Vite介绍及实现原理

King_9607252023-10-24 16:28

Vite介绍及实现原理

一、Vite简介

1.1、什么是Vite

Vite是一种新型的前端构建工具，它能显著改善前端开发体验。

Vite由两个主要部分组成：

  • 一个开发服务器，它基于 原生 ES 模块(ESM)，提供了 丰富的内建功能，如速度快到惊人的 模块热更新（HMR）。
    ESM：ESM是浏览器支持的一种模块化方案，允许在浏览器实现模块化。ES6之前，JS一直没有自己的模块体系。但是ES6引入了ESM，到此，JS终于有了自己的模块体系。
    HMR：全称 Hot Module Replacement，模块热更新，它能够在保持页面状态的情况下动态替换资源模块，提供丝滑顺畅的 Web 页面开发体验。

  • 一套构建指令，它使用 Rollup 打包你的代码，并且它是预配置的，可输出用于生产环境的高度优化过的静态资源(打包后的体积更小)。
    Rollup：基于ES6的模块打包工具，打包文件小且干净，执行效率更高，更专注于JS打包，同时支持 Tree-shaking。
    Tree-shaking：前端中的 tree-shaking 可以理解为通过工具"摇"我们的 JS 文件，将其中用不到的代码"摇"掉，是一个性能优化的范畴。具体来说，在 webpack 项目中，有一个入口文件，相当于一棵树的主干，入口文件有很多依赖的模块，相当于树枝。实际情况中，虽然依赖了某个模块，但其实只使用其中的某些功能。通过 tree-shaking，将没有使用的模块 code 摇掉，这样来达到删除无用代码的目的。

Vite作为一个基于浏览器原生ESM的构建工具，它省略了开发环境的打包过程，利用浏览器去解析imports，在服务端按需编译返回。同时，在开发环境拥有速度快到惊人的模块热更新，且热更新的速度不会随着模块增多而变慢。因此，使用Vite进行开发，至少会比Webpack快10倍左右。

1.2 、Vite的主要特性

  • Instant Server Start ------ 即时服务启动
  • Lightning Fast HMR ------ 闪电般快速的热更新
  • Rich Features ------ 丰富的功能
  • Optimized Build ------ 经过优化的构建
    ...

1.3、 为什么要使用Vite

  • 开发环境⚡️速度的提升
    使用 JavaScript 开发的工具通常需要很长的时间才能启动开发服务器，且这个启动时间与代码量、代码复杂度正相关。即使使用HMR，文件修改后的效果也要几秒钟才能在浏览器中反应出来，代表如Webpack。那么Vite是如何解决如Webpack这样的构建工具一样，在复杂、多模块项目开发中启动慢、HMR慢的问题呢？
    我们详细对比了开发环境中的Vite和Webpack，发现主要有如下不同：
Webpack Vite
先打包生成bundle(经过Webpack打包后的静态资源文件)，再启动开发服务器 先启动开发服务器，利用新一代浏览器的ESM能力，无需打包，直接请求所需模块并实时编译
HMR时需要把改动模块及相关依赖全部编译 HMR时只需让浏览器重新请求该模块，同时利用浏览器的缓存（源码模块协商缓存，依赖模块强缓存）来优化请求

因此，针对开发环境中的启动慢问题，Vite开发环境冷启动无需打包，无需分析模块之间的依赖，同时也无需在启动开发服务器前进行编译，启动时还会使用 esbuild预构建依赖 来进行预构建。

而Webpack 启动后会做一堆事情，经历一条很长的编译打包链条，从入口开始需要逐步经历语法解析、依赖收集、代码转译、打包合并、代码优化，最终将高版本的、离散的源码编译打包成低版本、高兼容性的产物代码，这可满满都是 CPU、IO 操作啊，在 Node 运行时下性能必然是有问题。

针对HMR慢，即使只有很小的改动，Webpack依然需要构建完整的模块依赖图，并根据依赖图来进行转换。而Vite利用了ESM和浏览器缓存技术，更新速度与项目复杂度无关。可以看到，Vite构建工具，在开发环境启动时只需要启动两个Server，一个用于页面加载，一个用于HMR的Websocket。当浏览器发出原生的ESM请求，Server收到请求只需要编译当前文件后返回给浏览器，不需要管理依赖。


  • 使用简单，开箱即用
    相比Webpack需要对entry、loader、plugin等进行诸多配置，Vite的使用可谓是相当简单了。只需执行初始化命令，就可以得到一个预设好的开发环境，开箱即获得一堆功能，包括：CSS预处理、html预处理、异步加载、分包、压缩、HMR等。他只是暴露了极少数的配置项和plugin接口，不会像Webpack一样需要了解庞大的loader、plugin生态，灵活适中、复杂度适中。适合前端新手。

二、Vite的实现原理

Vite 的基本实现原理，就是启动一个 koa 服务器拦截由浏览器请求 ESM的请求。通过请求的路径找到目录下对应的文件做一定的处理最终以 ESM的格式返回给客户端。

  • Koa是一个基于Node.js的Web框架，它提供了一种更小巧、更高效的方式来构建Web应用程序。

2.1、依赖处理

Vite 通过在一开始将应用中的模块区分为 依赖 和 源码 两类，改进了开发服务器启动时间。依赖 大多为在开发时不会变动的纯 JavaScript。

  • 依赖解析
    以 Vite 官方 demo 为例，当我们请求 localhost:3000 时，Vite 默认返回 localhost:3000/index.html 的代码。而后发送请求 src/main.js。
    main.js 代码如下：
js 复制代码 
import { createApp } from 'vue'
import App from './App.vue'
import './index.css'

createApp(App).mount('#app')

可以观察到浏览器请求 vue.js 时， 请求路径是 @modules/vue.js。在 Vite 中约定若 path 的请求路径满足 /^\/@modules\// 格式时，被认为是一个 node_modules 模块。

首先正则匹配请求路径，如果是/@modules开头就进行后续处理，否则就跳过。若是，会设置响应类型为js，读取真实模块路径内容，返回给客户端（即浏览器）。

客户端注入本质上是创建一个script标签（type='module'），然后将其插入到head中，这样客户端在解析html是就可以执行代码了。

  • 依赖预构建

    Vite 将有许多内部模块的 ESM 依赖关系转换为单个模块，以提高后续页面加载性能。

    Vite使用esbuild在初次启动开发服务器前把检测到的依赖进行预构建。Vite 基于ESM，在使用某些模块时，由于模块依赖了另一些模块，依赖的模块又基于另一些模块。会出现页面初始化时一次发送数百个模块请求的情况。

    以 lodash-es 为例，代码中以 import { debounce } from 'lodash' 导入一个命名函数时候，并不是只下载包含这个函数的文件，而是有一个依赖图。

    可以看到一共发送了651个请求。一共花费1.53s。

    Vite 为了优化这个情况，利用esbuild在启动的时候预先把debounce用到的所有内部模块全部打包成一个bundle，这样就浏览器在请求debounce时，便只需要发送一次请求了。

    可以看到预构建后，lodash-es只发送了1个请求。

2.2、静态资源加载

当请求的路径符合 imageRE, mediaRE, fontsRE 或 JSON 格式，会被认为是一个静态资源。静态资源将处理成ESM模块返回。

js 复制代码 
const imageRE = /\.(png|jpe?g|gif|svg|ico|webp)(\?.*)?$/
const mediaRE = /\.(mp4|webm|ogg|mp3|wav|flac|aac)(\?.*)?$/
const fontsRE = /\.(woff2?|eot|ttf|otf)(\?.*)?$/i

2.3、vue文件缓存

当 Vite 遇到一个 .vue 后缀的文件时。由于 .vue 模板文件的特殊性，它被拆分成 template, css, script 模块三个模块进行分别处理。最后会对 script, template, css 发送多个请求获取。

如上图中请求 App.vue 获取script 代码 , App.vue?type=template 获取 template, App.vue?type=style。这些代码都被插入在 App.vue 返回的代码中。

2.4、 js/ts处理

Vite使用esbuild将ts转译到js，约是tsc速度的20～30倍，同时HMR更新反应到浏览器的时间会小于50ms。但是，由于esbuild转换ts到js对于类型操作仅仅是擦除，所以完全保证不了类型正确，因此需要额外校验类型，比如使用tsc --noEmit。

  • tsc是TypeScript为我们提供的一个命令行工具（CLI）。

将ts转换成js后，浏览器便可以利用ESM直接拿到js资源。

三、热更新原理

Vite 的热更新原理，其实就是在客户端与服务端建立了一个 websocket 连接，当代码被修改时，服务端发送消息通知客户端去请求修改模块的代码，完成热更新。

  • 服务端：服务端做的就是监听代码文件的改变，在合适的时机向客户端发送 websocket 信息通知客户端去请求新的模块代码。
  • 客户端（浏览器）：Vite 中客户端的 websocket 相关代码在处理 html 中时被写入代码中。可以看到在处理 html 时，vite/client 的相关代码已经被插入。
js 复制代码 
export const clientPublicPath = `/vite/client`
const devInjectionCode = `\n<script type="module">import "${clientPublicPath}"</script>\n`
async function rewriteHtml(importer: string, html: string) {
  return injectScriptToHtml(html, devInjectionCode)
}

当request.path 路径是 /vite/client 时，请求获取已经提前写好的关于 websocket 的代码。因此在客户端中我们创建了一个 websocket 服务并与服务端建立了连接。

Vite 会接受到来自客户端的消息。通过不同的消息触发一些事件。做到浏览器端的即时热模块更换（热更新）。包括 connect、vue-reload、vue-rerender 等事件，分别触发组件vue 的重新加载，render等。

js 复制代码 
// Listen for messages
socket.addEventListener('message', async ({ data }) => {
  const payload = JSON.parse(data) as HMRPayload | MultiUpdatePayload
  if (payload.type === 'multi') {
    payload.updates.forEach(handleMessage)
  } else {
    handleMessage(payload)
  }
})

async function handleMessage(payload: HMRPayload) {
  const { path, changeSrcPath, timestamp } = payload as UpdatePayload
  console.log(path)
  switch (payload.type) {
    case 'connected':
      console.log(`[vite] connected.`)
      break
    case 'vue-reload':
      queueUpdate(
        import(`${path}?t=${timestamp}`)
          .catch((err) => warnFailedFetch(err, path))
          .then((m) => () => {
            __VUE_HMR_RUNTIME__.reload(path, m.default)
            console.log(`[vite] ${path} reloaded.`)
          })
      )
      break
    case 'vue-rerender':
      const templatePath = `${path}?type=template`
      import(`${templatePath}&t=${timestamp}`).then((m) => {
        __VUE_HMR_RUNTIME__.rerender(path, m.render)
        console.log(`[vite] ${path} template updated.`)
      })
      break
    case 'style-update':
      // check if this is referenced in html via <link>
      const el = document.querySelector(`link[href*='${path}']`)
      if (el) {
        el.setAttribute(
          'href',
          `${path}${path.includes('?') ? '&' : '?'}t=${timestamp}`
        )
        break
      }
      const importQuery = path.includes('?') ? '&import' : '?import'
      await import(`${path}${importQuery}&t=${timestamp}`)
      console.log(`[vite] ${path} updated.`)
      break
    case 'js-update':
      queueUpdate(updateModule(path, changeSrcPath, timestamp))
      break
    case 'custom':
      const cbs = customUpdateMap.get(payload.id)
      if (cbs) {
        cbs.forEach((cb) => cb(payload.customData))
      }
      break
    case 'full-reload':
      if (path.endsWith('.html')) {
        // if html file is edited, only reload the page if the browser is
        // currently on that page.
        const pagePath = location.pathname
        if (
          pagePath === path ||
          (pagePath.endsWith('/') && pagePath + 'index.html' === path)
        ) {
          location.reload()
        }
        return
      } else {
       location.reload()
      }
  }
}

四、vite基本使用

4.1、安装

兼容性注意

Vite 需要 Node.js 版本 >= 12.0.0。

bash 复制代码 
$ npm init vite@latest

4.2、搭建项目

bash 复制代码 
# npm 7+, 需要额外的双横线：
npm init vite@latest my-vue-app -- --template vue
# vite+ts
npm init vite@latest my-vue-app -- --template vue-ts

Vite 官方对 Vue 的支持只针对于Vue3.x 版本，而对于 Vue2.x 是不支持的。使 Vite 支持 Vue2.x，是需要安装插件来实现。

https://www.vitejs.net

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