项目构建相关 - 2. 彻底搞懂并实现webpack热更新原理 - 《Cute-FrontEnd》

HMR是什么
- 使用场景
配置使用HMR
HMR原理
debug服务端源码
- 服务端简易实现
- 服务端调试阶段
debug客户端源码
- 客户端简易实现
- 客户端调试阶段
问题
- 引用

原文地址：https://segmentfault.com/a/1190000020310371

HMR是什么
- 使用场景
配置使用HMR
HMR原理
debug服务端源码
- 服务端简易实现
- 服务端调试阶段
debug客户端源码
- 客户端简易实现
- 客户端调试阶段
问题
总结

HMR是什么
HMR即Hot Module Replacement是指当你对代码修改并保存后，webpack将会对代码进行重新打包，并将改动的模块发送到浏览器端，浏览器用新的模块替换掉旧的模块，去实现局部更新页面而非整体刷新页面。接下来将从使用到实现一版简易功能带领大家深入浅出HMR。
文章首发于@careteen/webpack-hmr，转载请注明来源即可。

使用场景

如上图所示，一个注册页面包含用户名、密码、邮箱三个必填输入框，以及一个提交按钮，当你在调试邮箱模块改动了代码时，没做任何处理情况下是会刷新整个页面，频繁的改动代码会浪费你大量时间去重新填写内容。预期是保留用户名、密码的输入内容，而只替换邮箱这一模块。这一诉求就需要借助webpack-dev-server的热模块更新功能。
相对于live reload整体刷新页面的方案，HMR的优点在于可以保存应用的状态，提高开发效率。

配置使用HMR

配置webpack
首先借助webpack搭建项目

初识化项目并导入依赖

mkdir webpack-hmr && cd webpack-hmr
npm i -y
npm i -S webpack webpack-cli webpack-dev-server html-webpack-plugin

配置文件webpack.config.js

const path = require('path')
const webpack = require('webpack')
const htmlWebpackPlugin = require('html-webpack-plugin')
module.exports = {
mode: 'development', // 开发模式不压缩代码，方便调试
entry: './src/index.js', // 入口文件
output: {
  path: path.join(__dirname, 'dist'),
  filename: 'main.js'
},
devServer: {
  contentBase: path.join(__dirname, 'dist')
},
plugins: [
  new htmlWebpackPlugin({
    template: './src/index.html',
    filename: 'index.html'
  })
]
}

新建src/index.html模板文件

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
<meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="ie=edge">
<title>Webpack Hot Module Replacement</title>
</head>
<body>
<div id="root"></div>
</body>
</html>

新建src/index.js入口文件编写简单逻辑

var root = document.getElementById('root')
function render () {
root.innerHTML = require('./content.js')
}
render()

新建依赖文件src/content.js导出字符供index渲染页面

var ret = 'Hello Webpack Hot Module Replacement'
module.exports = ret
// export default ret

配置package.json

"scripts": {
  "dev": "webpack-dev-server",
  "build": "webpack"
}

然后npm run dev即可启动项目
通过npm run build打包生成静态资源到dist目录

接下来先分析下dist目录中的文件

解析webpack打包后的文件内容

webpack自己实现的一套commonjs规范讲解
区分commonjs和esmodule

dist目录结构

.
├── index.html
└── main.js

其中`index.html`内容如下

<!-- ... -->
<div id="root"></div>
<script type="text/javascript" src="main.js"></script></body>
<!-- ... -->

使用html-webpack-plugin插件将入口文件及其依赖通过script标签引入

先对`main.js`内容去掉注释和无关内容进行分析

(function (modules) { // webpackBootstrap
  // ...
})
({
  "./src/content.js":
    (function (module, exports) {
      eval("var ret = 'Hello Webpack Hot Module Replacement'\n\nmodule.exports = ret\n// export default ret\n\n");
    }),
  "./src/index.js": (function (module, exports, __webpack_require__) {
    eval("var root = document.getElementById('root')\nfunction render () {\n  root.innerHTML = __webpack_require__(/*! ./content.js */ \"./src/content.js\")\n}\nrender()\n\n\n");
  })
});

可见webpack打包后会产出一个自执行函数，其参数为一个对象

"./src/content.js": (function (module, exports) {
  eval("...")
}

键为入口文件或依赖文件相对于根目录的相对路径，值则是一个函数，其中使用eval执行文件的内容字符。

再进入自执行函数体内，可见webpack自己实现了一套commonjs规范

(function (modules) {
// 模块缓存
var installedModules = {};
function __webpack_require__(moduleId) {
  // 判断是否有缓存
  if (installedModules[moduleId]) {
    return installedModules[moduleId].exports;
  }
  // 没有缓存则创建一个模块对象并将其放入缓存
  var module = installedModules[moduleId] = {
    i: moduleId,
    l: false, // 是否已加载
    exports: {}
  };
  // 执行模块函数
  modules[moduleId].call(module.exports, module, module.exports, __webpack_require__);
  // 将状态置为已加载
  module.l = true;
  // 返回模块对象
  return module.exports;
}
// ...
// 加载入口文件
return __webpack_require__(__webpack_require__.s = "./src/index.js");
})

如果对上面> commonjs规范感兴趣可以前往我的另一篇文章> 手摸手带你实现commonjs规范给出上面代码主要是先对webpack的产出文件混个眼熟，不要惧怕。其实任何一个不管多复杂的事物都是由更小更简单的东西组成，剖开它认识它爱上它。

配置HMR

接下来配置并感受一下热更新带来的便捷开发
webpack.config.js配置

// ...
devServer: {
  hot: true
}
// ...

./src/index.js配置

// ...
if (module.hot) {
module.hot.accept(['./content.js'], () => {
  render()
})
}

当更改./content.js的内容并保存时，可以看到页面没有刷新，但是内容已经被替换了。
这对提高开发效率意义重大。接下来将一层层剖开它，认识它的实现原理。

HMR原理

2. 彻底搞懂并实现webpack热更新原理 - 图2
如上图所示，右侧Server端使用webpack-dev-server去启动本地服务，内部实现主要使用了webpack、express、websocket。

使用express启动本地服务，当浏览器访问资源时对此做响应。
服务端和客户端使用websocket实现长连接
webpack监听源文件的变化，即当开发者保存文件时触发webpack的重新编译。
- 每次编译都会生成hash值、已改动模块的json文件、已改动模块代码的js文件
- 编译完成后通过socket向客户端推送当前编译的hash戳
客户端的websocket监听到有文件改动推送过来的hash戳，会和上一次对比
- 一致则走缓存
- 不一致则通过ajax和jsonp向服务端获取最新资源
使用内存文件系统去替换有修改的内容实现局部刷新

上图先只看个大概，下面将从服务端和客户端两个方面进行详细分析

debug服务端源码

2. 彻底搞懂并实现webpack热更新原理 - 图3
现在也只需要关注上图的右侧服务端部分，左侧可以暂时忽略。下面步骤主要是debug服务端源码分析其详细思路，也给出了代码所处的具体位置，感兴趣的可以先行定位到下面的代码处设置断点，然后观察数据的变化情况。也可以先跳过阅读此步骤。

启动webpack-dev-server服务器，源代码地址@webpack-dev-server/webpack-dev-server.js#L173
创建webpack实例，源代码地址@webpack-dev-server/webpack-dev-server.js#L89
创建Server服务器，源代码地址@webpack-dev-server/webpack-dev-server.js#L107
添加webpack的done事件回调，源代码地址@webpack-dev-server/Server.js#L122
1. 编译完成向客户端发送消息，源代码地址@webpack-dev-server/Server.js#L184
创建express应用app，源代码地址@webpack-dev-server/Server.js#L123
设置文件系统为内存文件系统，源代码地址@webpack-dev-middleware/fs.js#L115
添加webpack-dev-middleware中间件，源代码地址@webpack-dev-server/Server.js#L125
1. 中间件负责返回生成的文件，源代码地址@webpack-dev-middleware/middleware.js#L20
启动webpack编译，源代码地址@webpack-dev-middleware/index.js#L51
创建http服务器并启动服务，源代码地址@webpack-dev-server/Server.js#L135
使用sockjs在浏览器端和服务端之间建立一个 websocket 长连接，源代码地址@webpack-dev-server/Server.js#L745
1. 创建socket服务器，源代码地址@webpack-dev-server/SockJSServer.js#L34
  服务端简易实现
  上面是我通过debug得出dev-server运行流程比较核心的几个点，下面将其抽象整合到一个文件中。
  启动webpack-dev-server服务器
  先导入所有依赖
```
const path = require('path') // 解析文件路径
const express = require('express') // 启动本地服务
const mime = require('mime') // 获取文件类型 实现一个静态服务器
const webpack = require('webpack') // 读取配置文件进行打包
const MemoryFileSystem = require('memory-fs') // 使用内存文件系统更快，文件生成在内存中而非真实文件
const config = require('./webpack.config') // 获取webpack配置文件
```
  创建webpack实例
```
const compiler = webpack(config)
```
  compiler代表整个webpack编译任务，全局只有一个
  创建Server服务器
```
class Server {
constructor(compiler) {
this.compiler = compiler
}
listen(port) {
this.server.listen(port, () => {
console.log(`服务器已经在${port}端口上启动了`)
})
}
}
let server = new Server(compiler)
server.listen(8000)
```
  在后面是通过express来当启动服务的
  添加webpack的done事件回调
```
constructor(compiler) {
let sockets = []
let lasthash
compiler.hooks.done.tap('webpack-dev-server', (stats) => {
lasthash = stats.hash
// 每当新一个编译完成后都会向客户端发送消息
sockets.forEach(socket => {
  socket.emit('hash', stats.hash) // 先向客户端发送最新的hash值
  socket.emit('ok') // 再向客户端发送一个ok
})
})
}
```
  webpack编译后提供提供了一系列钩子函数，以供插件能访问到它的各个生命周期节点，并对其打包内容做修改。compiler.hooks.done则是插件能修改其内容的最后一个节点。
  编译完成通过socket向客户端发送消息，推送每次编译产生的hash。另外如果是热更新的话，还会产出二个补丁文件，里面描述了从上一次结果到这一次结果都有哪些chunk和模块发生了变化。
  使用let sockets = []数组去存放当打开了多个Tab时每个Tab的socket实例。
  创建express应用app
```
let app = new express()
```
  设置文件系统为内存文件系统
```
let fs = new MemoryFileSystem()
```
  使用MemoryFileSystem将compiler的产出文件打包到内存中。
  添加webpack-dev-middleware中间件
```
function middleware(req, res, next) {
if (req.url === '/favicon.ico') {
return res.sendStatus(404)
}
// /index.html   dist/index.html
let filename = path.join(config.output.path, req.url.slice(1))
let stat = fs.statSync(filename)
if (stat.isFile()) { // 判断是否存在这个文件,如果在的话直接把这个读出来发给浏览器
let content = fs.readFileSync(filename)
let contentType = mime.getType(filename)
res.setHeader('Content-Type', contentType)
res.statusCode = res.statusCode || 200
res.send(content)
} else {
return res.sendStatus(404)
}
}
app.use(middleware)
```
  使用expres启动了本地开发服务后，使用中间件去为其构造一个静态服务器，并使用了内存文件系统，使读取文件后存放到内存中，提高读写效率，最终返回生成的文件。
  启动webpack编译
```
compiler.watch({}, err => {
console.log('又一次编译任务成功完成了')
})
```
  以监控的模式启动一次webpack编译，当编译成功之后执行回调
  创建http服务器并启动服务
```
constructor(compiler) {
// ...
this.server = require('http').createServer(app)
// ...
}
listen(port) {
this.server.listen(port, () => {
console.log(`服务器已经在${port}端口上启动了`)
})
}
```
  使用sockjs在浏览器端和服务端之间建立一个 websocket 长连接
```
constructor(compiler) {
// ...
this.server = require('http').createServer(app)
let io = require('socket.io')(this.server)
io.on('connection', (socket) => {
sockets.push(socket)
socket.emit('hash', lastHash)
socket.emit('ok')
})
}
```
  启动一个 websocket服务器，然后等待连接来到，连接到来之后存进sockets池
  当有文件改动，webpack重新编译时，向客户端推送hash和ok两个事件
  服务端调试阶段
  感兴趣的可以根据上面debug服务端源码所带的源码位置，并在浏览器的调试模式下设置断点查看每个阶段的值。
```
node dev-server.js
```
  使用我们自己编译的dev-server.js启动服务，可看到页面可以正常展示，但还没有实现热更新。
  下面将调式客户端的源代码分析其实现流程。
  debug客户端源码
  
  现在也只需要关注上图的左侧客户端部分，右侧可以暂时忽略。下面步骤主要是debug客户端源码分析其详细思路，也给出了代码所处的具体位置，感兴趣的可以先行定位到下面的代码处设置断点，然后观察数据的变化情况。也可以先跳过阅读此步骤。
  debug客户端源码分析其详细思路
webpack-dev-server/client端会监听到此hash消息，源代码地址@webpack-dev-server/index.js#L54
客户端收到ok的消息后会执行reloadApp方法进行更新，源代码地址index.js#L101
在reloadApp中会进行判断，是否支持热更新，如果支持的话发射webpackHotUpdate事件，如果不支持则直接刷新浏览器，源代码地址reloadApp.js#L7
在webpack/hot/dev-server.js会监听webpackHotUpdate事件，源代码地址dev-server.js#L55
在check方法里会调用module.hot.check方法，源代码地址dev-server.js#L13
HotModuleReplacement.runtime请求Manifest，源代码地址HotModuleReplacement.runtime.js#L180
它通过调用 JsonpMainTemplate.runtime的hotDownloadManifest方法，源代码地址JsonpMainTemplate.runtime.js#L23
调用JsonpMainTemplate.runtime的hotDownloadUpdateChunk方法通过JSONP请求获取到最新的模块代码，源代码地址JsonpMainTemplate.runtime.js#L14
补丁JS取回来后会调用JsonpMainTemplate.runtime.js的webpackHotUpdate方法，源代码地址JsonpMainTemplate.runtime.js#L8
然后会调用HotModuleReplacement.runtime.js的hotAddUpdateChunk方法动态更新模块代码，源代码地址HotModuleReplacement.runtime.js#L222

然后调用hotApply方法进行热更新，源代码地址HotModuleReplacement.runtime.js#L257、HotModuleReplacement.runtime.js#L278

客户端简易实现

上面是我通过debug得出dev-server运行流程比较核心的几个点，下面将其抽象整合成一个文件。

webpack-dev-server/client端会监听到此hash消息

在开发客户端功能之前，需要在src/index.html中引入socket.io

<script src="/socket.io/socket.io.js"></script>

下面连接socket并接受消息

let socket = io('/')
socket.on('connect', onConnected)
const onConnected = () => {
console.log('客户端连接成功')
}
let hotCurrentHash // lastHash 上一次 hash值 
let currentHash // 这一次的hash值
socket.on('hash', (hash) => {
currentHash = hash
})

将服务端webpack每次编译所产生hash进行缓存

客户端收到ok的消息后会执行reloadApp方法进行更新

socket.on('ok', () => {
reloadApp(true)
})

reloadApp中判断是否支持热更新

// 当收到ok事件后，会重新刷新app
function reloadApp(hot) {
if (hot) { // 如果hot为true 走热更新的逻辑
 hotEmitter.emit('webpackHotUpdate')
} else { // 如果不支持热更新，则直接重新加载
 window.location.reload()
}
}

在reloadApp中会进行判断，是否支持热更新，如果支持的话发射webpackHotUpdate事件，如果不支持则直接刷新浏览器。

在webpack/hot/dev-server.js会监听webpackHotUpdate事件

首先需要一个发布订阅去绑定事件并在合适的时机触发。

class Emitter {
constructor() {
 this.listeners = {}
}
on(type, listener) {
 this.listeners[type] = listener
}
emit(type) {
 this.listeners[type] && this.listeners[type]()
}
}
let hotEmitter = new Emitter()
hotEmitter.on('webpackHotUpdate', () => {
if (!hotCurrentHash || hotCurrentHash == currentHash) {
 return hotCurrentHash = currentHash
}
hotCheck()
})

会判断是否为第一次进入页面和代码是否有更新。上面的发布订阅较为简单，且只支持先发布后订阅功能。对于一些较为复杂的场景可能需要先订阅后发布，此时可以移步> @careteen/event-emitter。其实现原理也挺简单，需要维护一个离线事件栈存放还没发布就订阅的事件，等到订阅时可以取出所有事件执行。

在check方法里会调用module.hot.check方法

function hotCheck() {
hotDownloadManifest().then(update => {
 let chunkIds = Object.keys(update.c)
 chunkIds.forEach(chunkId => {
   hotDownloadUpdateChunk(chunkId)
 })
})
}

上面也提到过webpack每次编译都会产生hash值、已改动模块的json文件、已改动模块代码的js文件，
此时先使用ajax请求Manifest即服务器这一次编译相对于上一次编译改变了哪些module和chunk。
然后再通过jsonp获取这些已改动的module和chunk的代码。

调用hotDownloadManifest方法

function hotDownloadManifest() {
return new Promise(function (resolve) {
 let request = new XMLHttpRequest()
 //hot-update.json文件里存放着从上一次编译到这一次编译 取到差异
 let requestPath = '/' + hotCurrentHash + ".hot-update.json"
 request.open('GET', requestPath, true)
 request.onreadystatechange = function () {
   if (request.readyState === 4) {
     let update = JSON.parse(request.responseText)
     resolve(update)
   }
 }
 request.send()
})
}

调用hotDownloadUpdateChunk方法通过JSONP请求获取到最新的模块代码

function hotDownloadUpdateChunk(chunkId) {
let script = document.createElement('script')
script.charset = 'utf-8'
// /main.xxxx.hot-update.js
script.src = '/' + chunkId + "." + hotCurrentHash + ".hot-update.js"
document.head.appendChild(script)
}

这里解释下为什么使用JSONP获取而不直接利用socket获取最新代码？主要是因为JSONP获取的代码可以直接执行。

调用webpackHotUpdate方法

当客户端把最新的代码拉到浏览之后

window.webpackHotUpdate = function (chunkId, moreModules) {
// 循环新拉来的模块
for (let moduleId in moreModules) {
 // 从模块缓存中取到老的模块定义
 let oldModule = __webpack_require__.c[moduleId]
 // parents哪些模块引用这个模块 children这个模块引用了哪些模块
 // parents=['./src/index.js']
 let {
   parents,
   children
 } = oldModule
 // 更新缓存为最新代码 缓存进行更新
 let module = __webpack_require__.c[moduleId] = {
   i: moduleId,
   l: false,
   exports: {},
   parents,
   children,
   hot: window.hotCreateModule(moduleId)
 }
 moreModules[moduleId].call(module.exports, module, module.exports, __webpack_require__)
 module.l = true // 状态变为加载就是给module.exports 赋值了
 parents.forEach(parent => {
   // parents=['./src/index.js']
   let parentModule = __webpack_require__.c[parent]
   // _acceptedDependencies={'./src/title.js',render}
   parentModule && parentModule.hot && parentModule.hot._acceptedDependencies[moduleId] && parentModule.hot._acceptedDependencies[moduleId]()
 })
 hotCurrentHash = currentHash
}
}

hotCreateModule的实现

实现我们可以在业务代码中定义需要热更新的模块以及回调函数，将其存放在hot._acceptedDependencies中。

window.hotCreateModule = function () {
let hot = {
 _acceptedDependencies: {},
 dispose() {
   // 销毁老的元素
 },
 accept: function (deps, callback) {
   for (let i = 0; i < deps.length; i++) {
     // hot._acceptedDependencies={'./title': render}
     hot._acceptedDependencies[deps[i]] = callback
   }
 }
}
return hot
}

然后在webpackHotUpdate中进行调用

parents.forEach(parent => {
   // parents=['./src/index.js']
   let parentModule = __webpack_require__.c[parent]
   // _acceptedDependencies={'./src/title.js',render}
   parentModule && parentModule.hot && parentModule.hot._acceptedDependencies[moduleId] && parentModule.hot._acceptedDependencies[moduleId]()
 })

最后调用hotApply方法进行热更新

客户端调试阶段

经过上述实现了一个基本版的HMR，可更改代码保存的同时查看浏览器并非整体刷新，而是局部更新代码进而更新视图。在涉及到大量表单的需求时大大提高了开发效率。

问题

如何实现commonjs规范？感兴趣的可前往> debug CommonJs规范了解其实现原理。
webpack实现流程以及各个生命周期的作用是什么？ webpack主要借助了> tapable这个库所提供的一系列同步/异步钩子函数贯穿整个生命周期。> 基于此我实现了一版简易的> webpack，源码100+行，食用时伴着注释很容易消化，感兴趣的可前往看个思路。
发布订阅的使用和实现，并且如何实现一个可先订阅后发布的机制？上面也提到需要使用到发布订阅模式，且只支持先发布后订阅功能。对于一些较为复杂的场景可能需要先订阅后发布，此时可以移步> @careteen/event-emitter。其实现原理也挺简单，需要维护一个离线事件栈存放还没发布就订阅的事件，等到订阅时可以取出所有事件执行。
为什么使用JSONP而不用socke通信获取更新过的代码？因为通过socket通信获取的是一串字符串需要再做处理。而通过> JSONP获取的代码可以直接执行。

引用
珠峰架构课
模块热替换 - webpack官网

2. 彻底搞懂并实现webpack热更新原理

HMR是什么

使用场景

配置使用HMR

配置webpack

解析webpack打包后的文件内容

其中index.html内容如下

先对main.js内容去掉注释和无关内容进行分析

配置HMR

HMR原理

debug服务端源码

服务端简易实现

启动webpack-dev-server服务器

创建webpack实例

创建Server服务器

添加webpack的done事件回调

创建express应用app

设置文件系统为内存文件系统

添加webpack-dev-middleware中间件

启动webpack编译

创建http服务器并启动服务

使用sockjs在浏览器端和服务端之间建立一个 websocket 长连接

服务端调试阶段

debug客户端源码