解剖Babel —— 向前端架構(gòu)師邁出一小步

當(dāng)聊到Babel的作用，很多人第一反應(yīng)是：用來實(shí)現(xiàn)API polyfill。

事實(shí)上，Babel作為前端工程化的基石，作用遠(yuǎn)不止這些。

作為一個(gè)龐大的家族，Babel生態(tài)中有很多概念，比如：preset、plugin、runtime等。

這些概念使初學(xué)者對Babel望而生畏，對其理解也止步于webpack的babel-loader配置。

本文會(huì)從Babel的核心功能出發(fā)，一步步揭開Babel大家族的神秘面紗，向前端架構(gòu)師邁出一小步。

Babel是什么

Babel 是一個(gè) JavaScript 編譯器。

作為JS編譯器，Babel接收輸入的JS代碼，經(jīng)過內(nèi)部處理流程，最終輸出修改后的JS代碼。

在Babel內(nèi)部，會(huì)執(zhí)行如下步驟：

1. 將Input Code解析為AST（抽象語法樹）,這一步稱為parsing

2. 編輯AST，這一步稱為transforming

3. 將編輯后的AST輸出為Output Code，這一步稱為printing

從Babel倉庫^[1]的源代碼，可以發(fā)現(xiàn)：Babel是一個(gè)由幾十個(gè)項(xiàng)目組成的Monorepo。

其中babel-core提供了以上提到的三個(gè)步驟的能力。

在babel-core內(nèi)部，更細(xì)致的講：

• babel-parser實(shí)現(xiàn)第一步

• babel-generator實(shí)現(xiàn)第三步

要了解第二步，我們需要簡單了解下AST。

AST的結(jié)構(gòu)

進(jìn)入AST explorer^[2]，選擇@babel/parser作為解析器，在左側(cè)輸入：

const name = ['ka', 'song'];

可以解析出如下結(jié)構(gòu)的AST，他是JSON格式的樹狀結(jié)構(gòu)：

在babel-core內(nèi)部：

• babel-traverse可以通過「深度優(yōu)先」的方式遍歷AST樹

• 對于遍歷到的每條路徑，babel-types提供用于修改AST節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)類型數(shù)據(jù)

所以，整個(gè)Babel底層編譯能力由如下部分構(gòu)成：

當(dāng)我們了解Babel的底層能力后，接下來看看基于這些能力，上層能實(shí)現(xiàn)什么功能？

Babel的上層能力

基于Babel對JS代碼的編譯處理能力，Babel最常見的上層能力為：

• polyfill

• DSL轉(zhuǎn)換（比如解析JSX）

• 語法轉(zhuǎn)換（比如將高級語法解析為當(dāng)前可用的實(shí)現(xiàn)）

由于篇幅有限，這里僅介紹polyfill與「語法轉(zhuǎn)換」相關(guān)功能。

polyfill

作為前端，最常見的Babel生態(tài)的庫想必是@babel/polyfill與@babel/preset-env。

使用@babel/polyfill或@babel/preset-env可以實(shí)現(xiàn)高級語法的降級實(shí)現(xiàn)以及API的polyfill。

從上文我們知道，Babel本身只是JS的編譯器，以上兩者的轉(zhuǎn)換功能是誰實(shí)現(xiàn)的呢？

答案是：core-js

core-js簡介

core-js是一套模塊化的JS標(biāo)準(zhǔn)庫，包括：

• 一直到ES2021的polyfill

• promise、symbols、iterators等一些特性的實(shí)現(xiàn)

• ES提案中的特性實(shí)現(xiàn)

• 跨平臺(tái)的WHATWG / W3C特性，比如URL

從core-js倉庫^[3]看到，core-js也是由多個(gè)庫組成的Monorepo，包括：

• core-js-builder

• core-js-bundle

• core-js-compat

• core-js-pure

• core-js

我們介紹其中幾個(gè)庫：

core-js

core-js提供了polyfill的核心實(shí)現(xiàn)。

import 'core-js/features/array/from'; 
import 'core-js/features/array/flat'; 
import 'core-js/features/set';        
import 'core-js/features/promise';    

Array.from(new Set([1, 2, 3, 2, 1]));          // => [1, 2, 3]
[1, [2, 3], [4, [5]]].flat(2);                 // => [1, 2, 3, 4, 5]
Promise.resolve(32).then(x => console.log(x)); // => 32

直接使用core-js會(huì)污染全局命名空間和對象原型。

比如上例中修改了Array的原型以支持?jǐn)?shù)組實(shí)例的flat方法。

core-js-pure

core-js-pure提供了獨(dú)立的命名空間：

import from from 'core-js-pure/features/array/from';
import flat from 'core-js-pure/features/array/flat';
import Set from 'core-js-pure/features/set';
import Promise from 'core-js-pure/features/promise';

from(new Set([1, 2, 3, 2, 1]));                // => [1, 2, 3]
flat([1, [2, 3], [4, [5]]], 2);                // => [1, 2, 3, 4, 5]
Promise.resolve(32).then(x => console.log(x)); // => 32

這樣使用不會(huì)污染全局命名空間與對象原型。

core-js-compat

core-js-compat根據(jù)Browserslist維護(hù)了不同宿主環(huán)境、不同版本下對應(yīng)需要支持特性的集合。

Browserslist^[4]提供了不同瀏覽器、node版本下ES特性的支持情況

比如：

"browserslist": [
    "not IE 11",
    "maintained node versions"
  ]

代表：非IE11的版本以及所有Node.js基金會(huì)維護(hù)的版本。

@babel/polyfill與core-js關(guān)系

@babel/polyfill可以看作是：core-js加regenerator-runtime。

regenerator-runtime是generator以及async/await的運(yùn)行時(shí)依賴

單獨(dú)使用@babel/polyfill會(huì)將core-js全量導(dǎo)入，造成項(xiàng)目打包體積過大。

從Babel v7.4.0^[5]開始，@babel/polyfill被廢棄了，可以直接引用core-js與regenerator-runtime替代

為了解決全量引入core-js造成打包體積過大的問題，我們需要配合使用@babel/preset-env。

preset的含義

在介紹@babel/preset-env前，我們先來了解preset的意義。

初始情況下，Babel沒有任何額外能力，其工作流程可以描述為：

const babel = code => code;

其通過plugin對外提供介入babel-core的能力，類似webpack的plugin對外提供介入webpack編譯流程的能力。

plugin分為幾類：

• @babel/plugin-syntax-*語法相關(guān)插件，用于新的語法支持。比如babel-plugin-syntax-decorators^[6]提供decorators的語法支持

• @babel/plugin-proposal-*用于ES提案的特性支持，比如babel-plugin-proposal-optional-chaining是可選鏈操作符特性支持

• @babel/plugin-transform-*用于轉(zhuǎn)換代碼，transform插件內(nèi)部會(huì)使用對應(yīng)syntax插件

多個(gè)plugin組合在一起形成的集合，被稱為preset。

@babel/preset-env

使用@babel/preset-env，可以「按需」將core-js中的特性打包，這樣可以顯著減少最終打包的體積。

這里的「按需」，分為兩個(gè)粒度：

• 宿主環(huán)境的粒度。根據(jù)不同宿主環(huán)境將該環(huán)境下所需的所有特性打包

• 按使用情況的粒度。僅僅將使用了的特性打包

我們來依次看下。

宿主環(huán)境的粒度

當(dāng)我們按如下參數(shù)在項(xiàng)目目錄下配置browserslist文件（或在@babel/preset-env的targets屬性內(nèi)設(shè)置，或在package.json的browserslist屬性中設(shè)置）：

not IE 11
maintained node versions

會(huì)將「非IE11」且「所有Node.js基金會(huì)維護(hù)的node版本」下需要的特性打入最終的包。

顯然這是利用了剛才介紹的core-js這個(gè)Monorepo下的core-js-compat的能力。

按使用情況的粒度

更理想的情況是只打包我們使用過的特性。

這時(shí)候可以設(shè)置@babel/preset-env的useBuiltIns屬性為usage。

比如：

a.js：

var a = new Promise();

b.js：

var b = new Map();

當(dāng)宿主環(huán)境不支持promise與Map時(shí)，輸出的文件為：

a.js：

import "core-js/modules/es.promise";
var a = new Promise();

b.js：

import "core-js/modules/es.map";
var b = new Map();

當(dāng)宿主環(huán)境支持這兩個(gè)特性時(shí)，輸出的文件為：

a.js：

var a = new Promise();

b.js：

var b = new Map();

進(jìn)一步優(yōu)化打包體積

打開babel playground^[7]，輸入：

class App {}

會(huì)發(fā)現(xiàn)編譯出的結(jié)果為：

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

var App = function App() {
  "use strict";

  _classCallCheck(this, App);
};

其中_classCallCheck為輔助方法。

如果多個(gè)文件都使用了class特性，那么每個(gè)文件打包對應(yīng)的module中都將包含_classCallCheck。

為了減少打包體積，更好的方式是：需要使用「輔助方法」的module都從同一個(gè)地方引用，而不是自己維護(hù)一份。

@babel/runtime包含了Babel所有「輔助方法」以及regenerator-runtime。

單純引入@babel/runtime還不行，因?yàn)?code style="font-size: 14px;padding: 2px 4px;border-radius: 4px;margin-right: 2px;margin-left: 2px;font-family: "Operator Mono", Consolas, Monaco, Menlo, monospace;word-break: break-all;color: rgb(145, 109, 213);font-weight: bolder;background-image: none;background-position: initial;background-size: initial;background-repeat: initial;background-attachment: initial;background-origin: initial;background-clip: initial;">Babel不知道何時(shí)引用@babel/runtime中的「輔助方法」。

所以，還需要引入@babel/plugin-transform-runtime。

這個(gè)插件會(huì)在編譯時(shí)將所有使用「輔助方法」的地方從「自己維護(hù)一份」改為從@babel/runtime中引入。

所以我們需要將@babel/plugin-transform-runtime置為devDependence，因?yàn)樗诰幾g時(shí)使用。

將@babel/runtime置為dependence，因?yàn)樗谶\(yùn)行時(shí)使用。

總結(jié)

本文從底層向上介紹了前端日常業(yè)務(wù)開發(fā)會(huì)接觸的Babel大家族成員。他們包括：

底層

@babel/core（由@babel/parser、@babel/traverse、@babel/types、@babel/generator等組成）

他們提供了Babel編譯JS的能力。

注：這里@babel/core為庫名，前文中babel-core為其在倉庫中對應(yīng)文件名

中層

@babel/plugin-*

Babel對外暴露的API，使開發(fā)者可以介入其編譯JS的能力

上層

@babel/preset-*

日常開發(fā)會(huì)使用的插件集合。

對于立志成為前端架構(gòu)師的同學(xué)，Babel是前端工程化的基石，學(xué)懂、會(huì)用他是很有必要的。

能看到這里真不容易，給自己鼓鼓掌吧。

參考資料