前端构建工具测评
2022-04-02 更新：增加测评 JS Compiler 的测试数据
2022-03-21 更新：增加测评 Bundler 和 JS Minifier 的测试数据
前端构建工具已经形成了一个或多个复杂的生态系统。从最基础的 webpack, rollup 和 babel, esbuild, swc 等工具库，衍生出各种各样的插件，封装组合成 crate-react-app, vite, parcel, snowpack 这样通用解决方案，进而发展出 Next.js, ICE.js, UMI.js 这种特异化的行业解决方案。
这个生态中的每个部分，都有其替代品。比如 swc 可以替代 babel, rollup 可以替代 webpack。swc 确实比 babel 快得多，但是插件生态不如 babel 全面，两者互有胜负。项目的实际需求，决定了构建工具的选型。
随着前端工程越来越大，构建性能和热加载性能逐渐下降，大型项目不得不面临两个选择：
- 对仓库/应用进行拆分，采用微前端等复杂技术整合多个子应用。这样固然能够减少每次发布构建的时间，但是会增加开发人力开销。由于影响了项目架构，严重依赖人工，无法大批量复用到多个项目。
- 提升构建工具的性能，比如用 esbuild 这种原生程序替代 babel 这种 Node 程序，用 Vite 这种 Bundleless 工具替代 webpack-dev-server。相比迁移项目架构，改造构建工具的成本更低，完全可以通过迁移脚本自动化。
这篇文章会介绍和评测当前各种流行的构建工具，从底层库到完整解决方案，帮助大家选择和定制最适合自己的方案。
Bundler
Bundler 是能够通过 import/export 将很多 JavaScript 文件，打包成一个/几个文件的工具。在前端开发中，也经常会 Bundle 其他文件类型，比如 CSS/LESS/SCSS，以及图片和字体。这些部分通常是以 Bundler 插件的形式提供。因此 Bundler 通常是一个平台，可以通过插件来扩展特性。
Webpack 是最流行的 Bundler。Rollup，Parcel 则是后起之秀。以编译器见长的 esbuild 和 swc 也提供了 Bundle 能力，但是插件生态不足。
特性比较
spack 还处在实验阶段，功能缺失非常多，因此不建议在任何实际项目中使用。
esbuild 稍好一些，如果你不需要 CSS Modules，不用代码分割，不需要支持 IE，也不需要输出 UMD，那么 esbuild 是可以满足你的需求的。 对于个人项目来说，这完全是可行的。对于企业项目，esbuild 作为 bundler 显然还不够全面，但它作为编译器和 Rollup 配合使用还是很好用的。
parcel，rollup 和 webpack 是功能最为全面的，能够应对绝大多数前端项目需求。webpack 的插件生态最丰富，兼容性也最好。rollup 和 parcel 则更加轻量化。Parcel 的 UMD 打包格式缺失，不适合用于组件库或微前端构建，但是对普通应用还是够用的。
| webpack | rollup | parcel | esbuild | spack | |
| CSS Modules | ✔️ | ✔️ | ✔️ | ✔️ | ❌ |
| LESS | ✔️ | ✔️ | ✔️ | ✔️ | ❌ |
| Sass | ✔️ | ✔️ | ✔️ | ✔️ | ❌ |
| 代码分割 | ✔️ | ✔️ | ✔️ | ❌ | ❌ |
| CJS 输出格式 | ✔️ | ✔️ | ✔️ | ✔️ | ✔️ |
| ESM 输出格式 | ✔️ | ✔️ | ✔️ | ✔️ | ✔️ |
| UMD 输出格式 | ✔️ | ✔️ | ❌ | ❌ | ❌ |
性能比较
测试打包 antd + lodash + react + react-dom + three.js 的速度。为了控制变量，统一采用 esbuild 作为 minifier（spack 不支持除外）。
详细测试数据见 https://github.com/guoyunhe/benchmark-bundlers
| webpack | rollup | parcel | esbuild | spack | |
| ThinkPad T480 | 5.347s | 14.548s | 6.069s | 0.249s | 1.082s |
| MacBook 16, 2019 | 4.229s | 12.790s | 5.225s | 0.227s | 1.012s |
esbuild 是用 Go 语言编写，spack（swcpack）是用 Rust 语言编写。两者都编译成二进制文件运行，速度比其他 JS 编写的 Bundler 快几十倍。从 20s 到 0.2s 已经是一个质的飞跃了。
相比之下，传统的 JS Bundler 就慢得多了。令人意外的是，被很多人认为过时了的 webpack 居然比 parcel 和 rollup 更快。尤其是 rollup 的性能，令人意外地差。我们分析是因为 lodash 和 react 都是 CJS 模块，rollup 需要将其转化成 ESM 才能使用，因此比 webpack 慢了一倍多。
综合评价
目前 webpack 仍然是最全面的 Bundler 选择，支持特性最丰富，生态最为庞大。而且它的性能并不差，在应用打包场景要优于 rollup 和 parcel。
而放眼未来，esbuild 的潜力最大。它的性能无与伦比，且具有成熟的插件接口。它的代码分割能力已经在测试中，前途一片光明。甚至 Vite 也希望在 esbuild 成熟之后，移除 rollup 而直接用 esbuild 打包。
JS Minifier
Production 构建需要对 JS 文件和 CSS 文件进行 Minify 处理，让生成的文件更小，加载更快。JS 的 Minifier 包括 terser，esbuild，swc。衡量它们优劣的主要指标是速度和压缩率。
以下测试用 webpack + terser/esbuild/swc 打包和压缩 antd + lodash + react + react-dom+three.js。详情见 https://github.com/guoyunhe/benchmark-js-minifiers
| no-minify | terser | esbuild | swc | |
| 产物尺寸 | 4.7MB | 1.8MB | 1.9MB | 1.9MB |
| 运行时间 ThinkPad T480 | 4.677s | 17.046s | 5.615s | 8.997s |
| 运行时间 MacBook 16, 2019 | 3.556s | 13.834s | 4.052s | 6.892s |
esbuild 和 swc 在速度上大幅度领先 terser。对于这类高计算量任务，Node.js 的性能比原生程序差得多。同为原生程序，esbuild 比 swc 的性能更好，说明它的设计更优秀。而从压缩率上来看，terser 略好于 esbuild 和 swc 但差距不大。因此综合来看，我认为 esbuild 是最佳的 minifier。
JS/TS Compiler
我们在开发中喜欢使用最新的 ES 语法，但在发布时需要兼容旧的浏览器。JSX 和 Vue 文件还包含了特殊语法，即使最新的浏览器也无法识别和运行。因此越来越多的前端项目需要用 JS Compiler 或者叫 Transpiler 来转换源码。这也是一项非常耗时的任务。目前最广泛使用的编译器是 babel，它功能全面，但性能堪忧。而 esbuild 和 swc 则是以速度见长的面向未来的编译器。TypeScript 有自己的编译器 tsc，支持 TypeScript 的类型系统检查，但是它的效率极差。因此 Babel, esbuild 和 swc 都提供了自己对 TypeScript 转译的支持。
特性比较
从特性上来看，babel 仍然是最全面的。esbuild 和 swc 则注重对最新 ES 标准的支持，因此少了对非标准的 JS 修饰器语法（但是支持 TS 修饰器语法）和 Flow 语言的支持。esbuild 不兼容 ES5 和 IE 浏览器，但某些项目仍然有这方面的需求，开发者需要平衡利弊。
| babel | esbuild | swc | |
| ES Next | ✅ | ✅ | ✅ |
| ES5, IE11 | ✅ | ❌ | ✅ |
| JS 修饰器语法 | ✅ | ❌ | ❌ |
| Flow 语言 | ✅ | ❌ | ❌ |
| TypeScript 语言 | ✅ | ✅ | ✅ |
| TS 修饰器语法 | ✅ | ✅ | ✅ |
| JSX | ✅ | ✅ | ✅ |
性能比较
以下测试用 Webpack + babel-loader/swc-loader/esbuild-loader 转译 antd + three.js 源码到 ES5 语法，不进行 minify。详见
| babel | esbuild | swc | |
| 运行时间 ThinkPad T480 | 10.133s | 0.464s | 0.549s |
| 运行时间 MacBook 16, 2019 |
综合评价
如果不需要支持 IE11，那么 esbuild 是最好的选择，它的性能非常好。
如果需要支持 IE11，那么推荐 swc，性能接近 esbuild 且浏览器兼容性更好。
只有当 esbuild 和 swc 都无法支持你的项目需求时（比如用到了 JS 修饰器语法），再考虑 babel。babel 虽然功能最为全面，但性能比 esbuild 和 swc 慢几十倍，已经无法支持大型项目了。
Dev Servers
Webpack Dev Server
Webpack Dev Server 的出现，极大提升了 React 应用开发的效率：修改代码时，组件会自动被替换，无需手动刷新，也不会重新加载页面。然而早期的 Webpack 和 Webpack Dev Server 每次修改文件都会重新编译打包，给人越来越慢，又无能为力的痛苦感受。Webpack 5 和 Webpack Dev Server 4 已经在性能方面有了极大的改善。中小型项目的瓶颈大多不是 Webpack 本身造成，而是上面介绍过的 Compiler 和 Minifier。如果结合 swc 和 esbuild，Webpack Dev Server 仍然很能打。
但是在大型应用场景，Webpack Dev Server 还是有不足的。想象一下，你有一个包含几万行代码的 SPA 应用，且没有做代码分割。Webpack Dev Server 会将所有代码编译打包之后才能启动。这样一来，启动速度就会变得很慢。但实际上，我们每次只开发项目中很小的一部分，余下的页面/弹窗等组件并不需要提前编译加载。
但是这也并不是我们一定要抛弃 Webpack Dev Server 理由。大型应用场景，也极少硬着头皮上 SPA，而是用微前端框架将应用做进一步的切分。开发时 Webpack Dev Server 只需要运行子应用即可。
但是如果我们就是要做巨石 SPA 应用呢？在本地开发场景下，可以利用浏览器原生的 ES Module 能力动态地按需加载模块，而不需要编译打包所有内容。这样是不是就可以解决我们上面遇到的那个问题了呢？理论上行得通，但实际效果不尽如人意。
Snowpack
Snowpack 就是这样一个设计。理论上动态加载本地 JS 文件几乎没有延迟。但是这些模块并不都能直接在浏览器中运行。比如有很多 NPM 依赖是 CJS 而非 ESM 模块，我们写的代码有 JSX 和 TypeScript，更不要说还有 Sass，LESS，CSS Modules 这些要处理。因此动态加载每个文件时，都有一定的等待时间，而且无法并行处理。结果是在冷启动过程奇慢。在中小型项目开发中，不及 Webpack Dev Server 有效率。大型项目。而且，它并不能构建部署生产环境，仍然需要使用 Webpack 或 Rollup 来补足，无疑增加了项目维护成本。
因此在实际项目中，很难看到 Snowpack 的身影。Snowpack 本身的开发也陷入了很长时间的停滞不前。不过，Snowpack 的思路被 Vite 和 Parcel 2 所继承并改进，取得了成功。
Vite
Vite 给出了更好的答案：将依赖模块预先用 esbuild 进行 Bundle 以快速加载，项目模块采用 Unbundle 模式动态编译加载。
但是，Vite 对不同前端框架的支持程度是不同的，实际运行效率也差别很大。它的 Vue 插件用 esbuild 编译，速度极快。而它的 React 插件用的是 Babel 编译，速度一般。
另外我们发现，Vite 的缓存校验机制存在比较大的问题。更新 node_modules 中的依赖之后，Vite 缓存并没有更新。在开发过程中只能禁用缓存，这导致开发效率进一步降低。
Parcel 2
Parcel 2 和 Vite 的思路类似，但是有两个重要改进：
- 缓存范围更广，效率极高，热启动在 1s 内
- 采用了 swc 而非 babel 编译，构建和刷新速度更快
这两个优势使得 Parcel 2 在几乎各个性能指标上都领先于其他竞争对手。
性能比较
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