深入理解 Vite 的工作原理，特别是它如何利用浏览器原生 ESM (ES Modules) 实现极速开发体验和 HMR。 - 智猿学院-前后端，数据库，人工智能，云计算等领域前沿技术讲座

各位靓仔靓女，今天咱们来聊聊Vite，这玩意儿现在火得跟火箭似的，号称下一代前端构建工具。但它凭啥这么牛？核心就在于它充分利用了浏览器原生的ESM（ES Modules）。咱们今天就来扒一扒它的底裤，看看它到底是怎么靠ESM实现极速开发体验和HMR（热模块替换）的。

打个招呼，我是你们今天的导游，带大家一起深入Vite的腹地！

第一站：什么是ESM？这玩意儿跟CommonJS有啥区别？

在Vite出现之前，前端开发基本上是CommonJS的天下，尤其是Node.js环境。但是浏览器并不直接支持CommonJS，所以我们需要Webpack、Rollup这些打包工具，把CommonJS的代码打包成浏览器能识别的格式。

ESM是啥？简单来说，就是浏览器原生的模块化方案。它通过import和export关键字来导入和导出模块。这玩意儿最大的优点就是浏览器可以直接识别！不需要打包！

好，现在咱们用代码说话，对比一下CommonJS和ESM：

特性	CommonJS (Node.js)	ESM (浏览器, Node.js)
导入	`require()`	`import`
导出	`module.exports`	`export`
执行时机	运行时加载	编译时加载
静态/动态导入	动态导入	静态导入为主，支持动态导入

举个栗子：

CommonJS (utils.js):

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

module.exports = {
  add: add
};

CommonJS (index.js):

// index.js
const utils = require('./utils');

console.log(utils.add(1, 2)); // 输出 3

ESM (utils.js):

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

ESM (index.js):

// index.js
import { add } from './utils.js'; // 注意 .js 后缀

console.log(add(1, 2)); // 输出 3

看到了吗？ESM用import和export，而且要注意，在浏览器环境里，import的时候，文件名要带.js后缀。这很重要！

ESM的优势：

浏览器原生支持： 不需要打包，直接运行。
静态分析： ESM可以在编译时进行静态分析，提前发现错误，优化代码。
按需加载： 只有用到的模块才会被加载，减少初始加载时间。
循环依赖处理更好： ESM在设计上就考虑了循环依赖的问题，避免了一些CommonJS的坑。

第二站：Vite如何利用ESM实现极速开发体验？

Vite的核心思想就是：利用浏览器原生的ESM，在开发阶段不打包！

传统的打包工具（比如Webpack）会把所有的代码打包成一个或几个大的bundle。在开发阶段，每次修改代码，都需要重新打包，这个过程非常耗时。

Vite就不一样了。它在开发阶段，启动一个轻量级的服务器，拦截浏览器对模块的请求。当浏览器请求一个模块时，Vite会根据需要，对这个模块进行编译，然后返回给浏览器。

这就像什么呢？就像你点外卖，传统的打包工具是厨师把所有的菜都做好了，打包好，然后一次性送到你家。而Vite是，你点哪个菜，厨师就现炒哪个菜，然后送到你家。哪个更快？当然是现炒的更快啊！

举个例子，假设你有这样的目录结构：

my-project/
├── index.html
├── main.js
└── components/
    └── App.vue

index.html:

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <title>Vite Example</title>
</head>
<body>
  <div id="app"></div>
  <script type="module" src="/main.js"></script>
</body>
</html>

main.js:

import { createApp } from 'vue';
import App from './components/App.vue';

createApp(App).mount('#app');

components/App.vue:

<template>
  <h1>Hello, Vite!</h1>
</template>

<script>
export default {
  name: 'App'
}
</script>

当你用Vite启动开发服务器时，浏览器会请求index.html。然后，index.html里的<script type="module" src="/main.js"></script>会告诉浏览器，要加载main.js这个ESM模块。

Vite会拦截这个请求，对main.js进行编译，然后返回给浏览器。main.js里又import App from './components/App.vue';，Vite又会拦截这个请求，对App.vue进行编译，然后返回给浏览器。

整个过程，Vite只编译了浏览器实际请求的模块，没有进行全量打包。所以速度非常快！

第三站：HMR（热模块替换）的工作原理

HMR是指在应用程序运行过程中，替换、添加或删除模块，而无需重新加载整个页面。这在开发阶段非常有用，可以大大提高开发效率。

Vite的HMR也是基于ESM实现的。当一个模块发生变化时，Vite会通知浏览器，只更新这个模块，而不是整个页面。

具体来说，HMR的工作流程是这样的：

文件监听： Vite会监听项目中的文件变化。
模块图更新： 当一个模块发生变化时，Vite会更新内部的模块依赖图。
HMR API： Vite会通过HMR API，通知浏览器需要更新的模块。
模块替换： 浏览器接收到HMR API的通知后，会替换掉旧的模块，并执行相关的代码。

咱们还是用上面的例子，假设你修改了App.vue的内容：

<template>
  <h1>Hello, Vite! (Updated)</h1>
</template>

<script>
export default {
  name: 'App'
}
</script>

当你保存App.vue时，Vite会检测到文件变化，更新模块依赖图，并通过HMR API通知浏览器，需要更新App.vue这个模块。浏览器会替换掉旧的App.vue模块，然后重新渲染页面，你就能看到<h1>Hello, Vite! (Updated)</h1>了。

整个过程，页面没有重新加载，只是替换了App.vue这个模块。这就是HMR的魔力！

Vite 如何实现 HMR？

Vite 的 HMR 实现依赖于以下几个关键部分：

WebSocket 连接: Vite 启动时，会在浏览器和开发服务器之间建立一个 WebSocket 连接。这个连接用于实时通信，服务器可以通过它向浏览器推送更新信息。
HMR Runtime: Vite 在浏览器端注入一个 HMR runtime，负责接收服务器推送的更新信息，并执行模块替换逻辑。
模块监听: Vite 监听文件系统的变化，当检测到模块发生变化时，会分析其依赖关系，并确定需要更新的模块。
代码转换: Vite 使用 esbuild 对模块进行快速编译和转换，生成浏览器可执行的代码。
更新推送: 服务器将更新后的模块代码通过 WebSocket 连接推送给浏览器。
模块替换: HMR runtime 接收到更新信息后，会找到对应的模块，并使用新的代码替换旧的代码。

举个栗子，模拟一个简单的 HMR 流程：

假设我们有一个 button.js 文件：

// button.js
export function createButton(text) {
  const button = document.createElement('button');
  button.textContent = text;
  return button;
}

和一个 index.js 文件：

// index.js
import { createButton } from './button.js';

const button = createButton('Click Me');
document.body.appendChild(button);

// HMR API ( simplified )
if (import.meta.hot) {
  import.meta.hot.accept('./button.js', (newModule) => {
    // 移除旧的按钮
    document.body.removeChild(button);
    // 创建新的按钮
    const newButton = newModule.createButton('Click Me - Updated!');
    document.body.appendChild(newButton);
  });
}

在这个例子中，index.js 导入了 button.js，并创建了一个按钮添加到页面上。

如果 button.js 发生了变化，Vite 会检测到这个变化，并：

向浏览器发送 HMR 更新信息: Vite 会通过 WebSocket 连接向浏览器发送一个消息，告诉浏览器 button.js 发生了变化。
HMR Runtime 执行回调: HMR runtime 接收到消息后，会执行 import.meta.hot.accept 中定义的回调函数。
模块替换和更新: 回调函数会移除旧的按钮，导入新的 button.js 模块，并使用新的模块创建一个新的按钮添加到页面上。

这样，我们就可以在不刷新整个页面的情况下，更新 button.js 的内容。

第四站：Vite的预构建（Pre-Bundling）

虽然Vite在开发阶段不进行全量打包，但是它会进行预构建。预构建主要是针对node_modules里的依赖。

为啥要预构建？因为node_modules里的依赖通常是CommonJS或者UMD格式的，浏览器不能直接识别。而且，node_modules里的依赖通常有很多小模块，如果每个模块都单独请求，会造成大量的HTTP请求，影响性能。

Vite的预构建会把node_modules里的依赖打包成ESM格式，并且合并成几个大的模块，减少HTTP请求。

Vite 使用 esbuild 进行预构建，esbuild 是一个用 Go 语言编写的 JavaScript 打包器，速度非常快。

预构建的流程：

依赖分析： Vite 会分析你的代码，找出所有的依赖。
模块格式转换： 如果依赖是 CommonJS 或 UMD 格式，Vite 会将其转换为 ESM 格式。
代码合并： Vite 会将多个依赖合并成一个或几个大的模块。
缓存： Vite 会将预构建的结果缓存起来，下次启动时直接使用，避免重复构建。

第五站：生产环境的打包

虽然Vite在开发阶段不打包，但是在生产环境，还是需要打包的。Vite默认使用Rollup进行打包。

为啥生产环境要打包？因为生产环境需要对代码进行优化，比如压缩、混淆、代码分割等。这些优化可以减小文件体积，提高加载速度。

Vite的总结：

Vite之所以快，主要归功于以下几点：

基于ESM： 利用浏览器原生的ESM，在开发阶段不打包。
按需编译： 只编译浏览器实际请求的模块，避免全量编译。
HMR： 基于ESM实现HMR，只更新修改的模块，而不是整个页面。
预构建： 使用esbuild对node_modules里的依赖进行预构建，提高加载速度。
esbuild： 使用 esbuild 进行编译和打包，速度非常快。

Vite的优缺点：

优点	缺点
极速开发体验	需要浏览器支持ESM
HMR速度快	对一些旧的浏览器兼容性不好
配置简单	某些复杂的项目配置可能需要更多的调整
基于ESM，更符合未来的发展趋势

总而言之，Vite是一个非常优秀的构建工具，它充分利用了ESM的优势，提供了极速的开发体验和HMR。如果你还没有用过Vite，强烈建议你尝试一下，相信你会爱上它的！

最后的彩蛋：

Vite不仅仅是一个构建工具，它还是一个生态系统。Vite官方提供了一系列的插件，可以扩展Vite的功能，比如支持TypeScript、JSX、CSS Modules等。

Vite的生态系统还在不断发展壮大，相信未来会有更多的插件出现，让Vite更加强大！

今天的讲座就到这里，希望大家有所收获！下次再见！

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