JS `Rollup` `Tree Shaking` `Side Effects` `Analysis` `Control Flow Graph` - 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，大家好！今天咱们来聊聊 Rollup 的 Tree Shaking，这玩意儿听起来高大上，其实就是个“断舍离”大师，专门帮你把代码里没用的东西扔掉，让你的 bundle 瘦身成功！

一、Tree Shaking：代码的“断舍离”大师

想象一下，你家衣柜里堆满了衣服，但真正常穿的也就那几件。Tree Shaking 就像一个勤劳的整理师，它会帮你把那些常年不见天日的衣服（无用代码）扔掉，腾出空间，让你的衣柜（bundle）更加整洁高效。

Tree Shaking 是一种死代码消除（dead code elimination）技术，它的目标是移除 JavaScript 代码中未使用的变量、函数、类等。这样做可以显著减小最终 bundle 的大小，提高应用的加载速度。

二、Rollup：Tree Shaking 的最佳拍档

Rollup 是一个 JavaScript 模块打包器，它以其强大的 Tree Shaking 能力而闻名。Rollup 能够分析你的代码，识别出哪些模块、函数和变量没有被使用，然后将它们从最终的 bundle 中移除。

与其他打包器（如 webpack）相比，Rollup 的 Tree Shaking 更为激进和精确。这主要是因为 Rollup 默认采用 ES 模块（ESM）作为输入，而 ESM 的静态结构更容易进行静态分析。

三、Side Effects：Tree Shaking 的“绊脚石”

虽然 Tree Shaking 很强大，但它并非万能。有些代码具有“副作用”（Side Effects），这会阻碍 Tree Shaking 的顺利进行。

所谓 Side Effects，指的是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 等都属于 Side Effects。

// 具有 Side Effects 的函数
function incrementCounter() {
  window.counter++; // 修改全局变量
}

如果 Rollup 无法确定一个模块是否具有 Side Effects，它就无法安全地将其移除，即使该模块在其他地方没有被直接使用。这是因为移除该模块可能会导致程序的行为发生改变。

四、Side Effects 的声明与控制

为了帮助 Rollup 更好地进行 Tree Shaking，我们需要显式地声明哪些模块具有 Side Effects。这可以通过在 package.json 文件中添加 sideEffects 字段来实现。

{
  "name": "my-library",
  "version": "1.0.0",
  "sideEffects": [
    "./src/global.js", // 声明 global.js 具有 Side Effects
    "./src/styles.css" // 声明 styles.css 具有 Side Effects
  ]
}

sideEffects 字段可以是一个数组，其中包含具有 Side Effects 的模块的路径。如果你的项目中的所有模块都没有 Side Effects，可以将 sideEffects 设置为 false。

{
  "name": "pure-library",
  "version": "1.0.0",
  "sideEffects": false // 声明所有模块都没有 Side Effects
}

五、Rollup 的 Tree Shaking 原理：深入剖析

Rollup 的 Tree Shaking 过程可以大致分为以下几个步骤：

模块解析（Module Resolution）： Rollup 首先会解析你的代码，找到所有的模块依赖关系。
构建依赖图（Dependency Graph）： Rollup 会根据模块依赖关系构建一个依赖图，该图描述了模块之间的引用关系。
静态分析（Static Analysis）： Rollup 会对代码进行静态分析，识别出哪些模块、函数和变量没有被使用。
副作用分析（Side Effects Analysis）： Rollup 会分析哪些模块具有 Side Effects，并根据 sideEffects 字段进行判断。
代码移除（Code Elimination）： Rollup 会根据静态分析和副作用分析的结果，移除未使用的代码。
代码生成（Code Generation）： Rollup 会将剩余的代码打包成最终的 bundle。

六、控制流图（Control Flow Graph）：Tree Shaking 的幕后英雄

控制流图 (CFG) 是理解 Rollup 如何进行更精确的 Tree Shaking 的关键。CFG 是一种表示程序执行路径的图。在 CFG 中，节点代表代码块（例如基本块），边代表控制流的转移（例如条件分支、循环）。

Rollup 使用 CFG 来更精确地分析代码的执行路径，从而确定哪些代码实际上会被执行到。这使得 Rollup 能够移除更多未使用的代码，即使这些代码在静态分析中看起来似乎是可达的。

举个例子：

function unusedFunction() {
  console.log("This will never be called");
}

function maybeUsed(condition) {
  if (condition) {
    console.log("This will be called");
  } else {
    // unusedFunction();  // 注释掉，使该函数不可达
  }
}

maybeUsed(true);

在这个例子中，unusedFunction 在 maybeUsed 函数中被注释掉了，使得它实际上永远不会被调用。Rollup 通过分析 CFG，可以确定 unusedFunction 是不可达的，因此可以安全地将其移除。

七、代码示例：Tree Shaking 的实战演练

让我们通过一个简单的例子来演示 Rollup 的 Tree Shaking：

src/math.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;
}

src/index.js:

import { add, subtract } from './math.js';

console.log(add(1, 2));
console.log(subtract(3, 1));

在这个例子中，math.js 模块导出了三个函数：add、subtract 和 multiply。但是，index.js 模块只使用了 add 和 subtract 函数。

使用 Rollup 打包后的 bundle 将只包含 add 和 subtract 函数的代码，而 multiply 函数的代码将被移除。

rollup.config.js:

import { terser } from 'rollup-plugin-terser';

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

命令:

rollup -c

打包后的 dist/bundle.js 文件将只包含 add 和 subtract 函数的代码，multiply 函数的代码将被移除，从而减小了 bundle 的大小。

八、Tree Shaking 的局限性与注意事项

虽然 Tree Shaking 很强大，但它也有一些局限性：

动态导入（Dynamic Imports）： Tree Shaking 对动态导入的支持有限。因为动态导入的模块是在运行时加载的，Rollup 无法在构建时确定它们是否被使用。
CommonJS 模块： Tree Shaking 对 CommonJS 模块的支持不如 ES 模块。因为 CommonJS 模块的静态结构不如 ES 模块清晰，Rollup 难以进行静态分析。
Proxy 对象： 使用 Proxy 对象可能会阻碍 Tree Shaking，因为 Proxy 对象的行为是在运行时动态决定的。

在使用 Tree Shaking 时，需要注意以下几点：

使用 ES 模块： 尽可能使用 ES 模块，以便 Rollup 能够更好地进行静态分析。
避免 Side Effects： 尽量编写没有 Side Effects 的代码，或者显式地声明 Side Effects。
使用合适的插件： 使用合适的 Rollup 插件（如 terser）进行代码压缩和混淆，以进一步减小 bundle 的大小。
测试： 在部署之前，务必对打包后的代码进行测试，以确保 Tree Shaking 没有引入任何错误。

九、表格总结：Rollup Tree Shaking 核心概念

概念	描述
Tree Shaking	一种死代码消除技术，用于移除 JavaScript 代码中未使用的变量、函数、类等。
Rollup	一个 JavaScript 模块打包器，以其强大的 Tree Shaking 能力而闻名。
Side Effects	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 等。
`sideEffects`	`package.json` 文件中的一个字段，用于声明哪些模块具有 Side Effects。
控制流图 (CFG)	一种表示程序执行路径的图，用于更精确地分析代码的可达性，从而移除更多未使用的代码。

十、Q&A 环节

现在进入 Q&A 环节，大家有什么问题都可以提出来，我会尽力解答。

Q：如果我的项目既有 ES 模块，又有 CommonJS 模块，Rollup 还能进行 Tree Shaking 吗？

A：可以，但效果会打折扣。Rollup 会尽力分析 CommonJS 模块，但由于 CommonJS 模块的静态结构不如 ES 模块清晰，因此 Tree Shaking 的效果可能会受到影响。建议尽可能将 CommonJS 模块转换为 ES 模块。

Q：如果我的代码使用了动态导入，Tree Shaking 还能工作吗？

A：可以，但需要谨慎。Rollup 对动态导入的支持有限，它无法在构建时确定动态导入的模块是否被使用。因此，Rollup 可能会将动态导入的模块保留在 bundle 中，即使它们实际上没有被使用。你可以尝试使用 Rollup 的 dynamicImportVars 插件来改善动态导入的 Tree Shaking 效果。

Q：我应该如何测试 Tree Shaking 的效果？

A：最简单的方法是比较打包前后的 bundle 大小。如果 Tree Shaking 成功移除了未使用的代码，那么打包后的 bundle 应该会更小。此外，你还可以使用一些工具来分析 bundle 的内容，例如 webpack-bundle-analyzer。

十一、总结

好了，今天的 Rollup Tree Shaking 讲座就到这里了。希望大家通过今天的学习，能够更好地掌握 Tree Shaking 的原理和使用方法，让你的代码更加精简高效！记住，代码就像衣柜，要经常整理，把那些不穿的衣服（无用代码）扔掉，才能让你的生活（应用）更加轻松愉快！

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