JavaScript内核与高级编程之：`Turborepo` 的 `Monorepo` 架构：其在任务调度中的哈希缓存机制。

各位观众老爷，大家好！今天咱们来聊聊一个前端工程化里的大杀器：Turborepo。它可是个能让你的项目提速起飞的火箭助推器。当然，咱们重点聊的是它在 Monorepo 架构下的哈希缓存机制，看看这玩意儿到底是怎么让我们的构建快起来的。

开场白：Monorepo 的困境与曙光

想象一下，你手头有一个巨型项目，里面塞满了各种各样的模块，比如用户界面、后端服务、文档站点等等。如果每个模块都放在一个单独的仓库里，那得管理多少个 Git 仓库啊？简直是噩梦！于是，Monorepo 架构应运而生，它把所有东西都放在一个大仓库里，方便管理，代码复用也更容易。

但是，Monorepo 也不是没有问题。当你的项目越来越大，每次修改都要构建整个仓库，那编译时间简直让人崩溃。特别是当你的修改只影响了一个小模块时，重新构建整个仓库就显得非常浪费。

这时候，Turborepo 带着它的哈希缓存机制出现了，就像一道曙光，照亮了 Monorepo 构建优化的道路。

Turborepo：Monorepo 的加速器

Turborepo 是 Vercel 出品的一个高性能构建工具，专门为 Monorepo 架构而生。它通过各种优化策略，比如并行构建、增量构建和远程缓存，大幅缩短构建时间。而其中最核心的机制，就是哈希缓存。

哈希缓存：让构建“记住”过去

哈希缓存的原理很简单：Turborepo 会为每个任务（比如 npm run build）生成一个唯一的哈希值，这个哈希值是根据任务的输入文件、依赖、环境变量等计算出来的。如果下次运行同一个任务，并且哈希值没有改变，Turborepo 就会直接从缓存中读取上次构建的结果，而不需要重新构建。

你可以把哈希缓存想象成一个巨大的备忘录，Turborepo 会把每个任务的构建结果都记录下来，下次如果遇到相同的任务，就直接从备忘录里抄答案，省时省力。

哈希值的生成：细节决定成败

哈希值的生成是哈希缓存机制的关键。Turborepo 需要确保哈希值能够准确反映任务的输入变化，否则就会出现缓存失效或者缓存污染的问题。

Turborepo 在生成哈希值时会考虑以下因素：

• 代码内容： 任务的输入文件（比如 JavaScript、CSS 文件）的内容。
• 依赖关系： 任务依赖的库和模块的版本。
• 环境变量： 影响任务执行的环境变量。
• 配置文件： 任务使用的配置文件（比如 tsconfig.json、webpack.config.js）。
• 工具版本： 任务使用的工具（比如 Node.js、npm）的版本。

这些因素都会被纳入哈希值的计算，确保只有当任务的输入完全一致时，才能命中缓存。

turbo.json：Turborepo 的配置文件

Turborepo 的核心配置文件是 turbo.json，它定义了 Monorepo 中各个包的任务、依赖关系和缓存策略。

下面是一个简单的 turbo.json 示例：

{
  "pipeline": {
    "build": {
      "dependsOn": ["^build"],
      "outputs": ["dist/**", ".next/**"],
      "cache": {
        "key": "build",
        "inputs": ["src/**", "tsconfig.json", "next.config.js"]
      }
    },
    "lint": {
      "outputs": [],
      "cache": {
        "key": "lint",
        "inputs": ["src/**/*.js", "src/**/*.jsx", "src/**/*.ts", "src/**/*.tsx"]
      }
    },
    "test": {
      "dependsOn": ["build"],
      "outputs": [],
      "cache": {
        "key": "test",
        "inputs": ["src/**/*.js", "src/**/*.jsx", "src/**/*.ts", "src/**/*.tsx", "test/**/*.js", "test/**/*.jsx", "test/**/*.ts", "test/**/*.tsx"]
      }
    }
  }
}

让我们来解读一下这个配置文件：

• pipeline：定义了 Monorepo 中各个任务的配置。
• build、lint、test：定义了三个任务，分别是构建、代码检查和单元测试。
• dependsOn：指定了任务的依赖关系，^build 表示当前任务依赖于所有依赖包的 build 任务。
• outputs：指定了任务的输出文件，Turborepo 会将这些文件缓存起来。
• cache：定义了任务的缓存策略。
  • key：缓存的键，用于区分不同的缓存。
  • inputs：指定了任务的输入文件，Turborepo 会根据这些文件的内容计算哈希值。

缓存策略：控制缓存的行为

Turborepo 提供了多种缓存策略，可以根据不同的场景进行配置。

• 本地缓存： 默认情况下，Turborepo 会将缓存存储在本地磁盘上。
• 远程缓存： Turborepo 支持使用远程缓存服务，比如 Vercel Remote Cache 或你自己的 S3 存储桶。远程缓存可以实现团队成员之间的缓存共享，进一步提高构建速度。
• 缓存失效： 当任务的输入发生变化时，Turborepo 会自动使缓存失效，确保构建结果的正确性。

代码示例：使用 Turborepo 加速构建

假设我们有一个简单的 Monorepo 项目，包含两个包：ui 和 app。

ui 包是一个 UI 组件库，app 包是一个使用 ui 组件的应用。

项目结构如下：

monorepo/
├── packages/
│   ├── ui/
│   │   ├── src/
│   │   │   └── Button.tsx
│   │   ├── package.json
│   │   └── tsconfig.json
│   └── app/
│       ├── src/
│       │   └── index.tsx
│       ├── package.json
│       └── tsconfig.json
├── package.json
└── turbo.json

packages/ui/package.json：

{
  "name": "@monorepo/ui",
  "version": "0.0.0",
  "private": true,
  "scripts": {
    "build": "tsc"
  },
  "devDependencies": {
    "typescript": "^4.0.0"
  }
}

packages/app/package.json：

{
  "name": "@monorepo/app",
  "version": "0.0.0",
  "private": true,
  "scripts": {
    "build": "webpack"
  },
  "dependencies": {
    "@monorepo/ui": "workspace:*"
  },
  "devDependencies": {
    "webpack": "^5.0.0",
    "webpack-cli": "^4.0.0"
  }
}

turbo.json：

{
  "pipeline": {
    "build": {
      "dependsOn": [],
      "outputs": ["dist/**"],
      "cache": {
        "key": "build",
        "inputs": ["src/**", "tsconfig.json"]
      }
    }
  }
}

现在，我们运行 turbo run build 命令来构建整个 Monorepo。

第一次运行 turbo run build 时，Turborepo 会构建 ui 和 app 两个包，并将构建结果缓存起来。

第二次运行 turbo run build 时，如果 ui 和 app 的代码没有发生变化，Turborepo 就会直接从缓存中读取构建结果，而不需要重新构建。

如果 ui 包的代码发生了变化，Turborepo 会重新构建 ui 包，并更新缓存。由于 app 包依赖于 ui 包，Turborepo 也会重新构建 app 包。

哈希缓存的优势：提速、提效、提升幸福感

使用 Turborepo 的哈希缓存机制，可以带来以下优势：

• 大幅缩短构建时间： 避免重复构建，显著提高构建速度。
• 提高开发效率： 开发者可以更快地看到代码变更的效果，提高开发效率。
• 降低资源消耗： 减少构建所需的 CPU 和内存资源，降低资源消耗。
• 提升开发幸福感： 更快的构建速度意味着更少的等待时间，从而提升开发幸福感。

表格总结：Turborepo 哈希缓存的关键要素

要素	描述	作用
哈希值	根据任务的输入文件、依赖、环境变量等计算出来的唯一标识符。	用于判断任务是否需要重新构建。如果哈希值没有改变，则可以直接从缓存中读取构建结果。
turbo.json	Turborepo 的核心配置文件，定义了 Monorepo 中各个包的任务、依赖关系和缓存策略。	用于配置 Turborepo 的行为，包括任务的依赖关系、输出文件和缓存策略。
缓存策略	控制缓存的行为，包括本地缓存、远程缓存和缓存失效等。	用于根据不同的场景选择合适的缓存策略，以达到最佳的构建性能。
outputs	指定任务的输出文件，Turborepo 会将这些文件缓存起来。	Turborepo只会缓存outputs指定的文件。
inputs	指定任务的输入文件，Turborepo 会根据这些文件的内容计算哈希值。	Turborepo会根据inputs指定的文件内容生成哈希值，判断是否需要重新构建。

高级用法：自定义哈希缓存

Turborepo 允许你自定义哈希缓存的生成逻辑，以满足更复杂的需求。

你可以通过编写 JavaScript 代码来定义哈希函数，并将其配置在 turbo.json 中。

例如，你可以使用 fs 模块读取文件的内容，并使用 crypto 模块计算哈希值。

踩坑指南：哈希缓存的常见问题

在使用 Turborepo 的哈希缓存机制时，可能会遇到一些问题。

• 缓存污染： 当任务的输入发生变化，但哈希值没有更新时，就会出现缓存污染。这会导致构建结果不正确。
• 缓存失效： 当任务的输入没有发生变化，但哈希值却更新了，就会出现缓存失效。这会导致不必要的重新构建。
• 缓存膨胀： 当缓存占用过多的磁盘空间时，就会出现缓存膨胀。这会影响构建性能。

为了避免这些问题，你需要仔细检查 turbo.json 的配置，并确保哈希函数的生成逻辑正确。

总结：Turborepo，Monorepo 的最佳搭档

Turborepo 的哈希缓存机制是 Monorepo 架构的强大助力。它可以大幅缩短构建时间，提高开发效率，降低资源消耗，提升开发幸福感。如果你正在使用 Monorepo 架构，那么 Turborepo 绝对值得一试。

希望今天的讲座能够帮助大家更好地理解 Turborepo 的哈希缓存机制。谢谢大家！