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vivaxy
V2EX  ›  JavaScript

Babel 的工程化实现

  •  
  •   vivaxy · 2020-01-05 21:49:58 +08:00 · 2484 次点击
    这是一个创建于 1783 天前的主题,其中的信息可能已经有所发展或是发生改变。

    介绍

    Babel 是一款将未来的 JavaScript 语法编译成过去语法的 Node.js 工具。本文从 2019 年 11 月的 master 分支源码入手,介绍 Babel 在解决这类问题时是如何划分模块。

    Babel 的模块划分

    Babel 的模块划分

    其中 babel-loader 隶属于 webpack,不在 Babel 主仓库。

    框架层

    常见的编译器

    常见的解析器有 acorn、 @babel/parser (babylon)、flow、traceur、typescript、uglify-js 等,各自的 AST 语法树大致相同。

    @babel/parser 的实现

    关键词说明

    • Literal:字面量。包括:Boolean、Number、String。
    • Identifier:识别量。包括变量名、undefined、null 等。
    • Val:值。常分为左值和右值。左值表示一个可以被赋值的节点,如:[a] 等,左值往往是 Pattern、Identifier 等类型。右值表示一个代表具体值的节点,如:b.c 等,右值往往是 Expression、Identifier、Literal 等类型。左值与右值之间通过等号联结,代表赋值表达式,如:[a] = b.c。
    • Declaration:赋值。
    • Expression:表达式。常用来表示右值。常见的 Expression 有:MemberExpression、BinaryExpression、UnaryExpression、AssignmentExpression、CallExpression 等。
    • Statement:语句。往往由 Expression 组合而成。常见的 Statement 有:ExpressionStatement。
    • Program:程序。所有代码在一个 Program 下,一个 Program 包含多个并列的 Statement。
    let c = 0;
    while (a < 10) {
      const b = a % 2;
      if (b == 0) {
        c++;
      }
    }
    console.log(c);
    

    上面的这段代码通过 @babel/parser 解析后得到的 AST 语法树如下:

    示例 AST 语法树

    @babel/parser 的 9 层继承

    @babel/parser 的 9 层继承

    • Parser:初始化
    • StatementParser:解析语句,拼装成 program,代码大约有 2100+ 行
    • ExpressionParser:解析表达式,代码大约有 2400+ 行
    • LValParser:左值处理,将节点变为可以被赋值的节点。如:ArrayExpression 转为 ArrayPattern
    • NodeUtils:AST 节点操作,如复制等
    • UtilParser:工具函数,如判断行末等
    • Tokenizer:词法分析,大约有 1400+ 行
    • LocationParser:文件位置信息
    • CommentsParser:解析注释
    • BaseParser:插件能力

    大部分模块代码量在百行左右,其中 StatementParser、ExpressionParser 和 Tokenizer 有较多复杂逻辑。

    @babel/traverse

    提供遍历 AST 语法树的能力,如:

    traverse(ast, {
      FunctionDeclaration: function(path) {
        path.node.id.name = "x";
      }
    });
    
    traverse(ast, {
      enter(path) {
        if (path.isIdentifier({ name: "n" })) {
          path.node.name = "x";
        }
      }
    });
    

    path 对象上有下面的属性和方法:

    • 属性
      • node:节点
      • parent:父节点
      • parentPath:父节点的 path
      • scope:作用域
    • 方法
      • get:获取子节点属性
      • findParent:向父节点搜寻节点
      • getSibling:获取兄弟路径
      • getFunctionParent:获取包含该节点最近的父路径,并且是 function
      • getStatementParent:获取最近的 Statement 类型的父节点
      • replaceWith:用 AST 节点替换该节点
      • replaceWithMultiple:用多个 AST 节点替换该节点
      • replaceWithSourceString:用源码解析后的 AST 节点替换该节点
      • insertBefore:在该节点前插入兄弟节点
      • insertAfter:在该节点后插入兄弟节点
      • remove:删除节点
      • pushContainer:将 AST 节点 push 到节点的属性里面,类似数组操作

    @babel/generator

    将 AST 转为代码文本。示例用法:

    import { parse } from '@babel/parser';
    import generate from '@babel/generator';
    
    const ast = parse('class Example {}');
    generate(ast); // => { code: 'class Example {}' }
    

    可以生成 source map。

    import { parse } from '@babel/parser';
    import generate from '@babel/generator';
    
    const code = 'class Example {}';
    const ast = parse(code);
    
    const output = generate(ast, { sourceMaps: true, sourceFileName: code }); // => { code: 'class Example {}', rawMappings: ... }
    // or
    const output = generate(ast, { sourceMaps: true, sourceFileName: 'source.js' }, code); // => { code: 'class Example {}', rawMappings: ... }
    

    还可以合并多个文件,同时生成 source map。

    import { parse } from '@babel/parser';
    import generate from '@babel/generator';
    
    const a = 'var a = 1;';
    const b = 'var b = 2;';
    const astA = parse(a, { sourceFilename: 'a.js' });
    const astB = parse(b, { sourceFilename: 'b.js' });
    const ast = {
      type: 'Program',
      body: [...astA.program.body, ...astB.program.body]
    };
    
    const { code, map } = generate(ast, { sourceMaps: true }, {
      'a.js': a,
      'b.js': b
    });
    

    @babel/core

    主要提供 transform 和 parse 相关的 API。

    transform 的流程主要是 parse -> traverse -> generate。

    parse 主要提供对 @babel/parser 的封装。

    实现层

    @babel/plugin

    @babel/plugin-syntax-x

    通过插件开关打卡语法解析能力。 @babel/parser 中判断了 plugin 开关,实现了这些语法解析能力。如 @babel/plugin-syntax-jsx:

    parserOpts.plugins.push("jsx");
    

    @babel/plugin-transform-x

    实现语法的转换。如 @babel/plugin-transform-exponentiation-operator:

    export default {
      name: "transform-exponentiation-operator",
      visitor: build({
        operator: "**",
        build(left, right) {
          return t.callExpression(
            t.memberExpression(t.identifier("Math"), t.identifier("pow")),
            [left, right],
          );
        },
      }),
    }
    

    @babel/plugin-proposal-x

    支持草案级别的语法转换。如 @babel/plugin-proposal-numeric-separator:

    export default {
      name: "proposal-numeric-separator",
      inherits: syntaxNumericSeparator,
    
      visitor: {
        CallExpression: replaceNumberArg,
        NewExpression: replaceNumberArg,
        NumericLiteral({ node }) {
          const { extra } = node;
          if (extra && /_/.test(extra.raw)) {
            extra.raw = extra.raw.replace(/_/g, "");
          }
        },
      },
    }
    

    @babel/preset-x

    提供各类组合好的 plugins、syntax 和 helpers。

    常用的是 @babel/preset-env,结合 browserslist 设置代码的兼容性。

    @babel/polyfill

    从 Babel 7.4.0 起废弃,推荐使用 core-js 和 regenerator-runtime。其中 core-js 提供了 ECMAScript 的所有兼容代码,regenerator-runtime 提供了 async、generator 等函数的执行环境。

    @babel/helpers

    定义了 Babel 运行环境的辅助函数。如在 class 模块前插入 classCallCheck 的 helper。

    plugin 内的函数调用方式:

    export default {
      visitor: {
        ClassExpression(path) {
    	    this.addHelper("classCallCheck");
          // ...
      }
    };
    

    生成的代码中将包含 classCallCheck:

    function _classCallCheck(instance, Constructor) {
      if (!(instance instanceof Constructor)) {
        throw new TypeError("Cannot call a class as a function");
      }
    }
    
    var Circle = function Circle() {
      _classCallCheck(this, Circle);
    };
    

    @babel/runtime

    提供 Babel 的运行环境,包括 regenerator-runtime。运行环境会提供一些辅助代码,如:

    使用 @babel/helpers 的情况:

    function _classCallCheck(instance, Constructor) {
      if (!(instance instanceof Constructor)) {
        throw new TypeError("Cannot call a class as a function");
      }
    }
    
    var Circle = function Circle() {
      _classCallCheck(this, Circle);
    };
    

    使用 @babel/plugin-transform-runtime 可以把这些代码复用起来:

    var _classCallCheck = require("@babel/runtime/helpers/classCallCheck");
    
    var Circle = function Circle() {
      _classCallCheck(this, Circle);
    };
    

    @babel/runtime 源码中没有内容,依赖构建脚本将 @babel/helpers 中的代码复制过去。

    除了这个运行环境之外,Babel 还提供了 @babel/runtime-corejs2 和 @babel/runtime-corejs3,分别是基于 core-js v2 和 v3 提供的运行环境。可以在 @babel/plugin-transform-runtime 的 corejs 参数中设置使用的运行环境。

    辅助层

    @babel/types

    提供基础的类型值,创建类型的函数,便于 @babel/plugin、 @babel/parser 等使用。

    const binaryExpression = t.binaryExpression('+', t.numericLiteral(1), t.numericLiteral(2))
    

    @babel/code-frame

    打印出错位置。示例代码:

    import { codeFrameColumns } from '@babel/code-frame';
    
    const rawLines = `class Foo {
      constructor()
    }`;
    const location = { start: { line: 2, column: 16 } };
    codeFrameColumns(rawLines, location);
    

    输出的结果是:

      1 | class Foo {
    > 2 |   constructor()
        |                ^
      3 | }
    

    @babel/highlight

    面向控制台输出有颜色的代码片段。

    import highlight from "@babel/highlight";
    
    const code = `class Foo {
      constructor()
    }`;
    highlight(code);												// => "\u001b[36mclass\u001b[39m \u001b[33mFoo\u001b[39m {\n  constructor()\n}"
    

    展示在控制台上:

    @babel/highlight

    @babel/template

    模板引擎。

    import template from "@babel/template";
    import generate from "@babel/generator";
    import * as t from "@babel/types";
    
    const buildRequire = template(`
      var %%importName%% = require(%%source%%);
    `);
    
    const ast = buildRequire({
      importName: t.identifier("myModule"),
      source: t.stringLiteral("my-module"),
    });
    
    generate(ast).code											// => var myModule = require('my-module');
    

    @babel/helper-x

    Babel 的辅助函数,包含常用操作、测试函数等,内容比较庞杂。

    应用层

    @babel/cli

    在命令行编译。

    babel script.js # 输出编译的结果
    

    @babel/standalone

    在浏览器编译。如:Babel 官网等会用到。

    <div id="input"></div>
    <div id="output"></div>
    <button id="transform">转换</button>
    <!-- 加载 @babel/standalone -->
    <script src="https://unpkg.com/@babel/standalone/babel.min.js"></script>
    <script>
    document.getElementById('transform').addEventListener('click', function() {
    	const input = document.getElementById('input').value;
    	const output = Babel.transform(input, { presets: ['es2015'] }).code;
    	document.getElementById('output').value = output;
    });
    </script>
    

    @babel/standalone 也会自动编译和执行 <script type="text/babel"></script><script type="text/jsx"></script> 中的代码。

    <div id="output"></div>
    <!-- 加载 @babel/standalone -->
    <script src="https://unpkg.com/@babel/standalone/babel.min.js"></script>
    <!-- ES2015 代码会被编译执行 -->
    <script type="text/babel">
    const getMessage = () => "Hello World";
    document.getElementById('output').innerHTML = getMessage();
    </script>
    

    @babel/node

    提供在命令行执行高级语法的环境。 @babel/cli 只转换,不执行,@babel/node 会执行。不适合生产环境使用。

    babel-node -e script.js # script.js 里面可以使用高级语法
    

    @babel/register

    提供在 Node.js 运行环境内编译和执行高级语法。不适合生产环境使用。

    require("@babel/register")();
    require("./script.js"); 					// script.js 里面可以使用高级语法
    

    常见的语法转换结果

    Array.from

    // input
    Array.from([1, 2, 3])
    
    // output
    var _array_from_ = require('@babel/runtime-corejs3/core-js-stable/array/from');
    _array_from_([1, 2, 3]);
    

    JSX

    // input
    <div className="text">{content}</div>
    
    // output
    React.createElement('div', { className: 'text' }, content);
    

    class

    // input
    class Example extends Component { constructor(props) { super(props) } }
    
    // output
    var _inherits_ = require('@babel/runtime-corejs3/helpers/interits');
    var _class_call_check_ = require('@babel/runtime-corejs3/helpers/classCallCheck');
    var _possible_constructor_return_ = require('@babel/runtime-corejs3/helpers/possibleConstructorReturn');
    var _get_prototype_of_ = require('@babel/runtime-corejs3/helpers/getPrototypeOf');
    var _create_class_ = require('@babel/runtime-corejs3/helpers/createClass');
    
    var Example = function (_Component) {
      _inherits_(Example, _Component);
    
      function Example(props) {
        _class_call_check_(this, Example);
    
        return _possible_constructor_return_(this, _get_prototype_of_(Example).call(this, props));
      }
    
      _create_class_(Example, []);
    
      return Example;
    }(Component);
    

    参考资料

    2 条回复    2020-01-06 10:59:08 +08:00
    lpbname777
        1
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       2020-01-06 09:39:28 +08:00
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