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『Webpack系列』—— 路由懒加载的原理

前言

说起路由懒加载，大家很快就知道怎么实现它，但是问到路由懒加载的原理，怕有一部分小伙伴是一头雾水了吧。下面带大家一起去理解路由懒加载的原理。

路由懒加载也可以叫做路由组件懒加载，最常用的是通过import()来实现它。

function load(component) {
    return () => import(`views/${component}`)
}

然后通过Webpack编译打包后，会把每个路由组件的代码分割成一一个js文件，初始化时不会加载这些js文件，只当激活路由组件才会去加载对应的js文件。

在这里先不管Webpack是怎么按路由组件分割代码，只管在Webpack编译后，怎么实现按需加载对应的路由组件js文件。

一、准备工作

1、搭建项目

想要理解路由懒加载的原理，建议从最简单的项目开始，用Vue Cli3搭建一个项目，其中只包含一个路由组件。在main.js只引入vue-router，其它统统不要。

main.js

import Vue from 'vue';
import App from './App.vue';
import Router from 'vue-router';
Vue.use(Router);
//路由懒加载
function load(component) {
    return () => import(`views/${component}`)
}
// 路由配置
const router = new Router({
    mode: 'history',
    base: process.env.BASE_URL,
    routes: [
        {
            path: '/',
            name: 'home',
            component: load('Home'),
            meta: {
                title: '首页'
            }
        },
    ]
});
new Vue({
    router,
    render: h => h(App)
}).$mount('#app')

views/Home.vue

<template>
{{tip}}
</template>

export default {
    data(){
        return {
            tip:'欢迎使用Vue项目'
        }
    }
}

2、webpackChunkName

利用webpackChunkName，使编译打包后的js文件名字能和路由组件一一对应,修改一下load函数。

function load(component) {
    return () => import(/* webpackChunkName: "[request]" */ `views/${component}`)
}

3、去掉代码压缩混淆

去掉代码压缩混淆，便于我们阅读编译打包后的代码。在vue.config.js中配置

module.exports={
    chainWebpack:config => {
        config.optimization.minimize(false);
    },
}

4、npm run build

执行命令npm run build，编译打包后的dist文件结构如下所示

其中Home.67f3cd34.js就是路由组件Home.vue编译打包后对应的js文件。

二、分析index.html

从上面我们可以看到，先用link定义Home.js、app.js、chunk-vendors.js这些资源和web客户端的关系。

  • ref=preload：告诉浏览器这个资源要给我提前加载。
  • rel=prefetch：告诉浏览器这个资源空闲的时候给我加载一下。
  • as=script：告诉浏览器这个资源是script，提升加载的优先级。

然后在body里面加载了chunk-vendors.js、app.js这两个js资源。可以看出web客户端初始化时候就加载了这个两个js资源。

三、分析chunk-vendors.js

chunk-vendors.js可以称为项目公共模块集合，代码精简后如下所示，

(window["webpackJsonp"] = window["webpackJsonp"] || []).push([["chunk-vendors"],{
    "01f9":(function(module,exports,__webpack_require__){
        ...//省略
    })
    ...//省略
}])

从代码中可以看出，执行chunk-vendors.js，仅仅把下面这个数组push到window["webpackJsonp"]中，而数组第二项是个对象，对象的每个value值是一个函数表达式，不会执行。就这样结束了，当然不是，我们带着window["webpackJsonp"]去app.js中找找。

四、分析app.js

app.js可以称为项目的入口文件。

app.js里面是一个自执行函数，通过搜索window["webpackJsonp"]可以找到如下相关代码。

(function(modules){
    //省略...
    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;
    //省略...
}({
    0:(function(module, exports, __webpack_require__) {
        module.exports = __webpack_require__("56d7");
    })
    //省略...
}))
  • 先把window["webpackJsonp"]赋值给jsonpArray。
  • 把jsonpArray的push方法赋值给oldJsonpFunction。
  • 用webpackJsonpCallback函数拦截jsopArray的push方法，也就是说调用window["webpackJsonp"]的push方法都会执行webpackJsonpCallback函数。
  • 将jsonpArray浅拷贝一下再赋值给jsonpArray。
  • 因为执行chunk-vendors.js中的window["webpackJsonp"].push时push方法还未被webpackJsonpCallback函数拦截，所以要循环jsonpArray，将每项作为参数传入webpackJsonpCallback函数并调用。
  • 将jsonpArray的push方法再赋值给parentJsonpFunction。

1、webpackJsonpCallback函数

接下来我们看一下webpackJsonpCallback这个函数。

(function(modules){
    function webpackJsonpCallback(data) {
        var chunkIds = data[0];
        var moreModules = data[1];
        var executeModules = data[2];
        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;
        }
        for (moduleId in moreModules) {
            if (Object.prototype.hasOwnProperty.call(moreModules, moduleId)) {
                modules[moduleId] = moreModules[moduleId];
            }
        }
        if (parentJsonpFunction) parentJsonpFunction(data);
        while (resolves.length) {
            resolves.shift()();
        }
        deferredModules.push.apply(deferredModules, executeModules || []);
        return checkDeferredModules();
    };
    var installedChunks = {
        "app": 0
    };
    //省略...
}({
    0:(function(module, exports, __webpack_require__) {
        module.exports = __webpack_require__("56d7");
    })
    //省略...
}))

想知道webpackJsonpCallback函数有什么作用，要先弄明白modules、installedChunks、deferredModules这三个变量的作用。

  • module是指任意的代码块，chunk是webpack处理过程中被分组的module的合集。
  • modules缓存所有的module（代码块），调用modules中的module就可以执行里面的代码。
  • installedChunks缓存所有chunk的加载状态，如果installedChunks[chunk]为0，代表chunk已经加载完毕。
  • deferredModules中每项也是一个数组，例如[module,chunk1,chunk2,chunk3],其作用是如果要执行module，必须在chunk1、chunk2、chunk3都加载完毕后才能执行。

if (parentJsonpFunction) parentJsonpFunction(data)这句代码在多入口项目中才有作用，在前面提到过jsonpArray的push方法被赋值给parentJsonpFunction，调用parentJsonpFunction是真正把chunk中push方法中的参数push到window["webpackJsonp"]这个数组中。

比如说现在项目有两个入口，app.js和app1.js，app.js中缓存一些module，在app1.js就可以通过window["webpackJsonp"]来调用这些module，调用代码如下。

for (var i = 0; i < jsonpArray.length; i++) webpackJsonpCallback(jsonpArray[i]);

再来理解webpackJsonpCallback函数是不是清楚了很多，接下来看一下checkDeferredModules这个函数。

2、checkDeferredModules函数

var deferredModules = [];
var installedChunks = {
    "app": 0
}
function checkDeferredModules() {
    var result;
    for (var i = 0; i < deferredModules.length; i++) {
        var deferredModule = deferredModules[i];
        var fulfilled = true;
        for (var j = 1; j < deferredModule.length; j++) {
            var depId = deferredModule[j];
            if (installedChunks[depId] !== 0) fulfilled = false;
        }
        if (fulfilled) {
            deferredModules.splice(i--, 1);
            result = __webpack_require__(__webpack_require__.s = deferredModule[0]);
        }
    }
    return result;
}
  • 循环deferredModules，创建变量fulfilled表示deferredModule中的chunk加载情况，true表示全部加载完毕，false表示未全部加载完毕。
  • 从j=1开始循环deferredModule中的chunk，因为deferredModule[0]是module，如果installedChunks[chunk]!==0，则这个chunk未加载完毕，把变量fulfilled设置为false。循环结束后返回result。
  • 经循环deferredModule中的chunk并判断chunk的加载状态后，fulfilled还是为true，则调用__webpack_require__函数，将deferredModule[0]（module）作为参数传入执行。
  • deferredModules.splice(i--, 1),删除满足条件的deferredModule，并将i减一，其中i--是先使用i，然后在减一。

因为在webpackJsonpCallback函数中deferredModules为[]，所以回到主体函数继续往下看。

deferredModules.push([0, "chunk-vendors"]);
return checkDeferredModules();

按上面逻辑分析后，会执行__webpack_require__(0),那么来看一下__webpack_require__这个函数。

3、__webpack_require__函数

var installedModules = {};
function __webpack_require__(moduleId) {
    if (installedModules[moduleId]) {
        return installedModules[moduleId].exports;
    }
    var module = installedModules[moduleId] = {
        i: moduleId,
        l: false,
        exports: {}
    };
    modules[moduleId].call(module.exports, module, module.exports, __webpack_require__);
    module.l = true;
    return module.exports;
}

从代码可知__webpack_require__就是一个执行module的方法。

  • installedModules用来缓存module的执行状态。
  • 通过moduleId在modules（在webpackJsonpCallback函数中缓存所有module的集合）获取对应的module用call方法执行。
  • 将执行结果赋值到module.exports并返回。

所以执行__webpack_require__(0),其实就是执行下面的代码。

(function (module, exports, __webpack_require__) {
    module.exports = __webpack_require__("56d7");
}),

在里面又用__webpack_require__执行id为56d7的module，我们找到对应的module继续看，看一下里面关键的代码片段。

function load(component) {
    return function () {
        return __webpack_require__("9dac")("./".concat(component));
    };
}
var routes = [{
    path: '/',
    name: 'home',
    component: load('Home'),
    meta: {
        title: '首页'
    }
}, {
    path: '*',
    redirect: {
        path: '/'
    }
}];

看到这里是不是非常熟悉了，就是配置路由的地方。load还是作为加载路由组件的函数，里面用__webpack_require__("9dac")返回的方法来执行加载路由组件，我们来看一下__webpack_require__("9dac")。

(function (module, exports, __webpack_require__) {
    var map = {
        "./Home": [
            "bb51",
            "Home"
        ],
        "./Home.vue": [
            "bb51",
            "Home"
        ]
    };
    function webpackAsyncContext(req) {
        if (!__webpack_require__.o(map, req)) {
            return Promise.resolve().then(function () {
                var e = new Error("Cannot find module '" + req + "'");
                e.code = 'MODULE_NOT_FOUND';
                throw e;
            });
        }
        var ids = map[req], id = ids[0];
        return __webpack_require__.e(ids[1]).then(function () {
            return __webpack_require__(id);
        });
    }
    webpackAsyncContext.keys = function webpackAsyncContextKeys() {
        return Object.keys(map);
    };
    webpackAsyncContext.id = "9dac";
    module.exports = webpackAsyncContext;
})

4、webpackAsyncContext函数

其中的关键函数为webpackAsyncContext,调用load('Home')时，req为'./Home'，__webpack_require__.o方法为

__webpack_require__.o = function (object, property) {
    return Object.prototype.hasOwnProperty.call(object, property);
};

这个方法就是判断在变量map中有没有key为./Home的项，如果没有抛出Cannot find module './Home'的错误。有执行__webpack_require__.e方法，参数为Home。

5、webpack_require.e方法

var installedChunks = {
    "app": 0
}
__webpack_require__.p = "/";
function jsonpScriptSrc(chunkId) {
    return __webpack_require__.p + "js/" + ({ "Home": "Home" }[chunkId] || chunkId) +
    "." + { "Home": "37ee624e" }[chunkId] + ".js"
}
__webpack_require__.e = function requireEnsure(chunkId) {
    var promises = [];
    var installedChunkData = installedChunks[chunkId];
    if (installedChunkData !== 0) {
        if (installedChunkData) {
            promises.push(installedChunkData[2]);
        } else {
            var promise = new Promise(function (resolve, reject) {
                installedChunkData = installedChunks[chunkId] = [resolve, reject];
            });
            promises.push(installedChunkData[2] = promise);
            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);
            var error = new Error();
            onScriptComplete = function (event) {
                // 避免IE内存泄漏。
                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);
};

__webpack_require__.e方法是实现懒加载的核心，在这个方法里面处理了三件事情。

  • 使用JSONP模式加载路由对应的js文件，也可以称为chunk。
  • 设置chunk加载的三种状态并缓存在installedChunks中，防止chunk重复加载。
  • 处理chunk加载超时和加载出错的场景。

chunk加载的三种状态

  • installedChunks[chunkId]为0，代表该chunk已经加载完毕。
  • installedChunks[chunkId]为undefined，代表该chunk加载失败、加载超时、从未加载过。
  • installedChunks[chunkId]为Promise对象，代表该chunk正在加载。

chunk加载超时处理

script.timeout = 120;
var timeout = setTimeout(function () {
    onScriptComplete({ type: 'timeout', target: script });
}, 120000);

script.timeout = 120代表该chunk加载120秒后还没加载完毕则超时。 用setTimeout设置个120秒的计时器，在120秒后执行onScriptComplete({ type: 'timeout', target: script })。

在看一下onScriptComplete函数

var onScriptComplete = function (event) {
    // 避免IE内存泄漏。
    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;
    }
};

此时chunkId为Home，加载是Home.js,代码是

(window["webpackJsonp"] = window["webpackJsonp"] || []).push([["Home"],{
    "bb51":(function(module, __webpack_exports__, __webpack_require__){
        //省略...
    })
}]))

在前面有提到window["webpackJsonp"]的push方法被webpackJsonpCallback函数拦截了，如果Home.js加载成功会自动执行，随后会执行webpackJsonpCallback函数，其中有installedChunks[chunkId] = 0;会把installedChunks['Home']的值置为0。

也就是说,如果Home.js加载超时了，就不能执行，就不能将installedChunks['Home']的值置为0，所以此时installedChunks['Home']的值还是Promise对象。那么就会进入以下代码执行，最后chunk[1](error)将错误抛出去。

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);
    }
}

chunk[1]其实就是reject函数，在以下代码中给它赋值的。

var promise = new Promise(function (resolve, reject) {
    installedChunkData = installedChunks[chunkId] = [resolve, reject];
});

chunk加载失败处理

加载失败分为两种情况，一是Home.js资源加载失败，二是资源加载成功了，但是执行Home.js里面代码出错了导致失败，所以chunk加载失败处理的代码要这么写

script.onerror = script.onload = onScriptComplete;

后面处理的方式和处理加载超时的一样。

__webpack_require__.e最后返回是一个Promise对象。回到webpackAsyncContext函数中

return __webpack_require__.e(ids[1]).then(function () {
    return __webpack_require__(id);
});

__webpack_require__.e(ids[1])执行成功后，执行 __webpack_require__(id);，此时id为bb51。那么又回到__webpack_require__函数中了。在前面提过__webpack_require__函数的作用就是执行module。id为bb51的nodule是在Home.js内，在webpackJsonpCallback函数有以下代码

function webpackJsonpCallback(data) {
    var moreModules = data[1];
    for (moduleId in moreModules) {
        if (Object.prototype.hasOwnProperty.call(moreModules, moduleId)) {
            modules[moduleId] = moreModules[moduleId];
        }
    }
}

五、分析Home.js

Home.js

(window["webpackJsonp"] = window["webpackJsonp"] || []).push([["Home"],{
    "bb51":(function(module, __webpack_exports__, __webpack_require__){
        //省略...
    })
}]))

可以看出moreModules就是{"bb51":(function(module, __webpack_exports__, __webpack_require__){})},

循环moreModules，把Home.js里面的module缓存到app.js里面的modules中。

再看__webpack_require__函数中有这段代码

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

这样就执行了Home.js里面的module，在module里面有渲染页面的一系列的方法，就把Home.vue这个路由组件页面渲染出来了。

到这里路由组件懒加载的整个流程就结束了，也详细介绍了怎么加载chunk和怎么执行module。

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