Vite的依赖预构建（Pre-bundling）机制：ESM到CommonJS的转换与缓存策略

Vite 的依赖预构建：ESM 到 CommonJS 的转换与缓存策略

大家好，今天我们来深入探讨 Vite 中一个非常重要的概念：依赖预构建（Pre-bundling）。Vite 作为一种现代化的前端构建工具，它利用浏览器原生支持的 ES Module (ESM) 来实现快速的冷启动和模块热更新 (HMR)。然而，在实际项目中，我们往往会依赖大量的第三方库，而这些库可能并非全部以 ESM 格式提供。为了解决这个问题，Vite 引入了依赖预构建机制，它主要负责将 CommonJS (CJS) 或 UMD 格式的依赖转换为 ESM 格式，并进行优化，从而提升应用的整体性能。

为什么需要依赖预构建？

在深入了解预构建的细节之前，我们先来明确一下为什么要进行这项工作。主要有以下几个原因：

1. CommonJS 的性能问题： 浏览器原生支持 ESM，这意味着它可以并行地请求和解析模块。而 CommonJS 采用同步加载的方式，会导致阻塞，影响页面的渲染速度。

2. 大量的模块请求： 许多 npm 包会导出大量的细粒度模块。如果直接在浏览器中使用这些模块，会导致大量的 HTTP 请求，这会显著降低应用的加载速度。

3. 统一模块格式： Vite 基于 ESM 构建开发服务器。为了保证一致性和性能，需要将非 ESM 格式的依赖转换为 ESM。

4. 优化依赖： 预构建还可以对依赖进行优化，例如 tree-shaking（移除未使用的代码）和代码压缩，进一步提升性能。

总而言之，依赖预构建是 Vite 实现快速冷启动和高效模块加载的关键环节。

预构建流程

Vite 的依赖预构建流程大致可以分为以下几个步骤：

1. 依赖扫描 (Dependency Scanning)： Vite 首先会扫描项目中的所有 JavaScript 和 TypeScript 文件，找出其中使用的依赖。这个过程主要通过静态分析 import 语句来实现。

2. 依赖分析 (Dependency Analysis)： 扫描完成后，Vite 会分析这些依赖，确定哪些需要进行预构建。通常，满足以下条件的依赖会被预构建：

   • 不是 ESM 格式的依赖（例如，CommonJS 或 UMD）。
   • 包含大量细粒度模块的依赖。
   • 会被频繁使用的依赖。

3. 依赖打包 (Dependency Bundling)： 对于需要预构建的依赖，Vite 会使用 esbuild 将它们打包成单个或少量几个 ESM 模块。esbuild 是一个用 Go 编写的极速 JavaScript 打包器，它比传统的 JavaScript 打包器（如 webpack）快得多。

4. 文件写入 (File Writing)： 打包后的 ESM 模块会被写入到 node_modules/.vite 目录中。

5. 缓存 (Caching)： Vite 会缓存预构建的结果。下次启动开发服务器时，如果依赖没有发生变化，Vite 会直接使用缓存，避免重复构建。

核心配置项

Vite 提供了几个关键的配置项，可以用来控制依赖预构建的行为：

| 配置项 | 类型 | 描述 |
| ————— | ———————————– | ————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————0

defineConfig 函数的 optimizeDeps 属性： 允许你更精细地控制依赖预构建的行为。

// vite.config.js
import { defineConfig } from 'vite'

export default defineConfig({
  optimizeDeps: {
    // 显式包含/排除依赖项
    include: ['some-library'],
    exclude: ['another-library'],

    // 强制进行依赖预构建
    force: true, // 一般用于调试，强制重新构建依赖

    // 配置 esbuild 的选项
    esbuildOptions: {
      // 例如，设置 JSX 转换选项
      jsxFactory: 'h',
      jsxFragment: 'Fragment',
    },
  },
})

• include: 强制包含的依赖项。即使 Vite 没有自动检测到这些依赖项，也会强制进行预构建。这在某些情况下很有用，例如，当你的代码动态地导入依赖项时。
• exclude: 排除的依赖项。Vite 不会对这些依赖项进行预构建。这在某些情况下可以提升构建速度，例如，当你确定某些依赖项已经以 ESM 格式提供，并且不需要优化时。
• force: 强制重新预构建依赖项。即使依赖项没有发生变化，也会强制重新构建。这在某些情况下可以解决缓存问题。
• esbuildOptions: 允许你配置传递给 esbuild 的选项。这可以让你更灵活地控制预构建的过程，例如，设置 JSX 转换选项、定义全局常量等。

缓存策略

Vite 的缓存机制对于提升开发效率至关重要。它主要依赖于以下几个因素：

1. 文件哈希： Vite 会根据依赖文件的内容生成哈希值。如果依赖文件的内容发生变化，哈希值也会发生变化，Vite 就会重新构建该依赖。

2. package.json 的 dependencies 字段： Vite 会监听 package.json 文件的 dependencies 字段的变化。如果 dependencies 字段发生变化，Vite 也会重新构建所有依赖。

3. vite.config.js 文件： Vite 会监听 vite.config.js 文件的变化。如果 vite.config.js 文件发生变化，Vite 也会重新构建所有依赖。

缓存文件存储在 node_modules/.vite 目录下。

清除缓存：

有时候，由于各种原因，Vite 的缓存可能会出现问题。例如，依赖项的版本更新后，缓存可能没有正确更新。在这种情况下，你可以手动清除缓存：

1. 删除 node_modules/.vite 目录。
2. 删除 node_modules 目录，然后重新安装依赖。
3. 使用 --force 选项启动开发服务器：vite --force。

常见问题及解决方案

在实际使用中，可能会遇到一些与依赖预构建相关的问题。下面列出一些常见问题以及相应的解决方案：

1. 依赖项无法被正确识别：

   • 问题描述： Vite 无法正确识别项目中的某些依赖项，导致这些依赖项无法被预构建。
   • 解决方案：
     • 检查 vite.config.js 文件中的 optimizeDeps.include 选项，确保需要预构建的依赖项被包含在其中。
     • 检查依赖项的安装情况，确保依赖项已经正确安装到 node_modules 目录中。
     • 尝试手动清除缓存，然后重新启动开发服务器。

2. 依赖项预构建失败：

   • 问题描述： Vite 在预构建某些依赖项时失败，导致开发服务器无法正常启动。
   • 解决方案：
     • 检查依赖项是否存在语法错误或其他问题。
     • 尝试更新依赖项的版本。
     • 检查 vite.config.js 文件中的 optimizeDeps.esbuildOptions 选项，确保 esbuild 的配置正确。
     • 尝试排除该依赖项，看是否能够解决问题。如果可以解决问题，说明该依赖项可能存在兼容性问题。

3. 缓存未正确更新：

   • 问题描述： 依赖项的版本更新后，Vite 的缓存没有正确更新，导致应用仍然使用旧版本的依赖项。
   • 解决方案：
     • 手动清除缓存，然后重新启动开发服务器。
     • 使用 --force 选项启动开发服务器：vite --force。

4. ESM和CJS混合使用问题：

   • 问题描述： 项目中同时存在ESM和CJS模块，导致模块加载失败或出现其他问题。
   • 解决方案：
     • 尽量将所有模块转换为ESM格式。
     • 使用@rollup/plugin-commonjs插件将CJS模块转换为ESM格式。
     • 调整模块的导入方式，例如使用动态导入import()。

代码示例

为了更好地理解依赖预构建的实际效果，我们来看一个简单的代码示例。

假设我们有一个项目，其中使用了 lodash 库。lodash 库包含大量的细粒度模块。如果我们直接在浏览器中使用 lodash 库，会导致大量的 HTTP 请求，降低应用的加载速度。

// index.js
import _ from 'lodash';

const arr = [1, 2, 3, 4, 5];
const doubledArr = _.map(arr, (x) => x * 2);

console.log(doubledArr); // [2, 4, 6, 8, 10]

如果没有进行依赖预构建，浏览器会发送大量的 HTTP 请求来加载 lodash 库的各个模块。但是，如果 Vite 进行了依赖预构建，它会将 lodash 库打包成单个 ESM 模块，从而减少 HTTP 请求的数量，提升应用的加载速度。

我们可以通过以下步骤来验证依赖预构建的效果：

1. 创建一个新的 Vite 项目。
2. 安装 lodash 库：npm install lodash。
3. 创建 index.js 文件，并添加上述代码。
4. 启动开发服务器：npm run dev。

在浏览器开发者工具的网络面板中，我们可以看到 Vite 进行了依赖预构建，将 lodash 库打包成单个 ESM 模块。

预构建的未来发展

随着前端技术的不断发展，依赖预构建也在不断演进。未来，我们可以期待以下几个方面的改进：

1. 更智能的依赖分析： 能够更准确地识别需要预构建的依赖项，避免不必要的预构建。
2. 更高效的打包算法： 使用更高效的打包算法，进一步提升预构建的速度。
3. 更好的缓存机制： 能够更智能地管理缓存，避免缓存失效的问题。
4. 支持更多模块格式： 除了 CommonJS 和 UMD，能够支持更多模块格式的转换。

总结和思考

总的来说，Vite 的依赖预构建机制是提升应用性能的关键环节。通过将 CommonJS 或 UMD 格式的依赖转换为 ESM 格式，并进行优化，Vite 能够显著提升应用的加载速度和开发体验。理解预构建的原理和配置，可以帮助我们更好地利用 Vite 的优势，构建更高效、更现代化的前端应用。

更好地理解配置项的作用

灵活地使用 optimizeDeps 配置项，可以更精细地控制依赖预构建的行为。例如，手动指定需要预构建的依赖，或者排除不需要预构建的依赖，可以提升构建速度和性能。

缓存管理和问题排查

了解 Vite 的缓存机制，可以帮助我们更好地管理缓存，及时发现和解决缓存问题。清除缓存、强制重新构建等方法可以有效解决缓存引起的各种问题。

更多IT精英技术系列讲座，到智猿学院