Esbuild功能使用与插件开发实战

2022-09-06

Esbuild作为Vite双引擎之一，在很多关键的构建阶段(如：依赖预构建、TS语法转译、代码压缩)，让Vite获得了相当优异的性能。

为什么Esbuild性能极高

Esbuild是基于Glolang开发的一款打包工具，相比传统的打包工具，主打性能优势，在构建速度上可以比传统工具快 10~100 倍。那么，它是如何达到这样超高的构建性能的呢？主要原因可以概括为 4 点。

使用Golang开发，构建逻辑代码直接被编译为原生机器码，而不用像JS一样先解析为字节码，然后转换为机器码，大大节省了程序运行时间。

多核并行。内部打包算法充分利用多核 CPU 优势，所有的步骤尽可能并行，这也是得益于 Go 当中多线程共享内存的优势。

从零造轮子。几乎没有使用任何第三方库，所有逻辑自己编写，大到 AST 解析，小到字符串的操作，保证极致的代码性能。

高效的内存利用。Esbuild 中从头到尾尽可能地复用一份 AST 节点数据，而不用像 JS 打包工具中频繁地解析和传递 AST 数据（如 string -> TS -> JS -> string)，造成内存的大量浪费。

Esbuild功能使用

一、项目打包

build API

Build API主要用来进行项目打包，包括build、buildSync和serve三个方法。

首先我们来试着在 Node.js 中使用build 方法。你可以在项目根目录新建build.js文件，内容如下:

const { build, buildSync, serve } = require("esbuild");

async function runBuild() {
  // 异步方法，返回一个 Promise
  const result = await build({
    // ----  如下是一些常见的配置  --- 
    // 当前项目根目录
    absWorkingDir: process.cwd(),
    // 入口文件列表，为一个数组
    entryPoints: ["./src/index.jsx"],
    // 打包产物目录
    outdir: "dist",
    // 是否需要打包，一般设为 true
    bundle: true,
    // 模块格式，包括`esm`、`commonjs`和`iife`
    format: "esm",
    // 需要排除打包的依赖列表
    external: [],
    // 是否开启自动拆包
    splitting: true,
    // 是否生成 SourceMap 文件
    sourcemap: true,
    // 是否生成打包的元信息文件
    metafile: true,
    // 是否进行代码压缩
    minify: false,
    // 是否开启 watch 模式，在 watch 模式下代码变动则会触发重新打包
    watch: false,
    // 是否将产物写入磁盘
    write: true,
    // Esbuild 内置了一系列的 loader，包括 base64、binary、css、dataurl、file、js(x)、ts(x)、text、json
    // 针对一些特殊的文件，调用不同的 loader 进行加载
    loader: {
      '.png': 'base64',
    }
  });
  console.log(result);
}

runBuild();

随后，你在命令行执行node build.js，就能在控制台发现信息,就是 Esbuild 打包的元信息，这对我们编写插件扩展 Esbuild 能力非常有用。

不推荐大家使用 buildSync 这种同步的 API，它们会导致两方面不良后果。一方面容易使 Esbuild 在当前线程阻塞，丧失并发任务处理的优势。另一方面，Esbuild 所有插件中都不能使用任何异步操作，这给插件开发增加了限制。

serve API
开启 serve 模式后，将在指定的端口和目录上搭建一个静态文件服务，这个服务器用原生 Go 语言实现，性能比 Nodejs 更高。
类似 webpack-dev-server，所有的产物文件都默认不会写到磁盘，而是放在内存中，通过请求服务来访问。
每次请求到来时，都会进行重新构建(rebuild)，永远返回新的产物。

值得注意的是，触发 rebuild 的条件并不是代码改动，而是新的请求到来。
后续每次在浏览器请求都会触发 Esbuild 重新构建，而每次重新构建都是一个增量构建的过程，耗时也会比首次构建少很多(一般能减少 70% 左右)。
Serve API 只适合在开发阶段使用，不适用于生产环境。

二、单文件转译

除了项目的打包功能之后，Esbuild 还专门提供了单文件编译的能力，即Transform API，与 Build API 类似，它也包含了同步和异步的两个方法，分别是transformSync和transform。下面，我们具体使用下这些方法。
首先，在项目根目录新建transform.js，内容如下:

// transform.js
const { transform, transformSync } = require("esbuild");

async function runTransform() {
  // 第一个参数是代码字符串，第二个参数为编译配置
  const content = await transform(
    "const isNull = (str: string): boolean => str.length > 0;",
    {
      sourcemap: true,
      loader: "tsx",
    }
  );
  console.log(content);
}

runTransform();

同步的 API 会使 Esbuild 丧失并发任务处理的优势（Build API的部分已经分析过）
出于性能考虑，Vite 的底层实现也是采用 transform这个异步的 API 进行 TS 及 JSX 的单文件转译的。

三、Esbuild插件开发

基本概念

插件开发其实就是基于原有的体系结构中进行扩展和自定义。 Esbuild 插件也不例外，通过 Esbuild 插件我们可以扩展 Esbuild 原有的路径解析、模块加载等方面的能力，并在 Esbuild 的构建过程中执行一系列自定义的逻辑。

Esbuild 插件结构被设计为一个对象，里面有name和setup两个属性，name是插件的名称，setup是一个函数，其中入参是一个 build 对象，这个对象上挂载了一些钩子可供我们自定义一些钩子函数逻辑。
以下是一个简单的Esbuild插件示例:

let envPlugin = {
  name: 'env',
  setup(build) {
    build.onResolve({ filter: /^env$/ }, args => ({
      path: args.path,
      namespace: 'env-ns',
    }))

    build.onLoad({ filter: /.*/, namespace: 'env-ns' }, () => ({
      contents: JSON.stringify(process.env),
      loader: 'json',
    }))
  },
}

require('esbuild').build({
  entryPoints: ['src/index.jsx'],
  bundle: true,
  outfile: 'out.js',
  // 应用插件
  plugins: [envPlugin],
}).catch(() => process.exit(1))

使用插件后效果如下:
// 应用了 env 插件后，构建时将会被替换成 process.env 对象

1
2
3

import { PATH } from 'env'

console.log(`PATH is ${PATH}`)

那么，build对象上的各种钩子函数是如何使用的呢？

onResolve和onLoad钩子

在 Esbuild 插件中，onResolve 和 onload是两个非常重要的钩子，分别控制路径解析和模块内容加载的过程。

首先，我们来说说上面插件示例中的两个钩子该如何使用。

build.onResolve({ filter: /^env$/ }, args => ({
  path: args.path,
  namespace: 'env-ns',
}));
build.onLoad({ filter: /.*/, namespace: 'env-ns' }, () => ({
  contents: JSON.stringify(process.env),
  loader: 'json',
}));

可以发现这两个钩子函数中都需要传入两个参数: Options 和 Callback。
先说说Options。它是一个对象，对于onResolve 和 onload 都一样，包含filter和namespace两个属性，类型定义如下:

interface Options {
  filter: RegExp;
  namespace?: string;
}

filter 为必传参数，是一个正则表达式，它决定了要过滤出的特征文件。

📢 注意: 插件中的 filter 正则是使用 Go 原生正则实现的，为了不使性能过于劣化，规则应该尽可能严格。同时它本身和 JS 的正则也有所区别，不支持前瞻(?<=)、后顾(?=)和反向引用(\1)这三种规则。

namespace 为选填参数，一般在 onResolve 钩子中的回调参数返回namespace属性作为标识，我们可以在onLoad钩子中通过 namespace 将模块过滤出来。如上述插件示例就在onLoad钩子通过env-ns这个 namespace 标识过滤出了要处理的env模块。

除了 Options 参数，还有一个回调参数 Callback，它的类型根据不同的钩子会有所不同。相比于 Options，Callback 函数入参和返回值的结构复杂得多，涉及很多属性。不过，我们也不需要看懂每个属性的细节，先了解一遍即可，常用的一些属性会在插件实战部分讲解来讲。

在 onResolve 钩子中函数参数和返回值梳理如下:

build.onResolve({ filter: /^env$/ }, (args: onResolveArgs): onResolveResult => {
  // 模块路径
  console.log(args.path)
  // 父模块路径
  console.log(args.importer)
  // namespace 标识
  console.log(args.namespace)
  // 基准路径
  console.log(args.resolveDir)
  // 导入方式，如 import、require
  console.log(args.kind)
  // 额外绑定的插件数据
  console.log(args.pluginData)
  
  return {
      // 错误信息
      errors: [],
      // 是否需要 external
      external: false;
      // namespace 标识
      namespace: 'env-ns';
      // 模块路径
      path: args.path,
      // 额外绑定的插件数据
      pluginData: null,
      // 插件名称
      pluginName: 'xxx',
      // 设置为 false，如果模块没有被用到，模块代码将会在产物中会删除。否则不会这么做
      sideEffects: false,
      // 添加一些路径后缀，如`?xxx`
      suffix: '?xxx',
      // 警告信息
      warnings: [],
      // 仅仅在 Esbuild 开启 watch 模式下生效
      // 告诉 Esbuild 需要额外监听哪些文件/目录的变化
      watchDirs: [],
      watchFiles: []
  }
}

build.onLoad({ filter: /.*/, namespace: 'env-ns' }, (args: OnLoadArgs): OnLoadResult => {
  // 模块路径
  console.log(args.path);
  // namespace 标识
  console.log(args.namespace);
  // 后缀信息
  console.log(args.suffix);
  // 额外的插件数据
  console.log(args.pluginData);
  
  return {
      // 模块具体内容
      contents: '省略内容',
      // 错误信息
      errors: [],
      // 指定 loader，如`js`、`ts`、`jsx`、`tsx`、`json`等等
      loader: 'json',
      // 额外的插件数据
      pluginData: null,
      // 插件名称
      pluginName: 'xxx',
      // 基准路径
      resolveDir: './dir',
      // 警告信息
      warnings: [],
      // 同上
      watchDirs: [],
      watchFiles: []
  }
});

其他钩子

在 build 对象中，除了onResolve和onLoad，还有onStart和onEnd两个钩子用来在构建开启和结束时执行一些自定义的逻辑，使用上比较简单，如下面的例子所示:

let examplePlugin = {
  name: 'example',
  setup(build) {
    build.onStart(() => {
      console.log('build started')
    });
    build.onEnd((buildResult) => {
      if (buildResult.errors.length) {
        return;
      }
      // 构建元信息
      // 获取元信息后做一些自定义的事情，比如生成 HTML
      console.log(buildResult.metafile)
    })
  },
}

在使用这些钩子的时候，有 2 点需要注意。
onStart 的执行时机是在每次 build 的时候，包括触发 watch 或者 serve模式下的重新构建。
onEnd 钩子中如果要拿到 metafile，必须将 Esbuild 的构建配置中metafile属性设为 true。