JS `Vite` `Dev Server` `HMR` (`Hot Module Replacement`) `Graph Traversal`

各位靓仔靓女，老少爷们，晚上好！我是今天的主讲人，咱们今天聊聊 Vite 的热更新黑魔法，以及它背后的图遍历小秘密。

Vite 热更新：让你的代码飞起来！

相信大家都有过这样的经历：改了一行代码，满怀期待地保存，结果…浏览器还是老样子，刷新！刷新！再刷新！这种感觉，就像便秘一样难受。

Vite 的出现，就是为了解决这个痛点。它利用浏览器原生的 ES Module，加上一些骚操作，实现了近乎瞬时的热更新。这感觉，就像拉肚子一样顺畅！（好吧，这个比喻可能不太恰当…但效果就是这么明显！）

什么是 HMR？

HMR，全称 Hot Module Replacement，翻译过来就是“热模块替换”。简单来说，就是在应用程序运行的时候，替换掉修改过的模块，而不用刷新整个页面。

传统的模块热更新，往往需要通过 Webpack 等打包工具，对整个项目进行重新打包。这过程非常耗时，尤其是对于大型项目来说，简直就是一场噩梦。

Vite 的 HMR 机制则非常巧妙。它利用 ES Module 的特性，只更新修改过的模块，以及依赖这些模块的其他模块。就像外科手术一样精准，避免了不必要的“大动干戈”。

Vite 的 HMR 原理：图遍历与模块替换

Vite 的 HMR 机制，可以概括为以下几个步骤：

文件监听： Vite 通过 Rollup 的插件机制，监听项目中的文件变化。一旦发现文件被修改，立即触发 HMR 更新。
模块图构建： Vite 维护着一个模块依赖图，记录了项目中所有模块之间的依赖关系。这个图非常重要，是 HMR 的基础。
脏模块标记： 当某个模块被修改时，Vite 会将该模块标记为“脏模块”。
图遍历： 从脏模块开始，Vite 会沿着模块依赖图，向上遍历，找出所有受到影响的模块。
代码转换： 对于受到影响的模块，Vite 会将其转换成 ES Module 格式的代码。
消息推送： Vite 通过 WebSocket，将更新后的代码推送到浏览器。
模块替换： 浏览器接收到更新后的代码，利用 ES Module 的 import.meta.hot API，替换掉旧的模块。
副作用处理： 有些模块可能有副作用，比如修改了全局变量，或者注册了事件监听器。Vite 会提供一些 API，让开发者可以手动处理这些副作用。

模块图构建：Vite 的数据结构

模块图是 Vite HMR 的核心。它是一个有向图，每个节点代表一个模块，每条边代表模块之间的依赖关系。

Vite 使用 ModuleNode 类来表示模块节点：

class ModuleNode {
  id: string | null; // 模块的 ID，通常是文件路径
  url: string; // 模块的 URL
  type: 'js' | 'css' | 'json' | 'asset'; // 模块的类型
  importers: Set<ModuleNode>; // 引用该模块的模块集合
  importedModules: Set<ModuleNode>; // 该模块引用的模块集合
  acceptedHmrDeps: Set<ModuleNode>; // 接受 HMR 更新的依赖模块集合
  hmrAcceptors: Set<{
    deps: string[];
    callback: Function;
  }>; // 处理 HMR 更新的回调函数集合
  transformResult: TransformResult | null; // 模块转换结果
  lastHMRTimestamp: number; // 上次 HMR 更新的时间戳
}

通过 ModuleNode 之间的 importers 和 importedModules 属性，Vite 可以轻松地构建出整个模块依赖图。

图遍历算法：深度优先搜索 (DFS)

当某个模块被修改时，Vite 需要找到所有受到影响的模块。这需要用到图遍历算法。

Vite 使用的是深度优先搜索 (DFS) 算法。从脏模块开始，沿着模块依赖图，递归地遍历所有依赖该模块的模块。

function propagateUpdate(mod: ModuleNode, seen: Set<ModuleNode> = new Set()) {
  if (seen.has(mod)) {
    return;
  }
  seen.add(mod);

  // 1. Check if the module accepts its own updates.
  if (mod.hmrAcceptors.size) {
    return {
      type: 'self-accepting',
      modules: [mod]
    };
  }

  // 2. Recursively propagate to importers that aren't explicitly accepting.
  const importers = Array.from(mod.importers);
  if (!importers.length) {
    // If no importers, it's the root entry - reload the whole page.
    return {
      type: 'hard-reloads',
      modules: [mod]
    };
  }

  let propagated = [];
  for (const importer of importers) {
    // 3. If the importer explicitly accepts the updated module, stop propagating.
    if (importer.acceptedHmrDeps.has(mod)) {
      propagated.push({
        type: 'accepted',
        modules: [importer]
      });
    } else {
      // 4. Otherwise, recursively propagate to the importer.
      const result = propagateUpdate(importer, seen);
      if (result) {
        propagated.push(result);
      }
    }
  }

  return propagated.length
    ? {
        type: 'propagated',
        modules: propagated.flatMap(p => p.modules)
      }
    : null;
}

这段代码展示了 Vite 如何使用 DFS 算法，从脏模块开始，向上遍历模块依赖图，找出所有需要更新的模块。

代码示例：HMR API 的使用

Vite 提供了一些 API，让开发者可以手动处理 HMR 更新。

例如，import.meta.hot.accept API，可以用来指定哪些模块可以接受 HMR 更新。

// component.js
export function updateComponent(data) {
  // 更新组件的逻辑
  console.log('Component updated with data:', data);
}

// main.js
import { updateComponent } from './component.js';

// 初始化组件
updateComponent({ message: 'Hello, world!' });

if (import.meta.hot) {
  import.meta.hot.accept('./component.js', (newModule) => {
    // 新的模块
    newModule.updateComponent({ message: 'Hello, HMR!' });
  });
}

在这个例子中，当 component.js 文件被修改时，main.js 文件会收到 HMR 更新。import.meta.hot.accept API 允许我们执行一些自定义的逻辑，比如更新组件的数据。

代码示例：自定义 HMR 处理

有时候，我们需要更精细地控制 HMR 更新。Vite 允许我们注册自定义的 HMR 处理函数。

// my-module.js
export function doSomething() {
  console.log('Doing something...');
}

if (import.meta.hot) {
  import.meta.hot.dispose(() => {
    // 在模块被替换之前，清理资源
    console.log('Cleaning up...');
  });

  import.meta.hot.accept(() => {
    // 在模块被替换之后，执行一些操作
    console.log('Module updated!');
    doSomething();
  });
}

在这个例子中，import.meta.hot.dispose API 允许我们在模块被替换之前，清理一些资源，比如取消事件监听器，或者释放内存。import.meta.hot.accept API 允许我们在模块被替换之后，执行一些操作，比如重新初始化模块，或者更新UI。

Vite HMR 的优势

Vite 的 HMR 机制，相比传统的模块热更新，有以下几个优势：

速度快： 只更新修改过的模块，避免了全量打包的耗时。
配置简单： 不需要复杂的配置，开箱即用。
原生支持： 基于 ES Module，无需额外的插件。

Vite HMR 的局限性

Vite 的 HMR 机制，也有一些局限性：

只支持 ES Module： 不支持 CommonJS 等其他模块规范。
需要浏览器支持： 需要浏览器支持 ES Module。

常见问题与解决方案

HMR 不生效： 检查是否正确配置了 HMR API。
HMR 更新后页面闪烁： 可能是因为没有正确处理副作用。
HMR 导致内存泄漏： 检查是否正确清理了资源。

Vite HMR 与 Webpack HMR 的对比

特性	Vite HMR	Webpack HMR
模块规范	ES Module	CommonJS, AMD, ES Module 等
更新速度	非常快，近乎瞬时	相对较慢，需要重新打包
配置复杂度	非常简单，开箱即用	相对复杂，需要配置 HMR 插件
原理	利用浏览器原生 ES Module，只更新修改过的模块	通过模块标识符，替换旧的模块
适用场景	中小型项目，使用 ES Module	大型项目，需要兼容多种模块规范
对浏览器的要求	需要浏览器支持 ES Module	无特殊要求
优点	更快的热更新速度：利用浏览器原生 ES Module 的按需加载特性，Vite HMR 能够显著减少更新时间，尤其是在大型项目中。更简单的配置： Vite 默认情况下就启用了 HMR，无需繁琐的配置。更好的开发体验：由于快速的反馈，开发者可以更高效地进行调试和迭代。	更广泛的兼容性： Webpack HMR 支持多种模块规范，适用于不同的项目类型。更成熟的生态系统： Webpack 拥有庞大的插件生态系统，可以满足各种定制需求。更强大的功能： Webpack HMR 提供了更丰富的功能，例如代码分割、静态资源处理等。
缺点	对 ES Module 的依赖： Vite HMR 依赖于 ES Module，这意味着项目必须使用 ES Module 规范，并且浏览器需要支持 ES Module。生态系统相对较小：与 Webpack 相比，Vite 的生态系统相对较小，插件和工具的选择可能有限。可能需要手动处理 HMR：在某些情况下，开发者需要手动处理 HMR，例如当模块包含副作用或需要自定义更新逻辑时。	较慢的热更新速度： Webpack HMR 通常需要重新构建整个 bundle，这会导致更新速度较慢。配置复杂： Webpack HMR 的配置可能比较复杂，尤其是在大型项目中。可能导致性能问题：在某些情况下，Webpack HMR 可能会导致性能问题，例如内存泄漏或 CPU 占用率高。

总结

Vite 的 HMR 机制，是其核心特性之一。它利用浏览器原生的 ES Module，加上图遍历等算法，实现了近乎瞬时的热更新。这极大地提升了开发效率，让开发者可以更加专注于代码本身。当然，Vite HMR 也有一些局限性，需要开发者根据实际情况进行选择。

希望今天的讲座，能够帮助大家更好地理解 Vite 的 HMR 机制。下次再见！