JS `Rollup` `Tree Shaking` 极限：基于 ESM 的静态分析与死代码消除

各位靓仔靓女们，大家好！我是今天的主讲人，咱们今天来聊聊 JavaScript 打包工具 Rollup 的 Tree Shaking，保证大家听完之后，对Tree Shaking的理解更上一层楼，让你的代码更苗条、运行更快！

什么是 Tree Shaking？

首先，来个简单直接的定义：Tree Shaking 是一种死代码消除技术。想象一下，你家后院种了一棵大树，但有些枝条已经枯萎了，占地方又没用，砍掉它们，树才能长得更好。Tree Shaking 干的就是这事儿，它能识别并移除 JavaScript 代码中未使用的部分，从而减小最终打包文件的体积。

为什么需要 Tree Shaking？

在模块化开发的时代，我们经常会引入大量的模块，但很多时候我们只用到了模块中的一部分功能。如果不进行 Tree Shaking，这些未使用的代码也会被打包进去，造成浪费，增加了文件体积，影响了加载速度。

举个例子：

// utils.js
export function add(a, b) {
  return a + b;
}

export function subtract(a, b) {
  return a - b;
}

export function multiply(a, b) {
  return a * b;
}

// main.js
import { add } from './utils.js';

console.log(add(2, 3));

在这个例子中，main.js 只用到了 add 函数，而 subtract 和 multiply 函数并没有被使用。如果没有 Tree Shaking，subtract 和 multiply 函数也会被打包到最终的文件中。

Rollup 与 Tree Shaking

Rollup 是一个 JavaScript 模块打包器，它以其强大的 Tree Shaking 能力而闻名。Rollup 基于 ESM (ES Modules) 的静态分析，可以精确地识别未使用的代码，并将其移除。

为什么 Rollup 擅长 Tree Shaking？

因为 Rollup 依赖于 ESM 的静态结构。啥叫静态结构？简单来说，就是代码的依赖关系在编译时就可以确定，而不需要等到运行时。ESM 使用 import 和 export 关键字来声明模块之间的依赖关系，Rollup 可以通过分析这些 import 和 export 语句，构建出一个依赖关系图，从而判断哪些代码是被使用的，哪些代码是未被使用的。

相比之下，CommonJS 使用 require 和 module.exports，这些语句可以在运行时动态地改变依赖关系，Rollup 无法准确地分析出未使用的代码。这也是为什么 Rollup 对 CommonJS 的 Tree Shaking 支持不如 ESM 的原因。

Rollup 是如何进行 Tree Shaking 的？

Rollup 的 Tree Shaking 过程大致可以分为以下几个步骤：

解析 (Parsing): Rollup 使用 Acorn 等解析器将 JavaScript 代码解析成抽象语法树 (AST)。
分析 (Analysis): Rollup 分析 AST，构建模块之间的依赖关系图。
标记 (Marking): Rollup 从入口模块开始，递归地标记所有被使用的模块和变量。
摇树 (Shaking): Rollup 移除所有未被标记的模块和变量。
生成 (Generation): Rollup 将剩余的代码生成最终的打包文件。

Tree Shaking 的限制与注意事项

虽然 Rollup 的 Tree Shaking 很强大，但它也并非万能的。有些情况下，Tree Shaking 可能会失效，或者产生意想不到的结果。下面列出一些常见的限制和注意事项：

1. 副作用 (Side Effects)

副作用是指函数或表达式除了返回值之外，还会对程序的状态产生影响。例如，修改全局变量、发送 HTTP 请求、修改 DOM 元素等。

如果一个模块有副作用，那么即使它没有被显式地使用，Rollup 也不会将其移除，因为移除它可能会导致程序出错。

举个例子：

// side-effect.js
console.log('This is a side effect!');

export function doSomething() {
  // ...
}

// main.js
import { doSomething } from './side-effect.js';

// 没有调用 doSomething，但是 side-effect.js 仍然会被打包进去，因为它的副作用。

为了告诉 Rollup 哪些模块没有副作用，可以在 package.json 中使用 sideEffects 字段。

{
  "name": "my-project",
  "version": "1.0.0",
  "sideEffects": [
    "./src/has-side-effects.js",
    "*.css" // 所有的 CSS 文件都有副作用
  ]
}

sideEffects 字段可以是一个数组，包含具有副作用的文件或文件模式。如果一个模块不在 sideEffects 列表中，Rollup 就会认为它没有副作用，可以安全地进行 Tree Shaking。

2. 动态导入 (Dynamic Imports)

动态导入是指使用 import() 语句在运行时加载模块。由于动态导入的模块是在运行时加载的，Rollup 无法在编译时确定它们是否被使用，因此无法对动态导入的模块进行 Tree Shaking。

// main.js
async function loadModule() {
  const { myFunction } = await import('./my-module.js');
  myFunction();
}

loadModule();

在这个例子中，my-module.js 是通过动态导入加载的，Rollup 无法对其进行 Tree Shaking。

3. CommonJS 模块

如前所述，Rollup 对 CommonJS 模块的 Tree Shaking 支持不如 ESM。这是因为 CommonJS 的 require 和 module.exports 语句可以在运行时动态地改变依赖关系，Rollup 无法准确地分析出未使用的代码。

如果你的项目中使用了很多 CommonJS 模块，可以考虑将它们转换为 ESM，以获得更好的 Tree Shaking 效果。

4. 代码风格

一些代码风格可能会影响 Tree Shaking 的效果。例如，使用全局变量、使用 eval() 函数、使用 with 语句等。这些代码风格会使 Rollup 难以分析代码的依赖关系，从而影响 Tree Shaking 的效果。

5. 间接引用

有时候，一个模块可能通过间接的方式被引用，导致 Rollup 无法正确地进行 Tree Shaking。

举个例子：

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

// b.js
import { a } from './a.js';

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

// main.js
import { b } from './b.js';

b();

在这个例子中，main.js 引用了 b.js，而 b.js 又引用了 a.js。虽然 main.js 没有直接引用 a.js，但 a.js 仍然会被打包进去，因为它是 b.js 的依赖。

6. 混淆和压缩

代码混淆和压缩可能会影响 Tree Shaking 的效果。一些混淆器可能会将代码转换成 Rollup 难以分析的形式，从而导致 Tree Shaking 失效。

7. 插件的影响

Rollup 的插件也可能会影响 Tree Shaking 的效果。一些插件可能会引入额外的代码，或者修改代码的依赖关系，从而影响 Tree Shaking 的结果。

如何优化 Tree Shaking？

为了获得最佳的 Tree Shaking 效果，可以采取以下措施：

使用 ESM: 尽可能地使用 ESM 模块，避免使用 CommonJS 模块。
避免副作用: 尽量编写没有副作用的代码。如果必须使用副作用，可以使用 sideEffects 字段来告诉 Rollup。
避免动态导入: 尽量避免使用动态导入，除非确实需要。
简化代码: 尽量编写简洁、易于理解的代码，避免使用复杂的语法和代码风格。
使用合适的插件: 选择合适的 Rollup 插件，并确保它们不会影响 Tree Shaking 的效果。
配置 Rollup: 根据项目的具体情况，配置 Rollup 的选项，以获得最佳的 Tree Shaking 效果。

实战演练

接下来，我们通过一个实际的例子来演示 Rollup 的 Tree Shaking。

示例项目结构

my-project/
├── src/
│   ├── utils.js
│   ├── components/
│   │   ├── button.js
│   │   ├── input.js
│   │   └── index.js
│   └── index.js
├── package.json
├── rollup.config.js
└── index.html

代码

// src/utils.js
export function add(a, b) {
  console.log('add function');
  return a + b;
}

export function subtract(a, b) {
  console.log('subtract function');
  return a - b;
}

// src/components/button.js
export function Button() {
  console.log('Button component');
  return '<button>Click me</button>';
}

// src/components/input.js
export function Input() {
  console.log('Input component');
  return '<input type="text">';
}

// src/components/index.js
export { Button } from './button.js';
export { Input } from './input.js';

// src/index.js
import { add } from './utils.js';
import { Button } from './components/index.js';

document.body.innerHTML = `
  <h1>Hello, world!</h1>
  <p>2 + 3 = ${add(2, 3)}</p>
  ${Button()}
`;

`package.json`

{
  "name": "my-project",
  "version": "1.0.0",
  "description": "",
  "main": "dist/bundle.js",
  "module": "src/index.js",
  "scripts": {
    "build": "rollup -c"
  },
  "keywords": [],
  "author": "",
  "license": "ISC",
  "devDependencies": {
    "rollup": "^2.79.1"
  },
  "type": "module",
  "sideEffects": false
}

`rollup.config.js`

import { terser } from 'rollup-plugin-terser'; // 引入 terser 插件

export default {
  input: 'src/index.js',
  output: {
    file: 'dist/bundle.js',
    format: 'es',
    sourcemap: true,
  },
  plugins: [terser()], // 使用 terser 插件进行代码压缩
};

`index.html`

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <title>Rollup Tree Shaking Example</title>
</head>
<body>
  <script src="dist/bundle.js"></script>
</body>
</html>

分析

在这个例子中，src/index.js 只用到了 add 函数和 Button 组件，而 subtract 函数和 Input 组件并没有被使用。

运行 npm run build 命令，Rollup 会对代码进行 Tree Shaking，移除未使用的 subtract 函数和 Input 组件。

打开 index.html，你会在控制台中看到 add function 和 Button component 的输出，而不会看到 subtract function 和 Input component 的输出。

代码压缩

通过添加 terser 插件,可以压缩代码，使最终的 bundle 更小，更方便网络传输，当然tree shaking 也是必不可少的。

总结

Rollup 的 Tree Shaking 是一种强大的死代码消除技术，可以有效地减小 JavaScript 代码的体积，提高加载速度。为了获得最佳的 Tree Shaking 效果，我们需要遵循一些最佳实践，例如使用 ESM、避免副作用、简化代码等。

希望通过今天的讲解，大家对 Rollup 的 Tree Shaking 有了更深入的了解。记住，好的代码不仅要功能强大，还要苗条、高效！下次再见！

什么是 Tree Shaking？

为什么需要 Tree Shaking？

Rollup 与 Tree Shaking

为什么 Rollup 擅长 Tree Shaking？

Rollup 是如何进行 Tree Shaking 的？

Tree Shaking 的限制与注意事项

1. 副作用 (Side Effects)

2. 动态导入 (Dynamic Imports)

3. CommonJS 模块

4. 代码风格

5. 间接引用

6. 混淆和压缩

7. 插件的影响

如何优化 Tree Shaking？

实战演练

示例项目结构

代码

package.json

rollup.config.js

index.html

分析

代码压缩

总结

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`package.json`

`rollup.config.js`

`index.html`

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