精华 Babel 的工程化实现
发布于 6 年前 作者 vivaxy 9700 次浏览 来自 分享

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

可以生成 source map。

import { parse } from '[@babel](/user/babel)/parser';
import generate from '[@babel](/user/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](/user/babel)/parser';
import generate from '[@babel](/user/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](/user/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](/user/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](/user/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](/user/babel)/template";
import generate from "[@babel](/user/babel)/generator";
import * as t from "[@babel](/user/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](/user/babel)/standalone -->
<script src="https://unpkg.com/[@babel](/user/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> 和 <script type="text/jsx"></script> 中的代码。

<div id="output"></div>
<!-- 加载 [@babel](/user/babel)/standalone -->
<script src="https://unpkg.com/[@babel](/user/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](/user/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](/user/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](/user/babel)/runtime-corejs3/helpers/interits');
var _class_call_check_ = require('[@babel](/user/babel)/runtime-corejs3/helpers/classCallCheck');
var _possible_constructor_return_ = require('[@babel](/user/babel)/runtime-corejs3/helpers/possibleConstructorReturn');
var _get_prototype_of_ = require('[@babel](/user/babel)/runtime-corejs3/helpers/getPrototypeOf');
var _create_class_ = require('[@babel](/user/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

9 回复

感谢分享,提供了非常好的学习指引👍

总结的很好

厉害得很~

现在还有必要使用 babel 吗?一个 ts 不就可以了嘛?

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