浅析webpack异步模块导入原理

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前情提要

随着项目越来越大，性能问题已经成为了困扰业务发展的重要因素。
功能不停地累加后，核心页面已经不堪重负，访问速度愈来愈慢。
业务发展、用户体验都非常迫切的需要释放页面的负载，提高页面加载速度。

目前几种主流异步加载的方式

Webpack2:

  1. require.ensure(dependencies, callback, chunName) 已废弃但保留 链接

    ES提案:

  2. () => import()

    Vue:

  3. component: resolve => require(‘xxx./vue’, resolve)

    React:

  4. react-loadable

希望通过这篇文章能带来以下的帮助?

  1. webpack是如何将异步代码插入到页面上的
  2. 如何检测到异步代码已经查到页面上了?

有关webpack的code Spliting

本章主要是通过一个简单的异步加载的demo解读一下webpack打包后的代码是如何动态加载页面上的

webpack配置相关代码我就不贴了
main.js如下:

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(async () => {
  const asyncAddWrapper = () => import('./add')

  const { default: add } = await asyncAddWrapper()
  console.log(add(1, 0))
})()

打包入口文件就是一个简单的通过es提案import动态引入add.js的内容并且打印计算结果

add.js

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

add.js 默认暴露了一个两个数相加的函数

ok 我们运行打包命令 得到以下几个打包后的文件

  1. 0.js
  2. index.html
  3. main.js

用过异步组件的同学都知道 像这种0.js/1.js之类的文件都是我们的异步代码 只在需要的时候引入到页面上 从而达到减少首屏资源引入的效果
我们看看打包后的main.js是怎么样的 打包后的代码比较难看 我选了重要的片段

main.js

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(function (modules) {
    function webpackJsonpCallback(data) {
   		var chunkIds = data[0];
   		var moreModules = data[1];
  
  
   		// add "moreModules" to the modules object,
   		// then flag all "chunkIds" as loaded and fire callback
   		var moduleId, chunkId, i = 0, resolves = [];
   		for(;i < chunkIds.length; i++) {
   			chunkId = chunkIds[i];
   			if(Object.prototype.hasOwnProperty.call(installedChunks, chunkId) && installedChunks[chunkId]) {
   				resolves.push(installedChunks[chunkId][0]); // installedChunks[chunkId][0] 为 resolve
   			}
   			installedChunks[chunkId] = 0;  // 设置为已加载
   		}
   		for(moduleId in moreModules) {
   			if(Object.prototype.hasOwnProperty.call(moreModules, moduleId)) {
   				modules[moduleId] = moreModules[moduleId];
   			}
   		}
   		if(parentJsonpFunction) parentJsonpFunction(data); // 将data push到window[webpackJsonp]里
  
   		while(resolves.length) {
   			resolves.shift()();   // 挨个执行resolve
   		}
  
   	}
   	 	// The module cache
     	var installedModules = {};
    
     	// object to store loaded and loading chunks
     	// undefined = chunk not loaded, null = chunk preloaded/prefetched
     	// Promise = chunk loading, 0 = chunk loaded
     	var installedChunks = {
     		"index": 0
     	};
    
    
    
     	// script path function
     	function jsonpScriptSrc(chunkId) {
     		return __webpack_require__.p + "" + ({}[chunkId]||chunkId) + ".js"
     	}
    
     	// The require function
     	function __webpack_require__(moduleId) {
    
     		// Check if module is in cache
     		if(installedModules[moduleId]) {
     			return installedModules[moduleId].exports;
     		}
     		// Create a new module (and put it into the cache)
     		var module = installedModules[moduleId] = {
     			i: moduleId,
     			l: false,
     			exports: {}
     		};
    
     		// Execute the module function
     		modules[moduleId].call(module.exports, module, module.exports, __webpack_require__);
    
     		// Flag the module as loaded
     		module.l = true;
    
     		// Return the exports of the module
     		return module.exports;
     	}
    
     	// This file contains only the entry chunk.
     	// The chunk loading function for additional chunks
     	__webpack_require__.e = function requireEnsure(chunkId) {
     		var promises = [];
    
    
     		// JSONP chunk loading for javascript
    
     		var installedChunkData = installedChunks[chunkId];
     		if(installedChunkData !== 0) { // 0 means "already installed".
    
     			// a Promise means "currently loading".
     			if(installedChunkData) {
     				promises.push(installedChunkData[2]);
     			} else {
     				// setup Promise in chunk cache
     				var promise = new Promise(function(resolve, reject) {
     					installedChunkData = installedChunks[chunkId] = [resolve, reject];
     				});
     				promises.push(installedChunkData[2] = promise); // installedChunkData = [resolve, reject, promise]
    
     				// start chunk loading
     				var script = document.createElement('script');
     				var onScriptComplete;
    
     				script.charset = 'utf-8';
     				script.timeout = 120;
     				if (__webpack_require__.nc) {
     					script.setAttribute("nonce", __webpack_require__.nc);
     				}
     				script.src = jsonpScriptSrc(chunkId);
    
     				// create error before stack unwound to get useful stacktrace later
     				var error = new Error();
     				onScriptComplete = function (event) {
     					// avoid mem leaks in IE.
     					script.onerror = script.onload = null;
     					clearTimeout(timeout);
     					var chunk = installedChunks[chunkId];
     					if(chunk !== 0) {
     						if(chunk) {
     							var errorType = event && (event.type === 'load' ? 'missing' : event.type);
     							var realSrc = event && event.target && event.target.src;
     							error.message = 'Loading chunk ' + chunkId + ' failed.\n(' + errorType + ': ' + realSrc + ')';
     							error.name = 'ChunkLoadError';
     							error.type = errorType;
     							error.request = realSrc;
     							chunk[1](error);
     						}
     						installedChunks[chunkId] = undefined;
     					}
     				};
     				var timeout = setTimeout(function(){
     					onScriptComplete({ type: 'timeout', target: script });
     				}, 120000);
     				script.onerror = script.onload = onScriptComplete;
     				document.head.appendChild(script);
     			}
     		}
     		return Promise.all(promises);
     	};
    
     	// expose the modules object (__webpack_modules__)
     	__webpack_require__.m = modules;
    
     	// expose the module cache
     	__webpack_require__.c = installedModules;
    
     	// define getter function for harmony exports
     	__webpack_require__.d = function(exports, name, getter) {
     		if(!__webpack_require__.o(exports, name)) {
     			Object.defineProperty(exports, name, { enumerable: true, get: getter });
     		}
     	};
    
     	// define __esModule on exports
     	__webpack_require__.r = function(exports) {
     		if(typeof Symbol !== 'undefined' && Symbol.toStringTag) {
     			Object.defineProperty(exports, Symbol.toStringTag, { value: 'Module' });
     		}
     		Object.defineProperty(exports, '__esModule', { value: true });
     	};
    
     	// create a fake namespace object
     	// mode & 1: value is a module id, require it
     	// mode & 2: merge all properties of value into the ns
     	// mode & 4: return value when already ns object
     	// mode & 8|1: behave like require
     	__webpack_require__.t = function(value, mode) {
     		if(mode & 1) value = __webpack_require__(value);
     		if(mode & 8) return value;
     		if((mode & 4) && typeof value === 'object' && value && value.__esModule) return value;
     		var ns = Object.create(null);
     		__webpack_require__.r(ns);
     		Object.defineProperty(ns, 'default', { enumerable: true, value: value });
     		if(mode & 2 && typeof value != 'string') for(var key in value) __webpack_require__.d(ns, key, function(key) { return value[key]; }.bind(null, key));
     		return ns;
     	};
    
     	// getDefaultExport function for compatibility with non-harmony modules
     	__webpack_require__.n = function(module) {
     		var getter = module && module.__esModule ?
     			function getDefault() { return module['default']; } :
     			function getModuleExports() { return module; };
     		__webpack_require__.d(getter, 'a', getter);
     		return getter;
     	};
    
     	// Object.prototype.hasOwnProperty.call
     	__webpack_require__.o = function(object, property) { return Object.prototype.hasOwnProperty.call(object, property); };
    
     	// __webpack_public_path__
     	__webpack_require__.p = "./";
    
     	// on error function for async loading
     	__webpack_require__.oe = function(err) { console.error(err); throw err; };
    
     	var jsonpArray = window["webpackJsonp"] = window["webpackJsonp"] || [];
     	var oldJsonpFunction = jsonpArray.push.bind(jsonpArray);
     	jsonpArray.push = webpackJsonpCallback;
     	jsonpArray = jsonpArray.slice();
     	for(var i = 0; i < jsonpArray.length; i++) webpackJsonpCallback(jsonpArray[i]);
     	var parentJsonpFunction = oldJsonpFunction;
    
    
     	// Load entry module and return exports
     	return __webpack_require__(__webpack_require__.s = "./src/main.js")
})({
  './src/main.js': (function (module, exports, __webpack_require__) {
      (async () => {
        const asyncAddWrapper = () => __webpack_require__.e(/*! import() */ 0).then(__webpack_require__.bind(null, /*! ./add */ "./src/add.js"))
      
        const { default: add } = await asyncAddWrapper()
        console.log(add(1, 0))
      })()
    })(),
})

可以看到打包之后的main.js文件就是一个立即执行函数 入参modules是一个对象 key值是入口文件 value是打包之前main.js的内容
只不过import被webpack替换成了promise的形式
我们看一下立即执行函数的主函数做了什么事情吧
从上一路向下看 声明了一堆变量和方法 先不管 看到最下面

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var jsonpArray = window["webpackJsonp"] = window["webpackJsonp"] || [];
var oldJsonpFunction = jsonpArray.push.bind(jsonpArray);
jsonpArray.push = webpackJsonpCallback;
jsonpArray = jsonpArray.slice();
for(var i = 0; i < jsonpArray.length; i++) webpackJsonpCallback(jsonpArray[i]);
var parentJsonpFunction = oldJsonpFunction;

这段是比较重要的一段代码 首先
声明了一个jsonpArray(临时值)把window.webpackJsonp或者空数组赋值给他
然后然后把jsonpArray的push方法赋值给oldJsonpFunction 这个oldJsonpFunction.push此时还是原型上的push
然后将webpackJsonpCallback重载成jsonpArray的push 到这一步window.webpackJsonp.push执行的就是webpackJsonpCallback这个方法
这个webpackJsonpCallback方法在加载异代码的时候会用到
然后执行了jsonpArray = jsonpArray.slice() 将jsonpArray的原型再次指向Array
最后将真正的window[“webpackJsonp”].push赋值给parentJsonpFunction

再看最后的执行代码

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return __webpack_require__(__webpack_require__.s = "./src/main.js")

这个代码是真正执行main.js的代码
我们先看看__webpack_require__是何方神圣

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// The module cache
var installedModules = {};
    
// object to store loaded and loading chunks
// undefined = chunk not loaded, null = chunk preloaded/prefetched
// Promise = chunk loading, 0 = chunk loaded
var installedChunks = {
  "index": 0
};
// The require function
function __webpack_require__(moduleId) {
    
	// Check if module is in cache
	if(installedModules[moduleId]) {
		return installedModules[moduleId].exports;
	}
	// Create a new module (and put it into the cache)
	var module = installedModules[moduleId] = {
		i: moduleId,
		l: false,
		exports: {}
	};
    
	// Execute the module function
	modules[moduleId].call(module.exports, module, module.exports, __webpack_require__);
    
	// Flag the module as loaded
	module.l = true;
    
	// Return the exports of the module
	return module.exports;
}

上述代码生命了两个变量 installedModules和installedChunks
installedModules用于存放已经加载的主入口的模块
installedChunks用于存放已加载异步的模块 key表示当前引入异步模块的编号 也就是文件名 value表示引入的状态 0表示已经加载 如果是个数组表示正在加载

我们看看__webpack_require__做了什么？
先判断了这个主模块是否已经加载过 如果加载过 就返回exports
如果是首次加载 将这个模块插入installedModules

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

这一步调用了主模块的代码 并且传入了module/module.exports/__webpack_require__三个参数
ok 到这里估计还是一头雾水 我们再回到立即执行函数的参数modules里 看看执行了什么

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(function (module, exports, __webpack_require__) {
  (async () => {
    const asyncAddWrapper = () => __webpack_require__.e(/*! import() */ 0).then(__webpack_require__.bind(null, /*! ./add */ "./src/add.js"))
  
    const { default: add } = await asyncAddWrapper()
    console.log(add(1, 0))
  })()
})()

可以看到 import关键字已经被编译成了__webpack_require__.e(0).then(webpack_require.bind(null, ‘./src/add.js’))

由此我们去找找__webpack_require__.e这个方法 如下:

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__webpack_require__.e = function requireEnsure(chunkId) {
	var promises = [];
    
    
	// JSONP chunk loading for javascript
    
	var installedChunkData = installedChunks[chunkId];
	if(installedChunkData !== 0) { // 0 means "already installed".
    
		// a Promise means "currently loading".
		if(installedChunkData) {
			promises.push(installedChunkData[2]);
		} else {
			// setup Promise in chunk cache
			var promise = new Promise(function(resolve, reject) {
				installedChunkData = installedChunks[chunkId] = [resolve, reject];
			});
			promises.push(installedChunkData[2] = promise); // installedChunkData = [resolve, reject, promise]
    
			// start chunk loading
			var script = document.createElement('script');
			var onScriptComplete;
    
			script.charset = 'utf-8';
			script.timeout = 120;
			if (__webpack_require__.nc) {
				script.setAttribute("nonce", __webpack_require__.nc);
			}
			script.src = jsonpScriptSrc(chunkId);
    
			// create error before stack unwound to get useful stacktrace later
			var error = new Error();
			onScriptComplete = function (event) {
				// avoid mem leaks in IE.
				script.onerror = script.onload = null;
				clearTimeout(timeout);
				var chunk = installedChunks[chunkId];
				if(chunk !== 0) {
					if(chunk) {
						var errorType = event && (event.type === 'load' ? 'missing' : event.type);
						var realSrc = event && event.target && event.target.src;
						error.message = 'Loading chunk ' + chunkId + ' failed.\n(' + errorType + ': ' + realSrc + ')';
						error.name = 'ChunkLoadError';
						error.type = errorType;
						error.request = realSrc;
						chunk[1](error);
					}
					installedChunks[chunkId] = undefined;
				}
			};
			var timeout = setTimeout(function(){
				onScriptComplete({ type: 'timeout', target: script });
			}, 120000);
			script.onerror = script.onload = onScriptComplete;
			document.head.appendChild(script);
		}
	}
	return Promise.all(promises);
}

入参chunkId代表的是异步模块的编号 这个方法主要是将插入的过程封装成promise数组
利用promise.all将异步引入的过程变成同步的方法
先通过installedChunks判断该异步模块是否是第一次被引入

  1. 如果是第一次被引入

    1.1 如果是正在引入的状态 直接将该模块插入时的promise放进promises数组

    2.2 如果还没引入过 声明一个promise 并将该promise的fulfilled、reject回调和promise本身赋值给installedChunks[chunkId] 并加入promises数组
    然后通过插入script标签的形式插入到页面上

再回到这步

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const asyncAddWrapper = () => __webpack_require__.e(/*! import() */ 0).then(__webpack_require__.bind(null, /*! ./add */ "./src/add.js"))

webpack_require.e作用是将需要异步引入的模块通过promise封装成同步的形式插入到页面 我们看一下打包异步模块生成的代码 0.js

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(window.webpackJsonp = window.webpackJsonp || []).push([0], {
  './src/add.js': (function (module, __webpack_exports__, __webpack_require__) {
    "use strict";
    __webpack_require__.r(__webpack_exports__);
    __webpack_require__.d(__webpack_exports__, "default", function() { return add; });
    function add (a, b) {
      return a + b
    }
  }),
})

上述讲到window.webpackJsonp.push方法被重写为webpackJsonpCallback 我们看一下这个方法

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function webpackJsonpCallback(data) {
 		var chunkIds = data[0];
 		var moreModules = data[1];


 		// add "moreModules" to the modules object,
 		// then flag all "chunkIds" as loaded and fire callback
 		var moduleId, chunkId, i = 0, resolves = [];
 		for(;i < chunkIds.length; i++) {
 			chunkId = chunkIds[i];
 			if(Object.prototype.hasOwnProperty.call(installedChunks, chunkId) && installedChunks[chunkId]) {
 				resolves.push(installedChunks[chunkId][0]); // installedChunks[chunkId][0] 为 resolve
 			}
 			installedChunks[chunkId] = 0;  // 设置为已加载
 		}
 		for(moduleId in moreModules) {
 			if(Object.prototype.hasOwnProperty.call(moreModules, moduleId)) {
 				modules[moduleId] = moreModules[moduleId];
 			}
 		}
 		if(parentJsonpFunction) parentJsonpFunction(data); // 将data push到window[webpackJsonp]里

 		while(resolves.length) {
 			resolves.shift()();   // 挨个执行resolve
 		}

 	}

这个方法接收的参数是一个二维数组 数组第一项是异步模块的编号集合 第二项是异步模块内容
异步代码被插入页面后 会自动执行webpackJsonpCallback方法

  1. 遍历本次插入的异步模块列表 如果该chunkId在installedChunks中 并且installedChunks[chunkId]不为0 说明这个异步模块出于未加载状态
    此时installedChunks[chunkId]的值为[resolve, reject, promise] 并将resolve插入resolves数组 最后通过while循环结束掉所有的promise 此时__webpack_require__.e执行完毕
  2. 遍历异步代码里的模块部分 放到modules做缓存 供热更新使用 parentJsonpFunction此时就是真正的window.webpackJsonp.push方法