Tree Shaking

tree shaking 是一个术语,通常用于描述移除 JavaScript 上下文中的未引用代码(dead-code)。它依赖于 ES2015 模块语法的 静态结构 特性,例如 importexport。这个术语和概念实际上是由 ES2015 模块打包工具 rollup 普及起来的。

webpack 2 正式版本内置支持 ES2015 模块(也叫做 harmony modules)和未使用模块检测能力。新的 webpack 4 正式版本扩展了此检测能力,通过 package.json"sideEffects" 属性作为标记,向 compiler 提供提示,表明项目中的哪些文件是 "pure(纯正 ES2015 模块)",由此可以安全地删除文件中未使用的部分。

添加一个通用模块

在我们的项目中添加一个新的通用模块文件 src/math.js,并导出两个函数:

project

webpack-demo
|- package.json
|- package-lock.json
|- webpack.config.js
|- /dist
  |- bundle.js
  |- index.html
|- /src
  |- index.js
+ |- math.js
|- /node_modules

src/math.js

export function square(x) {
  return x * x;
}

export function cube(x) {
  return x * x * x;
}

需要将 mode 配置设置成development,以确定 bundle 不会被压缩:

webpack.config.js

const path = require('path');

module.exports = {
  entry: './src/index.js',
  output: {
    filename: 'bundle.js',
    path: path.resolve(__dirname, 'dist'),
  },
+ mode: 'development',
+ optimization: {
+   usedExports: true,
+ },
};

配置完这些后,更新入口脚本,使用其中一个新方法,并且为了简化示例,我们先将 lodash 删除:

src/index.js

- import _ from 'lodash';
+ import { cube } from './math.js';

  function component() {
-   const element = document.createElement('div');
+   const element = document.createElement('pre');

-   // Lodash, now imported by this script
-   element.innerHTML = _.join(['Hello', 'webpack'], ' ');
+   element.innerHTML = [
+     'Hello webpack!',
+     '5 cubed is equal to ' + cube(5)
+   ].join('\n\n');

    return element;
  }

  document.body.appendChild(component());

注意,我们没有从 src/math.js 模块中 import 另外一个 square 方法。这个函数就是所谓的“未引用代码(dead code)”,也就是说,应该删除掉未被引用的 export。现在运行 npm script npm run build,并查看输出的 bundle:

dist/bundle.js (around lines 90 - 100)

/* 1 */
/***/ (function (module, __webpack_exports__, __webpack_require__) {
  'use strict';
  /* unused harmony export square */
  /* harmony export (immutable) */ __webpack_exports__['a'] = cube;
  function square(x) {
    return x * x;
  }

  function cube(x) {
    return x * x * x;
  }
});

注意,上面的 unused harmony export square 注释。如果你观察它下面的代码,你会注意到虽然我们没有引用 square,但它仍然被包含在 bundle 中。我们将在下一节解决这个问题。

将文件标记为 side-effect-free(无副作用)

在一个纯粹的 ESM 模块世界中,很容易识别出哪些文件有副作用。然而,我们的项目无法达到这种纯度,所以,此时有必要提示 webpack compiler 哪些代码是“纯粹部分”。

通过 package.json 的 "sideEffects" 属性,来实现这种方式。

{
  "name": "your-project",
  "sideEffects": false
}

如果所有代码都不包含副作用,我们就可以简单地将该属性标记为 false,来告知 webpack 它可以安全地删除未用到的 export。

如果你的代码确实有一些副作用,可以改为提供一个数组:

{
  "name": "your-project",
  "sideEffects": ["./src/some-side-effectful-file.js"]
}

此数组支持简单的 glob 模式匹配相关文件。其内部使用了 glob-to-regexp(支持:***{a,b}[a-z])。如果匹配模式为 *.css,且不包含 /,将被视为 **/*.css

{
  "name": "your-project",
  "sideEffects": ["./src/some-side-effectful-file.js", "*.css"]
}

最后,还可以在 module.rules 配置选项 中设置 "sideEffects"

解释 tree shaking 和 sideEffects

sideEffectsusedExports(更多被认为是 tree shaking)是两种不同的优化方式。

sideEffects 更为有效 是因为它允许跳过整个模块/文件和整个文件子树。

usedExports 依赖于 terser 去检测语句中的副作用。它是一个 JavaScript 任务而且没有像 sideEffects 一样简单直接。而且它不能跳转子树/依赖由于细则中说副作用需要被评估。尽管导出函数能运作如常,但 React 框架的高阶函数(HOC)在这种情况下是会出问题的。

让我们来看一个例子:

import { Button } from '@shopify/polaris';

打包前的文件版本看起来是这样的:

import hoistStatics from 'hoist-non-react-statics';

function Button(_ref) {
  // ...
}

function merge() {
  var _final = {};

  for (
    var _len = arguments.length, objs = new Array(_len), _key = 0;
    _key < _len;
    _key++
  ) {
    objs[_key] = arguments[_key];
  }

  for (var _i = 0, _objs = objs; _i < _objs.length; _i++) {
    var obj = _objs[_i];
    mergeRecursively(_final, obj);
  }

  return _final;
}

function withAppProvider() {
  return function addProvider(WrappedComponent) {
    var WithProvider =
      /*#__PURE__*/
      (function (_React$Component) {
        // ...
        return WithProvider;
      })(Component);

    WithProvider.contextTypes = WrappedComponent.contextTypes
      ? merge(WrappedComponent.contextTypes, polarisAppProviderContextTypes)
      : polarisAppProviderContextTypes;
    var FinalComponent = hoistStatics(WithProvider, WrappedComponent);
    return FinalComponent;
  };
}

var Button$1 = withAppProvider()(Button);

export {
  // ...,
  Button$1,
};

Button 没有被使用,你可以有效地清除掉 export { Button$1 }; 且保留所有剩下的代码。那问题来了,“这段代码会有任何副作用或它能被安全都清理掉吗?”。很难说,尤其是这 withAppProvider()(Button) 这段代码。withAppProvider 被调用,而且返回的值也被调用。当调用 mergehoistStatics 会有任何副作用吗?当给 WithProvider.contextTypes (Setter?) 赋值或当读取 WrappedComponent.contextTypes (Getter) 的时候,会有任何副作用吗?

实际上,Terser 尝试去解决以上的问题,但在很多情况下,它不太确定。但这不会意味着 terser 由于无法解决这些问题而运作得不好,而是由于在 JavaScript 这种动态语言中实在太难去确定。

但我们可以通过 /*#__PURE__*/ 注释来帮忙 terser。它给一个语句标记为没有副作用。就这样一个简单的改变就能够使下面的代码被 tree-shake:

var Button$1 = /*#__PURE__*/ withAppProvider()(Button);

这会使得这段代码被过滤,但仍然会有一些引入的问题,需要对其进行评估,因为它们产生了副作用。

为了解决这个问题,我们需要在 package.json 中添加 "sideEffects" 属性。

它类似于 /*#__PURE__*/ 但是作用于模块的层面,而不是代码语句的层面。它表示的意思是(指"sideEffects" 属性):“如果被标记为无副作用的模块没有被直接导出使用,打包工具会跳过进行模块的副作用分析评估。”。

在一个 Shopify Polaris 的例子,原有的模块如下:

index.js

import './configure';
export * from './types';
export * from './components';

components/index.js

// ...
export { default as Breadcrumbs } from './Breadcrumbs';
export { default as Button, buttonFrom, buttonsFrom } from './Button';
export { default as ButtonGroup } from './ButtonGroup';
// ...

package.json

// ...
"sideEffects": [
  "**/*.css",
  "**/*.scss",
  "./esnext/index.js",
  "./esnext/configure.js"
],
// ...

对于代码 import { Button } from "@shopify/polaris"; 它有以下的暗示:

  • 导入它:导入并包含该模块,分析评估它并继续进行依赖分析
  • 跳过它:不导入它,不分析评估它但会继续进行依赖分析
  • 排除它:不导入它,不评估且不做依赖分析

以下是每个匹配到的资源的情况:

  • index.js: 没有直接的导出被使用,但被标记为有副作用 -> 导入它
  • configure.js: 没有导出被使用,但被标记为有副作用 -> 导入它
  • types/index.js: 没有导出被使用,没有被标记为有副作用 -> 排除它
  • components/index.js: 没有导出被使用,没有被标记为有副作用,但重新导出的导出内容被使用了 -> 跳过它
  • components/Breadcrumbs.js: 没有导出被使用,没有被标记为有副作用 -> 排除它。这也会排除所有如同 components/Breadcrumbs.css 的依赖,尽管它们都被标记为有副作用。
  • components/Button.js: 直接的导出被使用,没有被标记为有副作用 -> 导入它
  • components/Button.css: 没有导出被使用,但被标记为有副作用 -> 导入它

在这种情况下,只有 4 个模块被导入到 bundle 中:

  • index.js: 基本为空的
  • configure.js
  • components/Button.js
  • components/Button.css

在这次的优化后,其它的优化项目都可以应用。例如:从 Button.js 导出 的buttonFrombuttonsFrom 也没有被使用。usedExports 优化会捡起这些代码而且 terser 会能够从 bundle 中把这些语句摘除出来。

模块合并也会应用。所以这 4 个模块,加上入口的模块(也可能有更多的依赖)会被合并。index.js 最终没有生成代码.

将函数调用标记为无副作用

是可以告诉 webpack 一个函数调用是无副作用的,只要通过 /*#__PURE__*/ 注释。它可以被放到函数调用之前,用来标记它们是无副作用的(pure)。传到函数中的入参是无法被刚才的注释所标记,需要单独每一个标记才可以。如果一个没被使用的变量定义的初始值被认为是无副作用的(pure),它会被标记为死代码,不会被执行且会被压缩工具清除掉。这个行为被会开启当 optimization.innerGraph 被设置成 true

file.js

/*#__PURE__*/ double(55);

压缩输出结果

通过 importexport 语法,我们已经找出需要删除的“未引用代码(dead code)”,然而,不仅仅是要找出,还要在 bundle 中删除它们。为此,我们需要将 mode 配置选项设置为 production

webpack.config.js

const path = require('path');

module.exports = {
  entry: './src/index.js',
  output: {
    filename: 'bundle.js',
    path: path.resolve(__dirname, 'dist'),
  },
- mode: 'development',
- optimization: {
-   usedExports: true,
- }
+ mode: 'production',
};

准备就绪后,然后运行另一个命令 npm run build,看看输出结果有没有发生改变。

你发现 dist/bundle.js 中的差异了吗?现在整个 bundle 都已经被 minify(压缩) 和 mangle(混淆破坏),但是如果仔细观察,则不会看到引入 square 函数,但能看到 cube 函数的混淆破坏版本(function r(e){return e*e*e}n.a=r)。现在,随着 minification(代码压缩) 和 tree shaking,我们的 bundle 减小几个字节!虽然,在这个特定示例中,可能看起来没有减少很多,但是,在有着复杂依赖树的大型应用程序上运行 tree shaking 时,会对 bundle 产生显著的体积优化。

结论

我们学到为了利用 tree shaking 的优势, 你必须...

  • 使用 ES2015 模块语法(即 importexport)。
  • 确保没有编译器将您的 ES2015 模块语法转换为 CommonJS 的(顺带一提,这是现在常用的 @babel/preset-env 的默认行为,详细信息请参阅文档)。
  • 在项目的 package.json 文件中,添加 "sideEffects" 属性。
  • 使用 mode"production" 的配置项以启用更多优化项,包括压缩代码与 tree shaking。

你可以将应用程序想象成一棵树。绿色表示实际用到的 source code(源码) 和 library(库),是树上活的树叶。灰色表示未引用代码,是秋天树上枯萎的树叶。为了除去死去的树叶,你必须摇动这棵树,使它们落下。

如果你对优化输出很感兴趣,请进入到下个指南,来了解 生产环境 构建的详细细节。

16 位贡献者

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