports 就起作用了：

imports = {foo1: { source: './foo', name: 'foo1', localName: 'foo1'},
  foo2: {source: './foo', name: 'foo2', localName: 'foo2'}
}

rollup 将 foo1 当成 key，找到它对应的文件。而后读取这个文件生成一个新的 Module 实例。因为 foo.js 文件导出了两个函数，所以这个新 Module 实例的 exports 属性是这样的：

exports = {
  foo1: {
    node: Node {
      type: 'ExportNamedDeclaration',
      start: 0,
      end: 25,
      declaration: [Node],
      specifiers: [],
      source: null
    },
    localName: 'foo1',
    expression: Node {
      type: 'FunctionDeclaration',
      start: 7,
      end: 25,
      id: [Node],
      expression: false,
      generator: false,
      params: [],
      body: [Node]
    }
  },
  foo2: {
    node: Node {
      type: 'ExportNamedDeclaration',
      start: 27,
      end: 52,
      declaration: [Node],
      specifiers: [],
      source: null
    },
    localName: 'foo2',
    expression: Node {
      type: 'FunctionDeclaration',
      start: 34,
      end: 52,
      id: [Node],
      expression: false,
      generator: false,
      params: [],
      body: [Node]
    }
  }
}

这时，就会用 main.js 要导入的 foo1 当成 key 去匹配 foo.js 的 exports 对象。如果匹配胜利，就把 foo1() 函数对应的 AST 节点提取进去，放到 Bundle 中。如果匹配失败，就会报错，提醒 foo.js 没有导出这个函数。

4. 生成代码。

因为曾经引入了所有的函数。这时须要调用 Bundle 的 generate() 办法生成代码。

同时，在打包过程中，还须要对引入的函数做一些额定的操作。

移除额定代码

例如从 foo.js 中引入的 foo1() 函数代码是这样的：export function foo1() {}。rollup 会移除掉 export ，变成 function foo1() {}。因为它们就要打包在一起了，所以就不须要 export 了。

重命名

例如两个模块中都有一个同名函数 foo()，打包到一起时，会对其中一个函数重命名，变成 _foo()，以防止抵触。

好了，回到注释。

还记得文章一开始提到的 magic-string 库吗？在 generate() 中，会将每个 AST 节点对应的源代码增加到 magic-string 实例中：

magicString.addSource({
    content: source,
    separator: newLines
})

这个操作实质上相当于拼字符串：

str += '这个操作相当于将每个 AST 的源代码当成字符串拼在一起，就像当初这样'

最初将拼在一起的代码返回。

return {code: magicString.toString() }

到这就曾经完结了，如果你想把代码生成文件，能够调用 write() 办法生成文件：

rollup(__dirname + '/main.js').then(res => {res.wirte('dist.js')
})

这个办法是写在 rollup() 函数里的。

function rollup(entry, options = {}) {const bundle = new Bundle({ entry, ...options})
    return bundle.build().then(() => {
        return {generate: options => bundle.generate(options),
            wirte(dest, options = {}) {const { code} = bundle.generate({
                    dest,
                    format: options.format,
                })

                return fs.writeFile(dest, code, err => {if (err) throw err
                })
            }
        }
    })
}

结尾

本文对源码进行了形象，所以很多实现细节都没说进去。如果对实现细节有趣味，能够看一下源码。代码放在我的 github 上。

我曾经对 rollup 初版源码进行了删减，并增加了大量正文，让代码更加易读。

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