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决战性能之巅 - Taro H5 转换与优化升级

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Littly

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作为一个多端开发框架，Taro 从项目发起时就已经支持编译到 H5 端。随着 Taro 多端能力的不断成熟，我们对 Taro H5 端应用的要求也不断提升。我们已经不再满足于“能跑”，更希望 Taro 能跑得快。

我们经常收到用户反馈：为什么使用 Taro 脚手架创建的空项目，打包后代码体积却有 400KB+；也有用户在 Issue 中提到，Taro 的部分 Api 占用空间巨大，事实上功能却并不完美，等等。作为一个开源项目，我们非常重视社区开发者们的意见。所以在最新版本中，我们对 Taro H5 端的性能表现进行了优化。

作为运行时的基础，每一个 Taro 的 H5 端应用都需要引入 @tarojs/components 和 @tarojs/taro-h5 等基础依赖包。在编译、打包之后，这些依赖包大约会在首屏占用 400KB 以上的空间。如果开发者还使用了 UI 库，例如 Taro-UI，基础体积还会更大，这严重限制了 Taro H5 端应用的性能优化空间。

事实上，我们在 H5 端应用中并不会使用到全部的 Taro 组件和 Api。将这些依赖包全部打包进应用是没有必要，也是不合理的。进行死码删除（Dead code elimination），进一步缩减代码体积，就是我们的优化方向之一。

效果​

在介绍具体细节之前，我们先看一看优化的效果，因为这可能会让你更有兴趣了解后面的内容。用一句话来说，效果非常显著。

我们建立了一个空项目，在项目配置中加入了webpack-bundle-analyzer插件以查看编译分析。下图是优化前的打包文件分析结果：

before

而在优化后，对比非常明显：

after

优化前生成的代码总大小为 455KB，而在优化后仅剩约 96KB，仅是原来的 1/5 左右。

你需要做什么​

很简单，作为使用者，你不需要做任何代码上的改动，只需要将 Taro 更新到最新版本即可。但在看不见的地方，Taro 却默默地做了许多工作。下面会从原理出发，详细介绍 Taro 的工作。

原理​

死码删除（Dead code elimination）是一种代码优化技术，可以删除对应用程序执行结果没有影响的代码。Web Fundamentals 的一篇文章有提到，treeshaking 是由 Rollup 提出的一种死码删除的形式。

Tree shaking is a form of dead code elimination. The term was popularized by Rollup, but the concept of dead code elimination has existed for some time.

-- Reduce JavaScript Payloads with Tree Shaking, Jeremy Wagner

通过在构建时进行静态分析，编译工具可以分析出我们代码中真正的依赖关系。treeshaking 把我们的代码想象成一棵树，代码的每个依赖项看作树上的节点。将未使用过的依赖项从构建结果中移除，这就是 treeshaking 的基本思想。

那么，假设我们手头有一段代码，我们要怎样辨别其中可以删除的部分呢？答案是，通过分析副作用：

// add.js
export default function add（a, b）{ return a + b; }

// add2.js
console.log('这是一个log')
export default function add2（a, b）{ return a + b; }

// index.js
import add from './add.js' // 没有副作用，可以删除
import add2 from './add2.js' // 有副作用，不能直接删除

// EOF

副作用这个名词对于了解函数式编程的同学肯定不陌生。修改外部状态，或者是产生输出等等，都是副作用；而存在副作用的代码，是不能被直接移除的。类似上面这个代码示意，add2 模块就是存在副作用的。

站在巨人的肩膀上​

除了 Rollup 之外，支持 treeshaking 的工具/插件还有很多，比如 babel-plugin-transform-dead-code-elimination、uglify、terser等。 webpack 在 v2 之后就内置了对 treeshaking 的支持，并在 webpack@4 中对 treeshaking 功能进行了扩展。

Taro H5 端在构建过程中，使用 webpack 作为构建的核心。在 webpack 中使用 treeshaking 功能有几个需要注意的地方：

  1. 如果是 npm 模块，需要package.json中存在sideEffects字段，并且准确配置了存在副作用的源代码。
  2. 必须使用 ES6 模块语法。由于诸如babel-preset-env之类的 babel 预配置包默认会对代码的模块机制进行改写，还需要将modules设置为false，将模块解析的工作直接交给 webpack。
  3. 需要工作在 webpack 的production模式下。

webpack 的 treeshaking 工作主要分为两步。第一步是在模块级别移除未使用且无副作用的模块，这一步由 webpack 的内置插件完成；第二步是在文件级别移除未使用的代码，这一步由代码压缩工具 Terser 完成的。

移除未使用的模块​

前面我们提到，需要在package.json中配置sideEffects字段。

在 webpack 文档 中有提到，这一举动正是为了让 webpack 正确地识别到没有副作用的代码模块。

在 webpack 中，模块依赖分析是由内置插件 SideEffectsFlagPlugin 进行的。

image-20190225220418363

经过 SideEffectsFlagPlugin处理后，没有使用过并且没有副作用的模块都会被打上sideEffectFree标记。

在 ModuleConcatenationPlugin 中，带着sideEffectFree标记的模块将不会被打包：

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来到这里，webpack 完成了在模块级别对未使用模块的排除。接下来，依靠 Terser，webpack 可以在文件级别，对未使用、无副作用的代码进行移除。

移除未使用的代码​

在 CommonJS 规范中，我们通过require函数来引入模块，通过module.exports进行导出。这意味着我们可以在代码中的任何地方用任何方式引入和导出模块：可以是在某个需要等待用户输入的回调函数中，或者是在符合某个条件才进行引入等等。所以在使用 ES6 的模块系统之前，对 Javascript 做编译时的依赖关系分析是近乎不可能的（并不是完全不可能。prepack 通过实现一个 JS 解释器，甚至可以在编译时提前进行静态计算）。

// utils.js
module.exports.add = function (a, b) { return a + b };
module.exports.minus = function (a, b) { return a - b };

// index.js;
var utils = require('./utils.js');

utils.add(1, 2);

像上面这段代码，虽然我们最终只使用了add函数，但minus函数也会在最终的打包代码中出现，因为在编译时无法快速得知是否使用了minus函数。

在 ES6 的模块系统中，我们使用import/export语法来进行模块的引入和导出。与 CommonJS 规范不同的是，这套新的模块系统存在一些限制：import/export行为只能在代码的顶层、默认使用严格模式等等。这些限制使代码模块的导入与导出变得静态化，模块间的依赖关系在开发时已经确定，编译器也更容易解析我们的代码。

// utils.js
export function add (a, b) { return a + b };
export function minus (a, b) { return a - b };

// index.js;
import { add } from './utils.js';
add(1, 2);

在使用 ES6 模块系统改造后，我们可以清楚地看到，minus函数确实没有被使用过，所以可以安全地将其从最终打包代码中移除。

当然，具体的分析过程非常复杂。变量提升、object 取值操作、for(var i in list) 语句、自执行函数、函数传参（onClick(function a () {…})）等等，都有可能导致意料之外的情况，从而导致 treeshaking 失效。如果想了解 Terser 的具体处理过程，百度/Google 会是最好的老师。

Taro 做了什么​

Taro 需要对依赖包做一些修改。

组件的 ES 模块化​

在进行组件库的 ES 模块化改造之前，如果要发布 @tarojs/components 包，Taro 会执行命令 yarn build，使用 webpack 对源代码进行打包，输出为dist/index.js文件。由于 webpack 并不支持输出为 ES 模块，所以这是个 UMD 模块。

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这个文件占据了 462KB 的空间，并且由于模块规范等问题，无法进行 treeshaking。所以就算开发者在 Taro 的项目中只引入了两个组件，最终的打包结果也会包含所有的内置组件。

事实上，@tarojs/components 的源码本身是使用 ESM 规范的：

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所以只要让 webpack 直接解析组件库的源码，我们立即就可以享受到 webpack 自带 treeshaking 带来的好处了。

image-20190225162018328

同时，我们也在sideEffects属性中对样式文件做了标记，帮助 webpack 对样式代码的副作用进行识别，在项目编译的代码中保留样式代码。

Api 的 ES 模块化​

同样，以前在发布 @tarojs/taro-h5 之前，Taro 也需要执行命令 yarn build，使用 Rollup 对源代码进行打包，输出为dist/index.js文件：

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这个文件占据了 262KB 的空间。同样，只要是个 Taro 的 H5 端应用，生成的代码都会全量引入这个文件。

我们对 @tarojs/taro-h5 进行模块化改造的思路与 @tarojs/components 相同。我们希望 @tarojs/taro-h5 模块本身遵守 ESM 模块规范，那就只需要标记一下sideEffects，再修改一下模块入口就好。

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粗略一看，@tarojs/taro-h5 还挺 “ESM” 的，但这还不够。我们还需要将这些 Api 以 namedExports 的形式导出，开发者使用import { XXX } from '@tarojs/taro-h5'导入 Api 即可。

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那么问题来了。在 Taro 项目中，我们一直使用的是 defaultImport，并不会使用 Api 的 namedExports 形式：

import Taro from '@tarojs/taro-h5'

Taro.navigateTo()
Taro.getSystemInfo()
// Taro.xxx ...

只要 Api 是通过对Taro变量取属性获取，Taro变量就需要具备所有的 Api，treeshaking 也就无从谈起。

有没有办法把 defaultImport 修改为 namedImports 呢？答案是肯定的。我们写了一个 babel 插件 babel-plugin-transform-taroapi，将指定的 Api 调用替换为 namedImports，未指定的变量则保留属性取值的形式。具体源码可以在这里查看。

// const apis = new Set(['navigateTo', 'navigateBack', ...])
{
  babel: {
    preset: ['babel-preset-env'],
    plugins: [
      // ...,
      ['babel-plugin-transform-taroapi', {
        packageName: '@tarojs/taro-h5',
        apis
      }]
    ]
  }
}

这个插件接受一个对象作为配置参数：packageName属性指定需要进行替换的模块名，apis接受一个 Set 对象，也就是所有 Api 的列表。

为了避免后期手动维护 Api 列表的情况，我们给 @tarojs/taro-h5 模块加了一个编译任务，通过一个简单的Rollup 插件，在执行yarn build命令时生成一份 Api 列表：

image-20190225210238592

下面是编译前后的代码对比。可以看到，在编译后setStorage、getStorage的调用都被替换为 namedImports。

// 编译前
import Taro from '@tarojs/taro-h5';
Taro.initPxTransform({});
Taro.setStorage()
Taro['getStorage']()

// 编译后
import Taro, { setStorage as _setStorage, getStorage as _getStorage } from '@tarojs/taro-h5';
Taro.initPxTransform({});
_setStorage();
_getStorage();

到这里，虽然过程比较艰辛，但我们对 @tarojs/taro-h5 的模块化改造终于完成了。

最后​

截至目前，Taro 在 H5 端的完成度已经很高，但是并不完美。未来，在对已有问题进行修复的同时，我们还将继续为 Taro H5 端带来更多新的特性，比如对社区中呼声相当高的switchTab、页面滚动监听onPageScroll、下拉刷新onPullDownRefresh等 Api 的支持，更加统一的页面切换动画，以及更加稳定的多页面模式等等。

Taro 发展到现在，离不开社区的支持。非常感谢在 github、微信群中踊跃反馈的开发者们。如果你对Taro有什么想法或建议，Taro 非常欢迎你来吐槽或观光：

https://github.com/NervJS/taro