Vite: Esbuild的使用与其插件开发

概述

作为 Vite 的双引擎之一，Esbuild 在很多关键的构建阶段(如依赖预编译、 TS 语法转译、代码压缩 ) 让 Vite 获得了相当优异的性能，是 Vite 高性能的得力助手
无论是在 Vite 的配置项还是源码实现中，都包含了不少 Esbuild 本身的基本概念和高阶用法

高性能的Esbuild

Esbuild 是由 Figma 的 CTO 「Evan Wallace」基于 Golang 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。获得这样超高的构建性能，主要原因可以概括为 4 点

1 ）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 一样先代码解析为字节码，然后转换为机器码，大大节省了程序运行时间。

2 ）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。

3 ）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

4 ）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

使用

执行 pnpm init -y 新建一个项目, 然后通过如下的命令完成 Esbuild 的安装:
- $ pnpm i esbuild
使用 Esbuild 有 2 种方式，分别是命令行调用和代码调用

1 ）命令行调用

命令行方式调用也是最简单的使用方式。我们先来写一些示例代码，新建 src/index.jsx 文件，内容如下

// src/index.jsx
import Server from "react-dom/server";

let Greet = () => <h1>Hello, juejin!</h1>;
console.log(Server.renderToString(<Greet />));

注意安装一下所需的依赖，在终端执行如下的命令:
- $ pnpm install react react-dom

接着到 package.json 中添加 build 脚本:

"scripts": {
	 "build": "./node_modules/.bin/esbuild src/index.jsx --bundle --outfile=dist/out.js"
},

现在，你可以在终端执行 $ pnpm run build，可以发现如下的日志信息
说明我们已经成功通过命令行完成了 Esbuild 打包！但命令行的使用方式不够灵活，只能传入一些简单的命令行参数，稍微复杂的场景就不适用了，所以一般情况下我们还是会用代码调用的方式

2 ) 代码调用

Esbuild 对外暴露了一系列的 API，主要包括两类: Build API 和 Transform API ，我们可以在 Nodejs 代码中通过调用这些 API 来使用 Esbuild 的各种功能

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
 	// 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 ，就能在控制台发现如下日志信息:

以上就是 Esbuild 打包的元信息，这对我们编写插件扩展 Esbuild 能力非常有用。
接着，我们再观察一下 dist 目录，发现打包产物和相应的 SourceMap 文件也已经成功写入磁盘:

其实 buildSync 方法的使用几乎相同，如下代码所示:

function runBuild() {
 // 同步方法
 const result = buildSync({
 // 省略一系列的配置
 });
 console.log(result);
}
runBuild();

但我并不推荐大家使用 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
因此更推荐使用 build 这个异步 API，它可以很好地避免上述问题。在项目打包方面，除了 build 和 buildSync ，Esbuild 还提供了另外一个比较强大的 API
—— serve 。这个 API 有 3 个特点
- 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

现在，举一个例子

// build.js
const { build, buildSync, serve } = require("esbuild");
function runBuild() {
 serve({
	 port: 8000,
	 // 静态资源目录
	 servedir: './dist'
 }, {
	 absWorkingDir: process.cwd(),
	 entryPoints: ["./src/index.jsx"],
	 bundle: true,
	 format: "esm",
	 splitting: true,
	 sourcemap: true,
	 ignoreAnnotations: true,
	 metafile: true,
 }).then((server) => {
 	console.log("HTTP Server starts at port", server.port);
 });
}
runBuild();

我们在浏览器访问 localhost:8000 可以看到 Esbuild 服务器返回的编译产物如下所示：

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。

单文件转译——Transform API

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();

transformSync 的用法类似，换成同步的调用方式即可

function runTransform {
	 const content = await transformSync(/* 参数和 transform 相同 */)
	 console.log(content);
}

不过由于同步的 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），我同样也不推荐大家使用 transformSync 。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

Esbuild 插件开发

在使用 Esbuild 的时候难免会遇到一些需要加上自定义插件的场景，并且 Vite 依赖预编译的实现中大量应用了 Esbuild 插件的逻辑。因此，插件开发是 Esbuild 中非常重要的内容，接下来，我们就一起来完成 Esbuild 的插件开发，带你掌握若干个关键的钩子使用。

1 ) 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。

2 ) 插件示例

以下是一个简单的 Esbuild 插件示例:

const 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))

2 ) 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
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？

3 ) 钩子函数的使用

3.1 onResolve 钩子和 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

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: []
	 }
}

在 onLoad 钩子中函数参数和返回值梳理如下

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: []
	 }
});

3.2 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:

const 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 。
接下来我们进入插件实战，通过编写一些特定功能的插件来熟悉 Esbuild 插件的开发流程
和技巧。

CDN 依赖拉取插件

Esbuild 原生不支持通过 HTTP 从 CDN 服务上拉取对应的第三方依赖资源，如下代码所示:

// src/index.jsx
// react-dom 的内容全部从 CDN 拉取
// 这段代码目前是无法运行的
import { render } from "https://cdn.skypack.dev/react-dom";
import React from 'https://cdn.skypack.dev/react'
let Greet = () => <h1>Hello, juejin!</h1>;
render(<Greet />, document.getElementById("root"));

示例代码中我们用到了 Skypack 这个提供 npm 第三方包 ESM 产物的 CDN 服务，我们
可以通过 url 访问第三方包的资源，如下图所示:

现在我们需要通过 Esbuild 插件来识别这样的 url 路径，然后从网络获取模块内容并让
Esbuild 进行加载，甚至不再需要 npm install 安装依赖了，这看上去是不是很酷呢？
顺便提一句，ESM CDN 作为面向未来的前端基础设施，对 Vite 的影响也至关重
大，可以极大提升 Vite 在生产环境下的构建性能。

我们先从最简单的版本开始写起:

// http-import-plugin.js
module.exports = () => ({
  name: "esbuild:http",
  setup(build) {
    let https = require("https");
    let http = require("http");
    // 1. 拦截 CDN 请求
    build.onResolve({
      filter: /^https?:\/\//
    }, (args) => ({
      path: args.path,
      namespace: "http-url",
    }));

    // 2. 通过 fetch 请求加载 CDN 资源
    build.onLoad({
      filter: /.*/,
      namespace: "http-url"
    }, async (args) => {
      let contents = await new Promise((resolve, reject) => {
        function fetch(url) {
          console.log(`Downloading: ${url}`);
          let lib = url.startsWith("https") ? https : http;
          let req = lib
            .get(url, (res) => {
              if ([301, 302, 307].includes(res.statusCode)) {
                // 重定向
                fetch(new URL(res.headers.location, url)
                  .toString());
                req.abort();
              } else if (res.statusCode === 200) {
                // 响应成功
                let chunks = [];
                res.on("data", (chunk) => chunks.push(chunk));
                res.on("end", () => resolve(Buffer.concat(chunks)));
              } else {
                reject(
                  new Error(`GET ${url} failed: status ${res.statusCode}`)
                );
              }
            })
            .on("error", reject);
        }
        fetch(args.path);
      });
      return {
        contents
      };
    });
  },
});

然后我们新建 build.js 文件，内容如下:

const { build } = require("esbuild");
const httpImport = require("./http-import-plugin");
async function runBuild() {
  build({
      absWorkingDir: process.cwd(),
      entryPoints: ["./src/index.jsx"],
      outdir: "dist",
      bundle: true,
      format: "esm",
      splitting: true,
      sourcemap: true,
      metafile: true,
      plugins: [httpImport()],
    })
    .then(() => {
      console.log("🚀 Build Finished!");
    });
}
runBuild();

通过 node build.js 执行打包脚本，发现插件不能 work，抛出了这样一个错误:

这是为什么呢？你可以回过头观察一下第三方包的响应内容:

export * from '/-/react-dom@v17.0.1-oZ1BXZ5opQ1DbTh7nu9r/dist=es2019,mode=imports/optimized/r
export {default} from '/-/react-dom@v17.0.1-oZ1BXZ5opQ1DbTh7nu9r/dist=es2019,mode=imports/opt

进一步查看还有更多的模块内容:

因此我们可以得出一个结论：除了要解析 react-dom 这种直接依赖的路径，还要解析它
依赖的路径，也就是间接依赖的路径。那如何来实现这个效果呢？我们不妨加入这样一段 onResolve 钩子逻辑:

// 拦截间接依赖的路径，并重写路径
// tip: 间接依赖同样会被自动带上 `http-url`的 namespace
build.onResolve({ filter: /.*/, namespace: "http-url" }, (args) => ({
 // 重写路径
 path: new URL(args.path, args.importer).toString(),
 namespace: "http-url",
}));

加了这段逻辑后，Esbuild 路径解析的流程如下:
现在我们再次执行 node build.js ，发现依赖已经成功下载并打包了。

实现 HTML 构建插件

Esbuild 作为一个前端打包工具，本身并不具备 HTML 的构建能力。也就是说，当它把
js/css 产物打包出来的时候，并不意味着前端的项目可以直接运行了，我们还需要一份对
应的入口 HTML 文件。而这份 HTML 文件当然可以手写一个，但手写显得比较麻烦，尤
其是产物名称带哈希值的时候，每次打包完都要替换路径。那么，我们能不能通过
Esbuild 插件的方式来自动化地生成 HTML 呢？

刚才我们说了，在 Esbuild 插件的 onEnd 钩子中可以拿到 metafile 对象的信息。那么，这个对象究竟什么样呢？

{  
  "inputs": { /* 省略内容 */ },  
  "output": {  
    "dist/index.js": {  
      "imports": [],  
      "exports": [],  
      "entryPoint": "src/index.jsx",  
      "inputs": {  
        "http-url:https://cdn.skypack.dev/-/object-assign@v4.1.1-LbCnB3r2y2yFmhmiCfPn/dist=es": true, // 假设使用布尔值来表示引入  
        "http-url:https://cdn.skypack.dev/-/react@v17.0.1-yH0aYV1FOvoIPeKBbHxg/dist=es2019,mode=imports-auto": true, // 添加了可能的mode参数  
        "http-url:https://cdn.skypack.dev/-/scheduler@v0.20.2-PAU9F1YosUNPKr7V4s0j/dist=es2015": true, // 假设是es2015而不是es201（可能是个打字错误）  
        "http-url:https://cdn.skypack.dev/-/react-dom@v17.0.1-oZ1BXZ5opQ1DbTh7nu9r/dist=es2019,mode=imports-auto": true, // 添加了可能的mode参数  
        // 注意：以下条目格式可能不正确，通常我们不会在这里使用对象，除非有特定的原因  
        // "http-url:https://cdn.skypack.dev/react-dom": { "bytesInOutput": 0 }, // 这可能不是有效的输入表示  
        "src/index.jsx": { "bytesInOutput": 178 }  
      },  
      "bytes": 205284  
    },  
    "dist/index.js.map": { /* 省略内容 */ }  
  }  
}

从 outputs 属性中我们可以看到产物的路径，这意味着我们可以在插件中拿到所有 js 和
css 产物，然后自己组装、生成一个 HTML，实现自动化生成 HTML 的效果

我们接着来实现一下这个插件的逻辑，首先新建 html-plugin.js ，内容如下:

const fs = require("fs/promises");
const path = require("path");
const {
  createScript,
  createLink,
  generateHTML
} = require('./util');

module.exports = () => {
   return {
     name: "esbuild:html",
     setup(build) {
       build.onEnd(async (buildResult) => {
         if (buildResult.errors.length) {
           return;
         }
         const {
           metafile
         } = buildResult;
         // 1. 拿到 metafile 后获取所有的 js 和 css 产物路径
         const scripts = [];
         const links = [];
         if (metafile) {
           const {
             outputs
           } = metafile;
           const assets = Object.keys(outputs);
           assets.forEach((asset) => {
             if (asset.endsWith(".js")) {
               scripts.push(createScript(asset));
             } else if (asset.endsWith(".css")) {
               links.push(createLink(asset));
             }
           });
         }
         // 2. 拼接 HTML 内容
         const templateContent = generateHTML(scripts, links);
         // 3. HTML 写入磁盘
         const templatePath = path.join(process.cwd(), "index.html");
         await fs.writeFile(templatePath, templateContent);
       });
   },
};

// util.js
// 一些工具函数的实现
const createScript = (src) => `<script type="module" src="${src}"></script>`;
const createLink = (src) => `<link rel="stylesheet" href="${src}"></link>`;
const generateHTML = (scripts, links) => `
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8" />
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0" />
<title>Esbuild App</title>
${links.join("\n")}
</head>
<body>
<div id="root"></div>
${scripts.join("\n")}
</body>
</html>
`;

module.exports = {
  createLink,
  createScript,
  generateHTML
};

现在我们在 build.js 中引入 html 插件

const html = require("./html-plugin");
// esbuild 配置
plugins: [
 // 省略其它插件
 html()
],

然后执行 node build.js 对项目进行打包，你就可以看到 index.html 已经成功输出到根
目录。接着，我们通过 serve 起一个本地静态文件服务器:
```
// 1. 全局安装 serve
npm i -g serve
// 2. 在项目根目录执行
serve .
```
可以看到如下的界面:

再访问 localhost:3000 ，会默认访问到 index.html 的内容：

这样一来，应用的内容就成功显示了，也说明 HTML 插件正常生效了。当然，如果要做
一个足够通用的 HTML 插件，还需要考虑诸多的因素，比如自定义 HTML 内容、自定义
公共前缀(publicPath) 、自定义 script 标签类型以及多入口打包等等，大家感兴趣的话
可以自行扩展。可以参考这个插件: esbuild-plugin-html