Webpack 性能之多进程打包

在上一篇《Webpack 性能系列一: 使用 Cache 提升构建性能》中，我们讨论了 Webpack 语境下如何应用各种缓存措施提升构建性能，接下来我们继续聊聊 Webpack 中一些行之有效的并行计算方案。缓存的本质是首轮计算后将结果保存下来，下次直接复用计算结果而跳过计算过程;并行的本质则是在同一时间内并发执行多个运算，提升单位时间计算效率，两者都是计算机科学常见的提升性能优化手段。

受限于 Node.js 的单线程架构，原生 Webpack 对所有资源文件做的所有解析、转译、合并操作本质上都是在同一个线程内串行执行，CPU 利用率极低，因此，理所当然地社区出现了一些基于多进程方式运行 Webpack，或 Webpack 构建过程某部分工作的方案，例如：

• HappyPack：多进程方式运行资源加载逻辑
• Thread-loader：Webpack 官方出品，同样以多进程方式运行资源加载逻辑
• TerserWebpackPlugin：支持多进程方式执行代码压缩、uglify 功能
• Parallel-Webpack：多进程方式运行多个 Webpack 构建实例

这些方案的核心设计都很类似：针对某种计算任务创建子进程，之后将运行所需参数通过 IPC 传递到子进程并启动计算操作，计算完毕后子进程再将结果通过 IPC 传递回主进程，寄宿在主进程的组件实例再将结果提交给 Webpack。

下面，我将展开介绍每种方案的使用方法、原理及缺点，读者可按需选用。

使用 HappyPack

HappyPack 是一个使用多进程方式运行文件加载器 —— Loader 序列，从而提升构建性能的 Webpack 组件库，算得上 Webpack 社区内最先流行的并发方案，不过作者已经明确表示不会继续维护，推荐读者优先使用 Webpack 官方推出的相似方案：Thread-loader。

官方链接：https://github.com/amireh/happypack

使用方法

基本用法

使用上，首先安装依赖：

yarn add happypack 

之后，需要将原有 loader 配置替换为 happypack/loader，如：

module.exports = { 
    // ... 
    module: { 
        rules: [{ 
            test: /\.js$/, 
            // 使用 happypack/loader 替换原来的 Loader 配置 
            use: 'happypack/loader', 
            // use: [ 
            //  { 
            //      loader: 'babel-loader', 
            //      options: { 
            //          presets: ['@babel/preset-env'] 
            //      } 
            //  }, 
            //  'eslint-loader' 
            // ] 
        }] 
    } 
}; 

再之后，需要创建 happypack 插件实例，并将原有 loader 配置迁移到插件中，完整示例：

const HappyPack = require('happypack'); 
 
module.exports = { 
    // ... 
    module: { 
        rules: [{ 
            test: /\.js$/, 
            use: 'happypack/loader', 
            // use: [ 
            //  { 
            //      loader: 'babel-loader', 
            //      options: { 
            //          presets: ['@babel/preset-env'] 
            //      } 
            //  }, 
            //  'eslint-loader' 
            // ] 
        }] 
    }, 
    plugins: [ 
        new HappyPack({ 
            loaders: [ 
                { 
                    loader: 'babel-loader', 
                    option: { 
                        presets: ['@babel/preset-env'] 
                    } 
                }, 
                'eslint-loader' 
            ] 
        }) 
    ] 
}; 

配置完毕后，再次启动 npx webpack 命令即可使用 HappyPack 的多进程能力提升构建性能。以 Three.js 为例，该项目包含 362 份 JS 文件，合计约 3w 行代码：

开启 HappyPack 前，构建耗时大约为 11000ms 到 18000ms 之间，开启后耗时降低到 5800ms 到 8000ms 之间，提升约47%。

配置多实例

上述简单示例只能以相同的 Loader 序列处理同种文件类型，实际应用中还可以为不同的文件配置多个 相应的加载器数组，例如：

const HappyPack = require('happypack'); 
 
module.exports = { 
  // ... 
  module: { 
    rules: [{ 
        test: /\.js?$/, 
        use: 'happypack/loader?id=js' 
      }, 
      { 
        test: /\.less$/, 
        use: 'happypack/loader?id=styles' 
      }, 
    ] 
  }, 
  plugins: [ 
    new HappyPack({ 
      id: 'js', 
      loaders: ['babel-loader', 'eslint-loader'] 
    }), 
    new HappyPack({ 
      id: 'styles', 
      loaders: ['style-loader', 'css-loader', 'less-loader'] 
    }) 
  ] 
}; 

示例中，js、less 资源都使用 happypack/loader 作为唯一 loader，并分别赋予 id = 'js' | 'styles' 参数;其次，示例中创建了两个 HappyPack 插件实例并分别配置了用于处理 js 与 css 的 loaders 数组，happypack/loader 与 HappyPack 实例之间通过 id 值关联起来，以此实现多资源配置。

共享线程池

上述多实例模式更接近实际应用场景，但默认情况下，HappyPack 插件实例各自管理自身所消费的进程，导致整体需要维护一个数量庞大的进程池，反而带来新的性能损耗。

为此，HappyPack 提供了一套简单易用的共享进程池功能，使用上只需创建 HappyPack.ThreadPool 实例并通过 size 参数限定进程总量，之后将该实例配置到各个 HappyPack 插件的 threadPool 属性上即可，例如：

const os = require('os') 
const HappyPack = require('happypack'); 
const happyThreadPool = HappyPack.ThreadPool({ 
  size: os.cpus().length - 1 
}); 
 
module.exports = { 
  // ... 
  plugins: [ 
    new HappyPack({ 
      id: 'js', 
      threadPool: happyThreadPool, 
      loaders: ['babel-loader', 'eslint-loader'] 
    }), 
    new HappyPack({ 
      id: 'styles', 
      threadPool: happyThreadPool, 
      loaders: ['style-loader', 'css-loader', 'less-loader'] 
    }) 
  ] 
}; 

使用共享进程池功能后，HappyPack 会预先创建好一组共享的 HappyThread 对象，所有插件实例的资源转译需求最终都会通过 HappyThread 对象转发到空闲进程做处理，从而保证整体进程数量可控。

原理

HappyPack 的运行过程如下图所示：

大致可划分为：

• happlypack/loader 接受到转译请求后，从 Webpack 配置中读取出相应 HappyPack 插件实例
• 调用插件实例的 compile 方法，创建 HappyThread 实例(或从 HappyThreadPool 取出空闲实例)
• HappyThread 内部调用 child_process.fork 创建子进程，并执行 HappyWorkerChannel 文件
• HappyWorkerChannel 创建 HappyWorker ，开始执行 Loader 转译逻辑

中间流程辗转了几层，最终由 HappyWorker 类重新实现了一套与 Webpack Loader 相似的转译逻辑，代码复杂度较高，读者稍作了解即可。

缺点

HappyPack 虽然确实能有效提升 Webpack 的打包构建速度，但它有一些明显的缺点：

• 作者已经明确表示不会继续维护，扩展性与稳定性缺乏保障，随着 Webpack 本身的发展迭代，可以预见总有一天 HappyPack 无法完全兼容 Webpack
• HappyPack 底层以自己的方式重新实现了加载器逻辑，源码与使用方法都不如 Thread-loader 清爽简单

不支持部分 Loader，如 awesome-typescript-loader

使用 Thread-loader

Thread-loader 也是一个以多进程方式运行 loader 从而提升 Webpack 构建性能的组件，功能上与HappyPack 极为相近，两者主要区别：

1. Thread-loader由 Webpack 官方提供，目前还处于持续迭代维护状态，理论上更可靠
2. Thread-loader 只提供了一个单一的 loader 组件，用法上相对更简单
3. HappyPack 启动后，会向其运行的 loader 注入 emitFile 等接口，而 Thread-loader 则不具备这一特性，因此对 loader 的要求会更高，兼容性较差

官方链接：https://github.com/webpack-contrib/thread-loader

使用方法

首先，需要安装 Thread-loader 依赖：

yarn add -D thread-loader 

其次，需要将 Thread-loader 配置到 loader 数组首位，确保最先运行，如：

module.exports = { 
  module: { 
    rules: [{ 
      test: /\.js$/, 
      use: [ 
        'thread-loader', 
        'babel-loader', 
        'eslint-loader' 
      ], 
    }, ], 
  }, 
}; 

配置完毕后，再次启动 npx webpack 命令即可。依然以 Three.js 为例，开启 Thread-loader 前，构建耗时大约为 11000ms 到 18000ms 之间，开启后耗时降低到 8000ms 左右，提升约37%。

原理

Webpack 将执行 Loader 相关逻辑都抽象到 loader-runner 库，Thread-loader 也同样复用该库完成 Loader 的运行逻辑，核心步骤：

• 启动时，以 pitch 方式拦截 Loader 执行链
• 分析 Webpack 配置对象，获取 thread-loader 后面的 Loader 列表
• 调用 child_process.spawn 创建工作子进程，并将Loader 列表、文件路径、上下文等参数传递到子进程
• 子进程中调用 loader-runner，转译文件内容
• 转译完毕后，将结果传回主进程

参考：

https://github.com/webpack/loader-runner

Webpack 原理系列七：如何编写loader

缺点

Thread-loader 是 Webpack 官方推荐的并行处理组件，实现与使用都非常简单，但它也存在一些问题：

• Loader 中不能调用 emitAsset 等接口，这会导致 style-loader 这一类 Loader 无法正常工作，解决方案是将这类组件放置在 thread-loader 之前，如 ['style-loader', 'thread-loader', 'css-loader']
• Loader 中不能获取 compilation、compiler 等实例对象，也无法获取 Webpack 配置

这会导致一些 Loader 无法与 Thread-loader 共同使用，读者需要仔细加以甄别、测试。

使用 Parallel-Webpack

Thread-loader、HappyPack 这类组件所提供的并行能力都仅作用于执行加载器 —— Loader 的过程，对后续 AST 解析、依赖收集、打包、优化代码等过程均没有影响，理论收益还是比较有限的。对此，社区还提供了另一种并行度更高，以多个独立进程运行 Webpack 实例的方案 —— Parallel-Webpack。

官方链接：https://github.com/trivago/parallel-webpack

使用方法

基本用法

使用前，依然需要安装依赖：

yarn add -D parallel-webpack 

Parallel-Webpack 支持两种用法，首先介绍的是在 webpack.config.js 配置文件中导出多个 Webpack 配置对象，如：

module.exports = [{ 
    entry: 'pageA.js', 
    output: { 
        path: './dist', 
        filename: 'pageA.js' 
    } 
}, { 
    entry: 'pageB.js', 
    output: { 
        path: './dist', 
        filename: 'pageB.js' 
    } 
}]; 

之后，执行命令 npx parallel-webpack 即可完成构建，上面的示例配置会同时打包出 pageA.js 与 pageB.js 两份产物。

组合变量

Parallel-Webpack 还提供了 createVariants 函数，用于根据给定变量组合，生成多份 Webpack 配置对象，如：

const createVariants = require('parallel-webpack').createVariants 
const webpack = require('webpack') 
 
 
const baseOptions = { 
  entry: './index.js' 
} 
 
 
// 配置变量组合 
// 属性名为 webpack 配置属性；属性值为可选的变量 
// 下述变量组合将最终产生 2*2*4 = 16 种形态的配置对象 
const variants = { 
  minified: [true, false], 
  debug: [true, false], 
  target: ['commonjs2', 'var', 'umd', 'amd'] 
} 
 
 
function createConfig (options) { 
  const plugins = [ 
    new webpack.DefinePlugin({ 
      DEBUG: JSON.stringify(JSON.parse(options.debug)) 
    }) 
  ] 
  return { 
    output: { 
      path: './dist/', 
      filename: 'MyLib.' + 
                options.target + 
                (options.minified ? '.min' : '') + 
                (options.debug ? '.debug' : '') + 
                '.js' 
    }, 
    plugins: plugins 
  } 
} 
 
 
module.exports = createVariants(baseOptions, variants, createConfig) 

上述示例使用 createVariants 函数，根据 variants 变量搭配出 16 种不同的 minified、debug、target 组合，最终生成如下产物：

[WEBPACK] Building 16 targets in parallel 
[WEBPACK] Started building MyLib.umd.js 
[WEBPACK] Started building MyLib.umd.min.js 
[WEBPACK] Started building MyLib.umd.debug.js 
[WEBPACK] Started building MyLib.umd.min.debug.js 
 
[WEBPACK] Started building MyLib.amd.js 
[WEBPACK] Started building MyLib.amd.min.js 
[WEBPACK] Started building MyLib.amd.debug.js 
[WEBPACK] Started building MyLib.amd.min.debug.js 
 
[WEBPACK] Started building MyLib.commonjs2.js 
[WEBPACK] Started building MyLib.commonjs2.min.js 
[WEBPACK] Started building MyLib.commonjs2.debug.js 
[WEBPACK] Started building MyLib.commonjs2.min.debug.js 
 
[WEBPACK] Started building MyLib.var.js 
[WEBPACK] Started building MyLib.var.min.js 
[WEBPACK] Started building MyLib.var.debug.js 
[WEBPACK] Started building MyLib.var.min.debug.js 

原理

parallel-webpack 的实现非常简单，基本上就是在 Webpack 上套了个壳，核心逻辑：

• 根据传入的配置项数量，调用 worker-farm 创建复数个工作进程
• 工作进程内调用 Webpack 执行构建
• 工作进程执行完毕后，调用 node-ipc 向主进程发送结束信号

到这里，所有工作就完成了。

缺点

虽然，parallel-webpack 相对于 Thread-loader、HappyPack 有更高的并行度，但进程实例与实例之间并没有做任何形式的通讯，这可能导致相同的工作在不同进程 —— 或者说不同 CPU 核上被重复执行。例如需要对同一份代码同时打包出压缩和非压缩版本时，在 parallel-webpack 方案下，前置的资源加载、依赖解析、AST 分析等操作会被重复执行，仅仅最终阶段生成代码时有所差异。

这种技术实现，对单 entry 的项目没有任何收益，只会徒增进程创建成本;但特别适合 MPA 等多 entry 场景，或者需要同时编译出 esm、umd、amd 等多种产物形态的类库场景。

并行压缩

Webpack 语境下通常使用 Uglify-js、Uglify-es、Terser 做代码混淆压缩，三者都不同程度上原生实现了多进程并行压缩功能。

TerserWebpackPlugin 完整介绍：https://webpack.js.org/plugins/terser-webpack-plugin/

以 Terser 为例，插件 TerserWebpackPlugin 默认已开启并行压缩能力，通常情况下保持默认配置即 parallel = true 即可获得最佳的性能收益。开发者也可以通过 parallel 参数关闭或设定具体的并行进程数量，例如：

const TerserPlugin = require("terser-webpack-plugin"); 
 
 
module.exports = { 
    optimization: { 
        minimize: true, 
        minimizer: [new TerserPlugin({ 
            parallel: 2 // number | boolean 
        })], 
    }, 
}; 

上述配置即可设定最大并行进程数为2。

对于 Webpack 4 及之前的版本，代码压缩插件 UglifyjsWebpackPlugin 也有类似的功能与配置项，此处不再赘述。

最佳实践

理论上，并行确实能够提升系统运行效率，但 Node 单线程架构下，所谓的并行计算都只能依托与派生子进程执行，而创建进程这个动作本身就有不小的消耗 —— 大约 600ms，因此建议读者按实际需求斟酌使用上述多进程方案。

对于小型项目，构建成本可能很低，但引入多进程技术反而导致整体成本增加。

对于大型项目，由于 HappyPack 官方已经明确表示不维护，所以建议尽量使用 Thread-loader 组件提升 Make 阶段性能。生产环境下还可配合 terser-webpack-plugin 的并行压缩功能，提升整体效率。

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