Babel插件指南

Babel插件指南

Babel简介

Babel 是一个通用的多功能的 JavaScript 编译器。此外它还拥有众多模块可用于不同形式的静态分析。

静态分析是在不需要执行代码的前提下对代码进行分析的处理过程。静态分析的目的是多种多样的， 它可用于语法检查，编译，代码高亮，代码转换，优化，压缩等等场景。

• 通过图进一步理解：

浏览器编译你的js代码，需要把js转化成ast。2015年es6语法发布，但浏览器还普遍不支持es6语法。于是催生出babel模块，默认支持js到ast的转化，并通过修改ast，将es6的特性代码转化为同效用的es5代码，同时也提供了ast的操作函数。

Babel操作流程：js代码 -> 原AST -> babel处理 -> 修改后的AST -> 修改后的js代码 -> 交给浏览器编译

即： 解析（parse），转换（transform），生成（generate）

实现上述功能的插件见小节：Babel API

Babel 更确切地说是源码到源码的编译器，通常也叫做“转换编译器（transpiler）”。 意思是说你为 Babel 提供一些 js代码，Babel 更改这些代码，然后返回给你新生成的js代码。

由于babel提供了操作AST的函数，所以开发者可以由此做各种各样的静态分析。

AST(Abstract syntax tree)简介

常见编译型语言（例如：Java）编译程序一般步骤分为：词法分析->语法分析->语义检查->代码优化和字节码生成。具体的编译流程如下图：

js的AST生成和java略有不同，java是走上图所有流程，通过本地jdk将**.java文件编译成.class后缀的文件，然后交给jvm(虚拟机)处理。js默认是通过浏览器**编译，流程到上图的语义检查器为止，生成最终的AST

• AST解析示例

js代码

let a = 1;
1

解析后AST

{
  "type": "Program",
  "start": 0,
  "end": 10,
  "body": [
    {
      "type": "VariableDeclaration",
      "start": 0,
      "end": 10,
      "declarations": [
        {
          "type": "VariableDeclarator",
          "start": 4,
          "end": 9,
          "id": {
            "type": "Identifier",
            "start": 4,
            "end": 5,
            "name": "a"
          },
          "init": {
            "type": "Literal",
            "start": 8,
            "end": 9,
            "value": 1,
            "raw": "1"
          }
        }
      ],
      "kind": "let"
    }
  ],
  "sourceType": "module"
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34

在线js转换到AST工具：https://astexplorer.net/#/

JS生态里，基于 AST 实现功能的工具有很多，babel只是其中一个工具。其他例如：

• ESlint: 代码错误或风格的检查，发现一些潜在的错误
• IDE 的错误提示、格式化、高亮、自动补全等
• UglifyJS 压缩代码
• 代码打包工具 webpack

ESTree AST Node

babel完整的流程，最后一步是将修改后的AST生成为js代码，即深度优先遍历整个 AST，然后构建可以表示转换后代码的字符串。

Visitors（访问者）

当谈及“进入”一个节点，实际上是说我们在访问它们， 之所以使用这样的术语是因为有一个**访问者模式（visitor）**的概念。

visitor是一个用于 AST 遍历的跨语言的模式。 简单的说visitor就是一个对象，定义了用于在一个树状结构中获取具体节点的方法。例如：

visitor: {
  // 变量声明函数
  VariableDeclarator(path, state) {
		// todo
  }
}
1
2
3
4
5
6

上面AST小节示例有 “type”: “VariableDeclarator” ，诸如此类的树节点在访问时，就会进入visitor对象声明的对应类型的成员方法。此时你访问到的不是节点本身，而是一个Path，所以可以追踪树的父节点等其它信息。

常用写法是取path.node，如上即取到type = VariableDeclarator 的对象

举个栗子：

// 设定一个访问者对象
const visitor = {
  Identifier(path) {
    console.log("Visiting: " + path.node.name);
  }
};
1
2
3
4
5
6

// 声明js代码
a + b + c;
1
2

// js编译成ast
{
  "type": "Program",
  "start": 0,
  "end": 10,
  "body": [
    {
      "type": "ExpressionStatement",
      "start": 0,
      "end": 10,
      "expression": {
        "type": "BinaryExpression",
        "start": 0,
        "end": 9,
        "left": {
          "type": "BinaryExpression",
          "start": 0,
          "end": 5,
          "left": {
            "type": "Identifier",
            "start": 0,
            "end": 1,
            "name": "a"
          },
          "operator": "+",
          "right": {
            "type": "Identifier",
            "start": 4,
            "end": 5,
            "name": "b"
          }
        },
        "operator": "+",
        "right": {
          "type": "Identifier",
          "start": 8,
          "end": 9,
          "name": "c"
        }
      }
    }
  ],
  "sourceType": "module"
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44

// 运行后打印结果：
Visiting: a
Visiting: b
Visiting: c
1
2
3
4

js声明后被编译成AST，AST被访问时，Identifier类型有3次，执行visitor对象的Identifier成员方法3次，打印对应日志

Babel API

babylon

Babylon 是 Babel 的解析器，作用是把js字符串解析成AST

$ npm install --save babylon
1

import * as babylon from "babylon";
const code = `function square(n) {
  return n * n;
}`;
babylon.parse(code);
// Node {
//   type: "File",
//   start: 0,
//   end: 38,
//   loc: SourceLocation {...},
//   program: Node {...},
//   comments: [],
//   tokens: [...]
// }
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

babel-traverse

Babel Traverse（遍历）模块维护了整棵树的状态，并且负责替换、移除和添加节点。就是触发访问者(Visitors)的步骤

$ npm install --save babel-traverse
1

遍历更新节点：

// 把变量 n 改成 x
import * as babylon from "babylon";
import traverse from "babel-traverse";
const code = `function square(n) {
  return n * n;
}`;
const ast = babylon.parse(code);
traverse(ast, {
  enter(path) {
    if (
      path.node.type === "Identifier" &&
      path.node.name === "n"
    ) {
      path.node.name = "x";
    }
  }
});
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

babel generator

Babel Generator模块是 Babel 的代码生成器，它读取AST并将其转换为代码和源码映射（sourcemaps）

$ npm install --save babel-generator
1

通过visitors处理后的AST再转成js

import * as babylon from "babylon";
import generate from "babel-generator";
import traverse from "babel-traverse";
const code = `function square(n) {
  return n * n;
}`;
const ast = babylon.parse(code);
traverse(ast, {
  enter(path) {
    if (
      path.node.type === "Identifier" &&
      path.node.name === "n"
    ) {
      path.node.name = "x";
    }
  }
});
generate(ast, {}, code);
// {
//   code: "...",
//   map: "..."
// }
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22

项目中实践

引用自定义的babel插件

babel-core版本是6.x的，vue项目有.babelrc文件，在plugins属性里直接配置路径即可，如下babelPluginConsole：

{
  "presets": [
    ["env", {
      "modules": false,
      "targets": {
        "browsers": ["> 1%", "last 2 versions", "not ie <= 8"]
      }
    }],
    "stage-2"
  ],
  "plugins": ["transform-vue-jsx", "transform-runtime", "./src/plugins/babel/babelPluginConsole"]
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

其他版本的babel也一个思路，找到plugins配置位置，对应加入即可。

新增插件js文件

如上配置，我们在 /src/plugins/babel/ 路径下新建 babelPluginConsole.js

module.exports = function(babel) {
  let t = babel.types;
  return {
    visitor: {
  		// todo      
    }
  };
};
1
2
3
4
5
6
7
8

确定要实现的功能，编译成AST进行分析

这里我们对console.log()进行处理，默认打印变量名，如下：

let test = 'hi babel'
console.log(test);
//打印： test hi babel
1
2
3

所以我们将console.log(test)和console.log('test',test); 解析成AST进行比较

{
  "type": "Program",
  "start": 0,
  "end": 67,
  "body": [
    {
      "type": "VariableDeclaration",
      "start": 0,
      "end": 21,
      "declarations": [
       // 变量定义的AST，忽略
      ],
      "kind": "let"
    },
    // console.log(test) 的AST
    {
      "type": "ExpressionStatement",
      "start": 22,
      "end": 40,
      "expression": {
        "type": "CallExpression",
        "start": 22,
        "end": 39,
        "callee": {
          "type": "MemberExpression",
          "start": 22,
          "end": 33,
          "object": {
            "type": "Identifier",
            "start": 22,
            "end": 29,
            "name": "console"
          },
          "property": {
            "type": "Identifier",
            "start": 30,
            "end": 33,
            "name": "log"
          },
          "computed": false,
          "optional": false
        },
        "arguments": [
          {
            "type": "Identifier",
            "start": 34,
            "end": 38,
            "name": "test"
          }
        ],
        "optional": false
      }
    },
    // console.log('test', test) 的AST
    {
      "type": "ExpressionStatement",
      "start": 41,
      "end": 67,
      "expression": {
        "type": "CallExpression",
        "start": 41,
        "end": 66,
        "callee": {
          "type": "MemberExpression",
          "start": 41,
          "end": 52,
          "object": {
            "type": "Identifier",
            "start": 41,
            "end": 48,
            "name": "console"
          },
          "property": {
            "type": "Identifier",
            "start": 49,
            "end": 52,
            "name": "log"
          },
          "computed": false,
          "optional": false
        },
        "arguments": [
          {
            "type": "Literal",
            "start": 53,
            "end": 59,
            "value": "test",
            "raw": "'test'"
          },
          {
            "type": "Identifier",
            "start": 61,
            "end": 65,
            "name": "test"
          }
        ],
        "optional": false
      }
    }
  ],
  "sourceType": "module"
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102

比较后发现，arguments属性多了一个字符串对象。所以我们要做的就是，获取console.log(test)的AST然后定位到arguments数组，给它添加一个对象。

编写和调试插件

按上述分析，得到如下一种解决逻辑

module.exports = function(babel) {
  let t = babel.types;
  return {
    visitor: {
      ExpressionStatement(path) {
        if (path.node && path.node.expression && path.node.expression.callee
            && path.node.expression.callee.object && path.node.expression.callee.property
            && path.node.expression.arguments 
            && path.node.expression.callee.object.name === 'console' 
            && path.node.expression.callee.property.name === 'log') {
          if (path.node.expression.arguments[0].type === 'Identifier') {
            path.node.expression.arguments = [t.stringLiteral(path.node.expression.arguments[0].name), ...path.node.expression.arguments]
            console.log('path.node.expression.arguments2', path.node.expression.arguments);
          }
        }
      },      
    }
  };
};

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

注意

• 插件实现的逻辑非常灵活，可以使用自带的方法处理节点，也可以使用推荐的babel插件处理节点，如babel-template
• visitor访问的是所有的节点，vue框架下，npm run后每次修改逻辑，热响应都会执行visitor的成员方法
• 插件本身的逻辑修改，需要重新npm run才能响应

额外说明polyfill

首先我们来理清楚这三个概念:

• 最新ES语法，比如：箭头函数，let/const
• 最新ES Api，比如Promise
• 最新ES实例/静态方法，比如String.prototype.include

babel-prest-env仅仅只会转化最新的es语法，并不会转化对应的Api和实例方法,比如说ES 6中的Array.from静态方法。

一些内置方法模块，仅仅通过preset-env的语法转化是无法进行识别转化的，所以就需要一系列类似”垫片“的工具进行补充实现这部分内容的低版本代码实现。这就是所谓的polyfill的作用。

其他插件案例

• 箭头函数转换插件

const babelTypes = require('@babel/types');

function ArrowFunctionExpression(path) {
  const node = path.node;
  hoistFunctionEnvironment(path);
  node.type = 'FunctionDeclaration';
}

/**
 * @param {*} nodePath 当前节点路径
 */
function hoistFunctionEnvironment(nodePath) {
  // 往上查找 直到找到最近顶部非箭头函数的this p.isFunction() && !p.isArrowFunctionExpression()
  // 或者找到跟节点 p.isProgram()
  const thisEnvFn = nodePath.findParent((p) => {
    return (p.isFunction() && !p.isArrowFunctionExpression()) || p.isProgram();
  });
  // 接下来查找当前作用域中那些地方用到了this的节点路径
  const thisPaths = getScopeInfoInformation(thisEnvFn);
  const thisBindingsName = generateBindName(thisEnvFn);
  // thisEnvFn中添加一个变量 变量名为 thisBindingsName 变量值为 this
  // 相当于 const _this = this
  thisEnvFn.scope.push({
    // 调用babelTypes中生成对应节点
    // 详细你可以在这里查阅到 https://babeljs.io/docs/en/babel-types
    id: babelTypes.Identifier(thisBindingsName),
    init: babelTypes.thisExpression(),
  });
  thisPaths.forEach((thisPath) => {
    // 将this替换称为_this
    const replaceNode = babelTypes.Identifier(thisBindingsName);
    thisPath.replaceWith(replaceNode);
  });
}

/**
 * 查找当前作用域内this使用的地方
 * @param {*} nodePath 节点路径
 */
function getScopeInfoInformation(nodePath) {
  const thisPaths = [];
  // 调用nodePath中的traverse方法进行便利
  // 你可以在这里查阅到  https://github.com/jamiebuilds/babel-handbook/blob/master/translations/zh-Hans/plugin-handbook.md
  nodePath.traverse({
    // 深度遍历节点路径 找到内部this语句
    ThisExpression(thisPath) {
      thisPaths.push(thisPath);
    },
  });
  return thisPaths;
}

/**
 * 判断之前是否存在 _this 这里简单处理下
 * 直接返回固定的值
 * @param {*} path 节点路径
 * @returns
 */
function generateBindName(path, name = '_this', n = '') {
  if (path.scope.hasBinding(name)) {
    generateBindName(path, '_this' + n, parseInt(n) + 1);
  }
  return name;
}

module.exports = {
  hoistFunctionEnvironment,
  arrowFunctionPlugin: {
    visitor: {
      ArrowFunctionExpression,
    },
  },
};

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74

附录

• babel-type api：https://www.npmjs.com/package/babel-types

参考资料地址

在线js转换到AST工具：https://astexplorer.net/#/

babel官网：https://www.babeljs.cn/docs/

AST说明：https://zhaomenghuan.js.org/blog/js-ast-principle-reveals.html

babel指南手册：https://github.com/jamiebuilds/babel-handbook/blob/master/translations/zh-Hans/plugin-handbook.md#toc-introduction

babel插件开发相关文章：https://juejin.cn/post/7155434131831128094#heading-7