esbuild 為什么這么快?

前言

esbuild 是新一代的 JavaScript 打包工具。

他的作者是 Figma 的 CTO - Evan Wallace。

( 這卡姿蘭大眼睛，令人唏噓的發際線， 一看就知道很強！）

esbuild以速度快而著稱，耗時只有 webpack 的 2% ～3%。

esbuild 項目主要目標是: 開辟一個構建工具性能的新時代，創建一個易用的現代打包器。

它的主要功能：

• Extreme speed without needing a cache
• ES6 and CommonJS modules
• Tree shaking of ES6 modules
• An API for JavaScript and Go
• TypeScript and JSX syntax
• Source maps
• Minification
• Plugins

現在很多工具都內置了它，比如我們熟知的:

• vite,
• snowpack

借助 esbuild 優異的性能， vite 更是如虎添翼， 快到飛起。

今天我們就來探索一下: 為什么 esbuild 這么快?

下文的主要內容：

• 幾組性能數據對比
• 為什么 esbuild 這么快
• esbuild upcoming roadmap
• esbuild 在 vite 中的運用
• 為什么生產環境仍需打包?
• 為何vite不用 esbuild 打包？
• 總結

正文

先看一組對比：

使用 10 份 threeJS 的生產包，對比不同打包工具在默認配置下的打包速度。

webpack5 墊底， 耗時 55.25秒。

esbuild 僅耗時 0.37 秒。

差異巨大。

還有更多對比：

https://twitter.com/evanwallace/status/1314121407903617025

webpack5 表示很受傷: 我還比不過 webpack 4 ?

...

為什么 esbuild 這么快 ？

有以下幾個原因。

(為了保證內容的准確性， 以下內容翻譯自 esbuild 官網。)

1. 它是用 Go 語言編寫的，並可以編譯為本地代碼。

大多數打包器都是用 JavaScript 編寫的，但是對於 JIT 編譯的語言來說，命令行應用程序擁有最差的性能表現。

每次運行打包器時，JavaScript VM 都會在沒有任何優化提示的情況下看到打包程序的代碼。

在 esbuild 忙於解析 JavaScript 時，node 忙於解析打包程序的JavaScript。

到節點完成解析打包程序代碼的時間時，esbuild可能已經退出，您的打包程序甚至還沒有開始打包。

另外，Go 是為並行性而設計的，而 JavaScript 不是。

Go在線程之間共享內存，而JavaScript必須在線程之間序列化數據。

Go 和 JavaScript都有並行的垃圾收集器，但是Go的堆在所有線程之間共享，而對於JavaScript, 每個JavaScript線程中都有一個單獨的堆。

根據測試，這似乎將 JavaScript worker 線程的並行能力減少了一半，大概是因為一半CPU核心正忙於為另一半收集垃圾。

2. 大量使用了並行操作。

esbuild 中的算法經過精心設計，可以充分利用CPU資源。

大致分為三個階段：

1. 解析
2. 鏈接
3. 代碼生成

解析和代碼生成是大部分工作，並且可以完全並行化（鏈接在大多數情況下是固有的串行任務）。

由於所有線程共享內存，因此當捆綁導入同一JavaScript庫的不同入口點時，可以輕松地共享工作。

大多數現代計算機具有多內核，因此並行性是一個巨大的勝利。

3. 代碼都是自己寫的， 沒有使用第三方依賴。

自己編寫所有內容, 而不是使用第三方庫，可以帶來很多性能優勢。

可以從一開始就牢記性能，可以確保所有內容都使用一致的數據結構來避免昂貴的轉換，並且可以在必要時進行廣泛的體系結構更改。缺點當然是多了很多工作。

例如，許多捆綁程序都使用官方的TypeScript編譯器作為解析器。

但是，它是為實現TypeScript編譯器團隊的目標而構建的，它們沒有將性能作為頭等大事。

4. 內存的高效利用。

理想情況下， 根據數據數據的長度， 編譯器的復雜度為O(n).

如果要處理大量數據，內存訪問速度可能會嚴重影響性能。

對數據進行的遍歷次數越少（將數據轉換成數據所需的不同表示形式也就越少），編譯器就會越快。

例如，esbuild 僅觸及整個JavaScript AST 3次：

1. 進行詞法分析，解析，作用域設置和聲明符號的過程
2. 綁定符號，最小化語法。比如：將 JSX / TS轉換為 JS, ES Next 轉換為 es5。
3. 最小標識符，最小空格，生成代碼。

當 AST 數據在CPU緩存中仍然處於活躍狀態時，會最大化AST數據的重用。

其他打包器在單獨的過程中執行這些步驟，而不是將它們交織在一起。

它們也可以在數據表示之間進行轉換，將多個庫組織在一起(例如:字符串→TS→JS→字符串，然后字符串→JS→舊的JS→字符串，然后字符串→JS→minified JS→字符串)。

這樣會占用更多內存，並且會減慢速度。

Go的另一個好處是它可以將內容緊湊地存儲在內存中，從而使它可以使用更少的內存並在CPU緩存中容納更多內容。

所有對象字段的類型和字段都緊密地包裝在一起，例如幾個布爾標志每個僅占用一個字節。

Go 還具有值語義，可以將一個對象直接嵌入到另一個對象中，因此它是'免費的'，無需另外分配。

JavaScript不具有這些功能，還具有其他缺點，例如 JIT 開銷（例如隱藏的類插槽）和低效的表示形式（例如，非整數與指針堆分配）。

以上的每一條因素， 都能在一定程度上提高編譯速度。

當它們共同工作時，效果比當今通常使用的其他打包器快幾個數量級。

以上內容比較繁瑣，對此，也有一些網友做了簡要的總結:

• 它是用 Go 語言編寫的，該語言可以編譯為本地代碼。而且 Go 的執行速度很快。一般來說，JS 的操作是毫秒級，而 Go 則是納秒級。
• 解析，生成最終打包文件和生成 source maps 的操作全部完全並行化
• 無需昂貴的數據轉換，只需很少的幾步即可完成所有操作
• 該庫以提高編譯速度為編寫代碼時的第一原則，並盡量避免不必要的內存分配。

僅作參考。

Upcoming roadmap

以下這幾個 feature 已經在進行中了, 而且是第一優先級：

1. Code splitting (#16, docs)
2. CSS content type (#20, docs)
3. Plugin API (#111)

下面這幾個 fearure 比較有潛力, 但是還不確定：

1. HTML content type (#31)
2. Lowering to ES5 (#297)
3. Bundling top-level await (#253)

感興趣的可以保持關注。

esbuild 在 vite 中的運用

vite 中大量使用了 esbuild, 這里簡單分享兩點。

1. optimizer

https://github.com/vitejs/vite/blob/main/packages/vite/src/node/optimizer/index.ts#L262

import { build, BuildOptions as EsbuildBuildOptions } from 'esbuild' // ... const result = await build({ entryPoints: Object.keys(flatIdDeps), bundle: true, format: 'esm', external: config.optimizeDeps?.exclude, logLevel: 'error', splitting: true, sourcemap: true, outdir: cacheDir, treeShaking: 'ignore-annotations', metafile: true, define, plugins: [ ...plugins, esbuildDepPlugin(flatIdDeps, flatIdToExports, config) ], ...esbuildOptions }) const meta = result.metafile! // the paths in `meta.outputs` are relative to `process.cwd()` const cacheDirOutputPath = path.relative(process.cwd(), cacheDir) for (const id in deps) { const entry = deps[id] data.optimized[id] = { file: normalizePath(path.resolve(cacheDir, flattenId(id) + '.js')), src: entry, needsInterop: needsInterop( id, idToExports[id], meta.outputs, cacheDirOutputPath ) } } writeFile(dataPath, JSON.stringify(data, null, 2)) 

1. 處理 .ts 文件

https://github.com/vitejs/vite/commit/59035546db7ff4b7020242ba994a5395aac92802

為什么生產環境仍需打包?

盡管原生 ESM 現在得到了廣泛支持，但由於嵌套導入會導致額外的網絡往返，在生產環境中發布未打包的 ESM 仍然效率低下（即使使用 HTTP/2）。

為了在生產環境中獲得最佳的加載性能，最好還是將代碼進行 tree-shaking、懶加載和 chunk 分割（以獲得更好的緩存）。

要確保開發服務器和產品構建之間的最佳輸出和行為達到一致，並不容易。

為解決這個問題，Vite 附帶了一套 構建優化 的 構建命令，開箱即用。

為何 vite 不用 esbuild 打包？

雖然 esbuild 快得驚人，並且已經是一個在構建庫方面比較出色的工具，但一些針對構建應用的重要功能仍然還在持續開發中 —— 特別是代碼分割和 CSS處理方面。

就目前來說，Rollup 在應用打包方面, 更加成熟和靈活。

盡管如此，當未來這些功能穩定后，也不排除使用 esbuild 作為生產構建器的可能。

 

本文為摘錄，僅供學習 感謝騰訊雲：https://cloud.tencent.com/developer/article/1832345 ， 如有侵權聯系刪除。