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分享一款超好用的JavaScript 打包壓縮工具

 更新時間:2020年04月26日 09:57:23   作者:Vincent Chan 的巴士站  
這篇文章主要介紹了寫一個飛快的 JavaScript 打包壓縮工具,非常好用,本文給大家分享實現思路,需要的朋友可以參考下

背景

平時大家在開發(fā) Js 項目的時候,可能已經離不開 webpack 等打包工具了。而 webpack 打包速度大概就是“能用“的水平。大概去年開始,我就開始在構想,如果能寫一個極速的打包工具,功能未必需要很強,可能對小項目非常有用。去年我用 C++ 寫完 parser 之后,便沒什么動力寫下去了。但是最近發(fā)現有這個想法的不止我一個,Figma 的 CTO 業(yè)余之際寫了一個打包器 https://github.com/evanw/esbuild ,可以說完完全全實現了我想象中的需求,不過他是用 Go 語言實現的。我看到這個項目時心里一想,這不是我去年就想做的事嗎,這 push 我趕緊把打包壓縮部分完成。

代碼

Github 地址: https://github.com/vincentdchan/jetpack.js

優(yōu)化思路

并行 Parsing

毫無疑問,每一個 js 文件的 parsing 可以在不同線程完成,這就需要支持并行的語言。由于 parsing 的結果是 AST,所以需要可以共享內存的語言(排除通過 messeage parsing 實現多線程的語言)。滿足以上兩個要求的語言不多。 Evan 選擇了 Go,我選擇了 C++。

減少遍歷次數

要想速度快,就要減少 AST 的遍歷次數。最好就是只遍歷一次來生成代碼,在 Parsing 構建 AST 的時候就收集足夠的信息。但是這也意味著只能做比較淺層次的優(yōu)化,不能做深層次的壓縮(死代碼消除,tree shaking 都做不了)。

架構

由上述思路我總結出了以下打包的架構:

  1. 并行 parse 文件
  2. 作用域提升、生成框架代碼、重命名變量
  3. 并行生成代碼
  4. 合并輸出文件

流程圖如下:

打包壓縮原理

本章節(jié)主要講如何“最簡單“地壓縮 Js 代碼。本章節(jié)假設讀者對編譯原理有一定了解,知道什么是 AST。如果不懂請直接跳到下文「性能」章節(jié)。

字面量替換

字面替換最簡單。規(guī)則有一下幾個:

  • undefined 替換為 void 0
  • true 替換為 !0 , false 替換為 !1

:warning: 注意:在 ES 中,undefined 是標識符(Identifier),而不是關鍵字,也就是說你可以定義一個叫 undefined 的變量,所以這個時候不能簡單地替換為 void 0

常量折疊

計算簡單的運算:

var two = 1 + 1;
var foobar = 'foo' + 'bar';

轉換成

var two = 2;
var foobar = 'foobar';

:warning: 注意:這里要注意實現的平臺和 js 的差異,比如在 C++ 里面大整數相加可能會溢出,而在 Js 會自動轉換成 bigint. 加法問題就如此,其他運算符問題更多。如果要完整實現常量折疊,可能要部分實現 js 引擎。

變量別名

別名就是要給變量重新賦予比較短的變量名。從字母一直排上去,abcd,一個字母用完了用兩個字母。實現起來也很簡單,用一個計數器,一直加上去就可。最后每個變量分配一個數字,把這個數字映射到相應的英文字母上,有點像 36 進制轉換成字母的面試題。不過這里有一點值得注意的是,變量名第一個字母不能是數字,第二個字母開始可以是數字,要考慮到這一點,才能盡可能“壓榨”變量名。

為了盡可能地“壓榨”變量名,同一級的作用域里面的變量名是可以使用相同的變量名。到下一級的時候,對子作用域進行合并。

舉個例子:

function Mother() {
	var e = 'capture'; // d 不能使用跟子作用域同樣的變量名,不然子作用域無法捕獲這個變量
	function A(a, b, c, d) {
 console.log(e);
	}
	
	function B(a, b, c) { // B 跟 A 函數同級,分配同樣的變量名
	 // ...
	}
}

上述例子中,A 和 B 都沒有子作用域了,變量名從 0 開始分配。到給 Mother 下 e 分配變量名時,找到子作用域最大的計數器。分配最多的子作用域 A 分配了 4 個,所以 B 計數器從 5 開始分配,所以給 e 分配了5,所以 e 就得到了這個名字。

所以變量別名就是從 AST 的葉子開始向上構造,一直分配到根結點把所有作用域都分配完為止。

小技巧

這里 esbuild 采用了比較聰明的技巧。它統(tǒng)計了所有變量的引用次數,然后進行排序,引用次數最多的變量分配到的名字就是盡量短的,這樣也可以減少編譯出來 js 的體積。我在寫 jetpack 打包的時候,也借鑒了這種做法。

模塊合并

模塊合并的辦法有很多。webpack 采用的是用 function 把每個函數包起來,放到了一個長長的數組里面,然后實現了自己的 require,esbuild 也采用了類似的方法。

Rollup.js 實現的方法則是作用域提升(Scope hoisting),把模塊都放到根作用域。這里我采用的方法也是作用域提升。

假設有 a.js 文件:

export function A() {
 console.log('a');
}

然后有 main.js 文件:

import { A as ExternalA } from './a';

function A() {
 console.log('local A');
}

export function main() {
 A() + ExternalA();
}

使用 jetpack 打包完的結果:

// a.js
function A() {
 console.log('a');
}

// main.js
function A_0() {
 console.log('local A');
}

function main() {
 A_0() + A();
}

export { main };

難點在于作用域合并。實際上在 ES modules 里面不同 modules 之間引用是一個圖結構。

C++ 的優(yōu)化

除了策略上的優(yōu)化,C++ 還提供了諸多基礎數據結構/內存方面的優(yōu)化。

shared_ptr

AST 的結點全部使用 shared_ptr,有人可能認為這是一個很大的開銷。但是早期的時候我實現過一個裸指針版本(不釋放內存),并沒有測出有明顯差距。

使用 shared ptr 很重要一個原因是,一個子樹可能被其他類擁有(打包模塊,Scope,ES Module 管理器)。這個時候如果用 unique ptr 的話就會 gg。只能說 GC 大法好。

對于 C++ 這種沒有 GC 的語言有一個毛病就是:析構 AST 非常耗時。AST 夠大的話能耗上十幾 ms(這個時間跟 gc 比有何優(yōu)勢?),所以因此我也能想出了一個辦法: 不釋放內存 ……。

最后說一句: GC 大法好 。

robin hood hashing

由于打包器中大量使用哈希表,所以提高哈希表速度尤其重要,這里我使用了 robin hood hashing

參見: https://martin.ankerl.com/2019/04/01/hashmap-benchmarks-01-overview/

在 hash 方面我有一個設想,就是像 Lua 一樣,對于短字符,在字符串創(chuàng)建的時候把 hash 記下來,這樣在多次使用哈希表的時候可以節(jié)省 hash 的時間(但是要求字符串是 immutable 的)。為此我專門寫了個 String 類,最后的結果是總體速度慢了 2-3x,測出來是 immutable 字符串拼接耗時太多,最后放棄了這個方案。

jemalloc

Parsing 過程中需要大量分配 node,大家都知道很明顯 C++ 的 new 并不夠快。經過測試在 macOS 下使用 jemalloc 會讓 parsing 速度提升 1 倍。使 用系統(tǒng) malloc 會導致 parsing 速度比 Go 慢 1x 左右,慢在 new 。

當然了,內存池我也試過的,測出來速度基本和 jemalloc 一樣,所以就直接用 jemalloc 了。

性能

總結

寫編譯器需要快速大量產生 node 結點,大量樹和圖的結構,這一方面的運算 C++ 并沒有什么優(yōu)勢可言。

不得不承認,使用 C++ 你要思考很多東西,做很多很多額外的工作,才能獲得比 Go 還快的速度(什么都不想做出來只會比 Go 還慢)。另一方面使用 C++ 會讓你額外考慮很多和業(yè)務無關的東西,大大降低開發(fā)速度,而對于打包器這個場景 C++ 在這一塊本身不能提供很大優(yōu)勢。

到此這篇關于寫一個飛快的 JavaScript 打包壓縮工具的文章就介紹到這了,更多相關JavaScript 打包壓縮工具內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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