JS 加载性能Tree Shaking优化详解

正文

随着 web 应用复杂性增加，JS 代码文件的大小也在不断的攀升，截住 2021年9月，在 httparchive 上有统计显示——在移动设备上 JS 传输大小大约为 447 KB，桌面端 JS 传输大小大约为 495 KB，注意这仅仅是在网络中传输的 JS 文件大小，JS 的实际大小要比传输大小大很多。

上图是下载和运行JavaScript的过程。

即使 JS 的传输大小被压缩为 300 KB，但仍然有 900 KB 的 JS 代码需要被浏览器解析、编译和执行。图像一旦被下载，浏览器只需要花费相对琐碎的解码时间，与图像不同的是，JS 必须被解析、编译，最终执行，这使得处理 JS 比处理其他类型的资源更耗时。

上图是浏览器解析/编译 170 KB的 JS 的处理成本与同等大小的 JPEG 的解码时间。JS 引擎的性能在不断被改进，改进网站 JS 性能也是开发者要做的事情。Code Splitting 是优化 JS 性能的技术之一，但是它不能减少应用程序的 JS 代码的总大小，在这里我们使用 Tree Shaking 来减小 js 代码的大小。

什么是 Tree Shaking

您可以将应用程序想象成一棵树。您实际使用的源代码和库表示树中绿色的活叶子，死代码表示秋天时树上棕色的枯叶，为了除掉枯叶，你必须摇动树，让它们掉下。Tree Shaking 是指消除死代码，下面通过一个应用程序演示了这个概念。使用 ES6 静态模块语法导入依赖项：

// 在这里导入了所有的数组处理方法
import arrayUtils from "array-utils";

在应用最初的时候，依赖项可能很少，随着功能逐渐增加，依赖项也会增加，更糟糕的是，旧的依赖项不再使用，但可能不会从代码库中删除，最终的结果是，应用程序带有大量未使用的 JS 代码，Tree Shaking 解决了这个问题，它通过分析我们在文件中使用的 ES6 静态模块语句来分析哪些模块被导入了:

// 只导入部分方法
import { unique, implode, explode } from "array-utils";

这个导入示例与前一个示例的区别在于，本示例只导入模块的特定部分，而不是从“array-utils”模块导入所有内容。

寻找 Tree Shaking 的机会

为了便于说明，这里有一个使用 webpack 的单页应用程序示例来演示 Tree Shaking 是如何工作的。界面如下：

这个程序打包之后的代码被分为两文件，如下：

在任何应用程序中，你需要从静态导入语句寻找 Tree Shaking 的机会，在示例程序中(FilterablePedalList.js)你将看到这样一行导入语句:

import * as utils from "../../utils/utils";

在文件中这样的导入语句应该引起你的注意，它的意思是：从 utils 模块导入所有内容。问题是：你真的用到所有的内容了吗？现在我们来检查 FilterablePedalList.js 中究竟使用了 utils 模块中的那些方法，通过检索发现只使用了 utils.simpleSort:

if (this.state.sortBy === "model") {
  // Simple sort gets used here...
  json = utils.simpleSort(json, "model", this.state.sortOrder);
} else if (this.state.sortBy === "type") {
  // ..and here...
  json = utils.simpleSort(json, "type", this.state.sortOrder);
} else {
  // ..and here.
  json = utils.simpleSort(json, "manufacturer", this.state.sortOrder);
}

我们现在开始做 Tree Shaking 优化

防止 Babel 将 ES6 模块转换为 CommonJS 模块

在大型应用中 Babel 是不可或缺的工具，但是它会让 Tree Shaking 变得困难。如果你正在使用 babel-preset-env，它会自动为你将 ES6 模块转换为更广泛兼容的 CommonJS 模块，即：用 require 代替 import。对于 CommonJS 模块而言做 Tree Shaking 优化非常困难，这是因为 CommonJS 模块是动态的，在构建阶段 bundlers 不容易分析出 CommonJS 模块导出了什么和导入了什么。为了避免 babel-preset-env 将 ES6 模块转换成 CommonJS 模块，我们可以这么做：

{
  "presets": [
    ["env", {
      "modules": false
    }]
  ]
}

在你的 Babel -preset-env 配置中简单指定"modules": false 就可以让 Babel 按照我们想要的方式运行，这允许 webpack 分析你的依赖树并摆脱那些未使用的依赖。

留意 side effects

当函数修改了它作用域之外的内容，我们就认为这个函数有 side effects。side effects 也适用于ES6模块，在你做 Tree Shaking 的时候你需要留意你的模块是否有 side effects(副作用)，如果模块接受可预测的输入，并输出同样可预测的输出，而不修改其自身范围之外的任何内容，我们就认为这个模块没有 side effects，对于没有 side effects 的模块你可以放心的做 Tree Shaking。在这里我举两个 side effects 例子：

import './index.module.scss';
import './assets/shoot.svg';

如果在某个模块中出现了上面这样的 import 语句，则认为这个模块有 side effects，这时在做 Tree Shaking 的时候你需要小心一些。默认情况下，webpack 在做 Tree Shaking 的时候，会认为 index.module.scss 与 assets/shoot.svg 没有被用到，所以它们会被移除，如果不想被移除，可以告诉 webpack 它们是 side effects：

{
  "name": "webpack-tree-shaking-example",
  "version": "1.0.0",
  "sideEffects": [
    "./index.module.scss",
    "./assets/shoot.svg"
  ]
}

在项目的 package.json 中配置 sideEffects 字段。sideEffects 字段也能为 false，这表示项目中不存在有 side effects 的模块。

只导入你需要的

现在我们已经告诉 babel 不要将 ES6 模块转成 CommonJS 模块，现在我们需要对导入语法做一点微调，只从 utils 模块中引入我们需要的函数吗，在本指南的例子中，我们只需要 simpleSort:

import { simpleSort } from "../../utils/utils";
if (this.state.sortBy === "model") {
  json = simpleSort(json, "model", this.state.sortOrder);
} else if (this.state.sortBy === "type") {
  json = simpleSort(json, "type", this.state.sortOrder);
} else {
  json = simpleSort(json, "manufacturer", this.state.sortOrder);
}

现在我们已经完成了 Tree Shaking 的工作，下面是 Tree Shaking 之前 webpack 打包生成的 js 包大小：

                 Asset      Size  Chunks             Chunk Names
js/vendors.16262743.js  37.1 KiB       0  [emitted]  vendors
   js/main.797ebb8b.js  20.8 KiB       1  [emitted]  main

下面是 Tree Shaking 之后 webpack 打包生成的 js 包大小：

                 Asset      Size  Chunks             Chunk Names
js/vendors.45ce9b64.js  36.9 KiB       0  [emitted]  vendors
   js/main.559652be.js  8.46 KiB       1  [emitted]  main

main 的文件大小下降比较明显，这是因为 webpack 移除了不需要的 utils 方法。

更复杂的情况

在有些情况你按照上面的步骤进行 Tree Shaking，但是 webpack 还是将模块的所有内容都打包到最终的 Chunk 中了，例如：lodash。

// 仍然会导入所有的内容
import { sortBy } from "lodash";
// 这只会导入 sortBy
import sortBy from "lodash/sortBy";

如果你想要使用第一种写法，那么你还需要安装 babel-plugin-lodash。如果你使用了第三方库，你可以看一下这个库的导出是否使用了 ES6 语法，如果它的导出用的是 CommonJS 语法，例如：module.exports，那么 webpack 不能对它进行 Tree Shaking 优化。有些插件，例如：webpack-common-shake，提供了对 CommonJS 模块进行 Tree Shaking 的能力，但是它有一些限制。

总结

为了确保构建工具可以成功地优化你的应用程序，应该避免依赖 CommonJS 模块，并在整个应用程序中使用 ES6 模块语法。