Webpack: 如何借助预处理器、PostCSS 等构建现代 CSS 工程环境

概述

在开发 Web 应用时，我们通常需要编写大量 JavaScript 代码 —— 用于控制页面逻辑；编写大量 CSS 代码 —— 用于调整页面呈现形式。问题在于，CSS 语言在过去若干年中一直在追求样式表现力方面的提升，工程化能力薄弱，例如缺乏成熟的模块化机制、依赖处理能力、逻辑判断能力等。为此，在开发现代大型 Web 应用时，通常会使用 Webpack 配合其它预处理器编写样式代码
我们看下Webpack 中如何使用 CSS 代码处理工具，包括：
- 如何使用 css-loader、style-loader、mini-css-extract-plugin 处理原生 CSS 文件？
- 如何使用 Less/Sass/Stylus 预处理器？
- 如何使用 PostCSS ？

Webpack 如何处理 CSS 资源？

原生 Webpack 并不能识别 CSS 语法，假如不做额外配置直接导入 .css 文件，会导致编译失败：

为此，在 Webpack 中处理 CSS 文件，通常需要用到：
css-loader：该 Loader 会将 CSS 等价翻译为形如 module.exports = "${css}" 的JavaScript 代码，使得 Webpack 能够如同处理 JS 代码一样解析 CSS 内容与资源依赖；
style-loader：该 Loader 将在产物中注入一系列 runtime 代码，这些代码会将 CSS 内容注入到页面的 <style> 标签，使得样式生效；
mini-css-extract-plugin：该插件会将 CSS 代码抽离到单独的 .css 文件，并将文件通过 <link> 标签方式插入到页面中。
PS：当 Webpack 版本低于 5.0 时，请使用 extract-text-webpack-plugin 代替 mini-css-extract-plugin。
三种组件各司其职：css-loader 让 Webpack 能够正确理解 CSS 代码、分析资源依赖；style-loader、mini-css-extract-plugin 则通过适当方式将 CSS 插入到页面，对页面样式产生影响：

下面我们先从 css-loader 聊起，css-loader 提供了很多处理 CSS 代码的基础能力，包括 CSS 到 JS 转译、依赖解析、Sourcemap、css-in-module 等，基于这些能力，Webpack 才能像处理 JS 模块一样处理 CSS 模块代码。接入时首先需要安装依赖：$ yarn add -D css-loader

之后修改 Webpack 配置，定义 .css 规则：

module.exports = {
  module: {
    rules: [
      {
        test: /\.css$/i,
        use: ["css-loader"],
      },
    ],
  },
};

此后，执行 npx webpack 或其它构建命令即可。经过 css-loader 处理后，样式代码最终会被转译成一段 JS 字符串：

源码转译后

.main-hd { font-size: 10px; } //... var ___CSS_LOADER_EXPORT___ = _node_modules_css_loader_dist_runtime_api_js__WEBPACK_IMPORTED_MODULE_1___default()((_node_modules_css_loader_dist_runtime_noSourceMaps_js__WEBPACK_IMPORTED_MODULE_0___default())); // Module ___CSS_LOADER_EXPORT___.push([ module.id, ".main-hd {\n font-size: 10px;\n}", "" ]); // Exports /* harmony default export */ const __WEBPACK_DEFAULT_EXPORT__ = (___CSS_LOADER_EXPORT___); //...

源码	转译后
`.main-hd { font-size: 10px; }`	`//... var ___CSS_LOADER_EXPORT___ = _node_modules_css_loader_dist_runtime_api_js__WEBPACK_IMPORTED_MODULE_1___default()((_node_modules_css_loader_dist_runtime_noSourceMaps_js__WEBPACK_IMPORTED_MODULE_0___default())); // Module ___CSS_LOADER_EXPORT___.push([ module.id, ".main-hd {\n font-size: 10px;\n}", "" ]); // Exports /* harmony default export */ const __WEBPACK_DEFAULT_EXPORT__ = (___CSS_LOADER_EXPORT___); //...`

但这段字符串只是被当作普通 JS 模块处理，并不会实际影响到页面样式，后续还需要：
- 开发环境：使用 style-loader 将样式代码注入到页面 <style> 标签；
- 生产环境：使用 mini-css-extract-plugin 将样式代码抽离到单独产物文件，并以 <link> 标签方式引入到页面中。
经过 css-loader 处理后，CSS 代码会被转译为等价 JS 字符串，但这些字符串还不会对页面样式产生影响，需要继续接入 style-loader 加载器。
与其它 Loader 不同，style-loader 并不会对代码内容做任何修改，而是简单注入一系列运行时代码，用于将 css-loader 转译出的 JS 字符串插入到页面的 style 标签。接入时同样需要安装依赖：$ yarn add -D style-loader css-loader

之后修改 Webpack 配置，定义 .css 规则：

module.exports = {
  module: {
    rules: [
      {
        test: /\.css$/i,
        use: ["style-loader", "css-loader"],
      },
    ],
  },
};

PS：注意保持 style-loader 在前，css-loader 在后

上述配置语义上相当于 style-loader(css-loader(css)) 链式调用，执行后样式代码会被转译为类似下面这样的代码：

// Part1: css-loader 处理结果，对标到原始 CSS 代码
const __WEBPACK_DEFAULT_EXPORT__ = (
"body {\n    background: yellow;\n    font-weight: bold;\n}"
);
// Part2: style-loader 处理结果，将 CSS 代码注入到 `style` 标签
injectStylesIntoStyleTag(
 __WEBPACK_DEFAULT_EXPORT__
)

至此，运行页面触发 injectStylesIntoStyleTag 函数将 CSS 代码注入到 <style> 标签，样式才真正开始生效。例如：

`index.css`	`index.js`
`body { background: yellow; font-weight: bold; }`	`import './index.css'; const node = document.createElement('span'); node.textContent = 'Hello world'; document.body.appendChild(node);`

页面运行效果：

经过 style-loader + css-loader 处理后，样式代码最终会被写入 Bundle 文件，并在运行时通过 style 标签注入到页面。这种将 JS、CSS 代码合并进同一个产物文件的方式有几个问题：
- JS、CSS 资源无法并行加载，从而降低页面性能；
- 资源缓存粒度变大，JS、CSS 任意一种变更都会致使缓存失效。
因此，生产环境中通常会用 mini-css-extract-plugin 插件替代 style-loader，将样式代码抽离成单独的 CSS 文件。使用时，首先需要安装依赖：$ yarn add -D mini-css-extract-plugin

之后，添加配置信息：

const MiniCssExtractPlugin = require('mini-css-extract-plugin')
const HTMLWebpackPlugin = require('html-webpack-plugin')

module.exports = {
    module: {
        rules: [{
            test: /\.css$/,
            use: [
                // 根据运行环境判断使用那个 loader
                (process.env.NODE_ENV === 'development' ?
                    'style-loader' :
                    MiniCssExtractPlugin.loader),
                'css-loader'
            ]
        }]
    },
    plugins: [
        new MiniCssExtractPlugin(),
        new HTMLWebpackPlugin()
    ]
}

这里需要注意几个点：

mini-css-extract-plugin 库同时提供 Loader、Plugin 组件，需要同时使用
mini-css-extract-plugin 不能与 style-loader 混用，否则报错，所以上述示例中第 9 行需要判断 process.env.NODE_ENV 环境变量决定使用那个 Loader
mini-css-extract-plugin 需要与 html-webpack-plugin 同时使用，才能将产物路径以 link 标签方式插入到 html 中
至此，运行 Webpack 后将同时生成 JS、CSS、HTML 三种产物文件，如：

`index.css`	`index.js`
`body { background: yellow; font-weight: bold; }`	`import './index.css'; const node = document.createElement('span'); node.textContent = 'Hello world'; document.body.appendChild(node);`
产物 `main.css`：	产物 `main.js`：
产物 `index.html`：`<!DOCTYPE html> <html> <head> <meta charset="utf-8"> <title>Webpack App</title> <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1"> <script defer src="main.js"></script> <link href="main.css" rel="stylesheet"> </head> <body> </body> </html>`

可以看到，样式代码会被抽离到单独的 CSS 文件，并且在最终生成的 html 中包含了指向 JS、CSS 两种资源的标签：
```
<script defer src="main.js"></script>
<link href="main.css" rel="stylesheet">
```
综上，在 Webpack 中处理 CSS，通常需要使用 css-loader + style-loader 或 css-loader + mini-css-extract-plugin 组合，两种方式最终都能实现加载样式代码的效果。但鉴于原生 CSS 语言的种种缺陷，我们还可以在此基础上增加更多 Webpack 组件，更优雅、高效地编写页面样式，下面一一展开介绍。

使用预处理器

CSS —— Cascading Style Sheet-级联样式表，最初设计用于描述 Web 界面样式的描述性语言，经过这么多年的发展其样式表现力已经突飞猛进，但核心功能、基本语法没有发生太大变化，至今依然没有提供诸如循环、分支判断、扩展复用、函数、嵌套之类的特性，以至于原生 CSS 已经难以应对当代复杂 Web 应用的开发需求。
为此，社区在 CSS 原生语法基础上扩展出一些更易用，功能更强大的 CSS 预处理器(Preprocessor)，比较知名的有 Less、Sass、Stylus 。这些工具各有侧重，但都在 CSS 之上补充了扩展了一些逻辑判断、数学运算、嵌套封装等特性，基于这些特性，我们能写出复用性、可读性、可维护性更强，条理与结构更清晰的样式代码，以 Less 为例：
```
// 变量
@size: 12px;
@color: #006633;

// 混合
.mx-bordered() {
    border: 1px solid #000;
}

// 嵌套
body {
    // 函数计算
    background: spin(lighten(@color, 25%), 8);
    font-weight: bold;
    padding: @size;

    .main {
        // 数学运算
        font-size: @size * 2;
        .mx-bordered;
        color: darken(@color, 10%);
        padding: @size * 0.6;
    }
}
```
在 Webpack 中只需使用适当 Loader 即可接入预处理器，以 Less 为例，首先安装依赖：$ yarn add -D less less-loader

其次，修改 Webpack 配置，添加 .less 处理规则：

module.exports = {
    module: {
        rules: [{
            test: /\.less$/,
            use: [
                'style-loader',
                'css-loader',
                'less-loader'
            ]
        }]
    }
}

可以看到这里需要同时使用三种 Loader，其中 less-loader 用于将 Less 代码转换为 CSS 代码，上述示例转换结果：

`.less` 源码	`less-loader` 处理结果：
`// 变量 @size: 12px; @color: #006633; // 混合 .mx-bordered() { border: 1px solid #000; } // 嵌套 body { // 函数计算 background: spin(lighten(@color, 25%), 8); font-weight: bold; padding: @size; .main { // 运算 font-size: @size * 2; .mx-bordered; color: darken(@color, 10%); padding: @size * 0.6; } }`	`body { background: #00e691; font-weight: bold; padding: 12px; } body .main { font-size: 24px; border: 1px solid #000; color: #00331a; padding: 7.2px; }`

这段 CSS 随后会被 css-loader 与 style-loader 处理，最终在页面生效。

目前，社区比较流行的预处理器框架有：Less、Sass、Stylus，它们接入 Webpack 的方式非常相似：

	Less	Sass	Stylus
安装依赖	`yarn add -D less less-loader`	`yarn add -D sass sass-loader`	`yarn add -D stylus stylus-loader`
添加配置	`module.exports = { module: { rules: [ { test: /\.less$/, use: [ "style-loader", "css-loader", "less-loader" ], }, ], } };`	`module.exports = { module: { rules: [ { test: /\.s(ac)ss$/, use: [ "style-loader", "css-loader", "sass-loader" ], }, ], } };`	`module.exports = { module: { rules: [ { test: /\.styl$/, use: [ "style-loader", "css-loader", "stylus-loader" ], }, ], } };`

大家可根据项目背景选择接入适当的预处理器框架

使用 post-css

与上面介绍的 Less/Sass/Stylus 这一类预处理器类似，PostCSS 也能在原生 CSS 基础上增加更多表达力、可维护性、可读性更强的语言特性。两者主要区别在于预处理器通常定义了一套 CSS 之上的超集语言；PostCSS 并没有定义一门新的语言，而是与 @babel/core 类似，只是实现了一套将 CSS 源码解析为 AST 结构，并传入 PostCSS 插件做处理的流程框架，具体功能都由插件实现。
预处理器之于 CSS，就像 TypeScript 与 JavaScript 的关系；而 PostCSS 之于 CSS，则更像 Babel 与 JavaScript。
PostCSS 的接入步骤也很简单，首先安装依赖：$ yarn add -D postcss postcss-loader

之后添加 Webpack 配置：

module.exports = {
  module: {
    rules: [
      {
        test: /\.css$/,
        use: [
          "style-loader", 
          "css-loader", 
          "postcss-loader"
        ],
      },
    ],
  }
};

不过，这个时候的 PostCSS 还只是个空壳，下一步还需要使用适当的 PostCSS 插件进行具体的功能处理，例如我们可以使用 autoprefixer 插件自动添加浏览器前缀，首先安装依赖：$ yarn add -D autoprefixer

之后，修改 Webpack 配置：

module.exports = {
  module: {
    rules: [
      {
        test: /\.css$/,
        use: [
          "style-loader", 
          {
            loader: "css-loader",            
            options: {
              importLoaders: 1
            }
          }, 
          {
            loader: "postcss-loader",
            options: {
              postcssOptions: {
                // 添加 autoprefixer 插件
                plugins: [require("autoprefixer")],
              },
            },
          }
        ],
      },
    ],
  }
};

之后，再次运行 Webpack 即可为 CSS 代码自动添加浏览器前缀，例如：

CSS 源码	PostCSS 处理结果
`::placeholder { color: gray; }`	`::-moz-placeholder { color: gray; } :-ms-input-placeholder { color: gray; } ::placeholder { color: gray; }`

此外，还可以选择将 PostCSS 相关配置抽离保存到 postcss.config.js 文件：

`postcss.config.js`	`webpack.config.js`
`module.exports = { plugins: [ require("autoprefixer") ], };`	`module.exports = { module: { rules: [ { test: /\.css$/, use: [ "style-loader", { loader: "css-loader", options: { importLoaders: 1 } }, "postcss-loader" ], }, ], } };`

值得一提的是，PostCSS 与预处理器并非互斥关系，我们完全可以在同一个项目中同时使用两者，例如：

module.exports = {
  module: {
    rules: [
      {
        test: /\.less$/,
        use: [
          "style-loader", 
          {
            loader: "css-loader",            
            options: {
              importLoaders: 1
            }
          }, 
          "postcss-loader",
          "less-loader"
        ],
      },
    ],
  }
};

基于这一特性，我们既能复用预处理语法特性，又能应用 PostCSS 丰富的插件能力处理诸如雪碧图、浏览器前缀等问题。
PostCSS 最大的优势在于其简单、易用、丰富的插件生态，基本上已经能够覆盖样式开发的方方面面。实践中，经常使用的插件有：
- autoprefixer：基于 Can I Use 网站上的数据，自动添加浏览器前缀
- postcss-preset-env：一款将最新 CSS 语言特性转译为兼容性更佳的低版本代码的插件
- postcss-less：兼容 Less 语法的 PostCSS 插件，类似的还有：postcss-sass、poststylus
- stylelint：一个现代 CSS 代码风格检查器，能够帮助识别样式代码中的异常或风格问题

总结

本文介绍 css-loader、style-loader、mini-css-extract-plugin、less-loader、postcss-loader 等组件的功能特点与接入方法，内容有点多，重点在于：
Webpack 不能理解 CSS 代码，所以需要使用 css-loader、style-loader、mini-css-extract-plugin 三种组件处理样式资源；
Less/Sass/Stylus/PostCSS 等工具可弥补原生 CSS 语言层面的诸多功能缺失，例如数值运算、嵌套、代码复用等
这些工具几乎已经成为现代 Web 应用开发的标配，能够帮助我们写出更清晰简洁、可复用的样式代码，帮助我们解决诸多与样式有关的工程化问题