AST实现函数错误的自动上报(原理到实践)-技术圈

来源：哈啰出行-杭州团队 (作者授权转载)
https://segmentfault.com/a/1190000037630766

前言

之前有身边有人问我在错误监控中，如何能实现自动为函数自动添加错误捕获。今天我们来聊一聊技术如何实现。先讲原理：在代码编译时，利用 babel 的 loader，劫持所有函数表达。然后利用 AST（抽象语法树） 修改函数节点，在函数外层包裹 try/catch。然后在 catch 中使用 sdk 将错误信息在运行时捕获上报。如果你对编译打包感兴趣，那么本文就是为你准备的。

本文涉及以下知识点：

[x] AST
[x] npm 包开发
[x] Babel
[x] Babel plugin
[x] Webpack loader

实现效果

Before 开发环境：

var fn = function(){
  console.log('hello');
}

After 线上环境：

var fn = function(){
+  try {
    console.log('hello');
+  } catch (error) {
+    // sdk 错误上报
+    ErrorCapture(error);
+  }
}

Babel 是什么？

Babel 是JS编译器，主要用于将 ECMAScript 2015+ 版本的代码转换为向后兼容的 JavaScript 语法，以便能够运行在当前和旧版本的浏览器或其他环境中。简单说就是从一种源码到另一种源码的编辑器！下面列出的是 Babel 能为你做的事情：

语法转换
通过 Polyfill 方式在目标环境中添加缺失的特性 (通过 @babel/polyfill 模块)
源码转换 (codemods)
其它

Babel 的运行主要分三个阶段，请牢记：解析->转换->生成，后面会用到。

本文我们将会写一个 Babel plugin 的 npm 包，用于编译时将代码进行改造。

babel-plugin 环境搭建

这里我们使用 yeoman 和 generator-babel-plugin 来构建插件的脚手架代码。安装：

$ npm i -g yo
$ npm i -g generator-babel-plugin

然后新建文件夹：

$ mkdir babel-plugin-function-try-actch
$ cd babel-plugin-function-try-actch

生成npm包的开发工程：

$ yo babel-plugin

此时项目结构为：

babel-plugin-function-try-catch
├─.babelrc
├─.gitignore
├─.npmignore
├─.travis.yml
├─README.md
├─package-lock.json
├─package.json
├─test
|  ├─index.js
|  ├─fixtures
|  |    ├─example
|  |    |    ├─.babelrc
|  |    |    ├─actual.js
|  |    |    └expected.js
├─src
|  └index.js
├─lib
|  └index.js

这就是我们的 Babel plugin，取名为 babel-loader-function-try-catch（为方便文章阅读，以下我们统一简称为plugin！）。

至此，npm 包环境搭建完毕，代码地址。

调试 plugin 的 ast

开发工具

本文前面说过 Babel 的运行主要分三个阶段：解析->转换->生成，每个阶段 babel 官方提供了核心的 lib：

babel-core。Babel 的核心库，提供了将代码编译转化的能力。
babel-types。提供 AST 树节点的类型。
babel-template。可以将普通字符串转化成 AST，提供更便捷的使用

在 plugin 根目录安装需要用到的工具包：

npm i @babel/core @babel/parser babel-traverse @babel/template babel-types -S

打开 plugin 的 src/index.js 编辑：

const parser = require("@babel/parser");

// 先来定义一个简单的函数
let source = `var fn = function (n) {
  console.log(111)
}`;

// 解析为 ast
let ast = parser.parse(source, {
  sourceType: "module",
  plugins: ["dynamicImport"]
});

// 打印一下看看，是否正常
console.log(ast);

终端执行 node src/index.js 后将会打印如下结果：这就是 fn 函数对应的 ast，第一步解析完成！

获取当前节点的 AST

然后我们使用 babel-traverse 去遍历对应的 AST 节点，我们想要寻找所有的 function 表达可以写在 FunctionExpression 中：

打开 plugin 的 src/index.js 编辑：

const parser = require("@babel/parser");
const traverse = require("babel-traverse").default;

// mock 待改造的源码
let source = `var fn = function() {
  console.log(111)
}`;

// 1、解析
let ast = parser.parse(source, {
  sourceType: "module",
  plugins: ["dynamicImport"]
});

// 2、遍历
+ traverse(ast, {
+   FunctionExpression(path, state) { // Function 节点
+     // do some stuff
+   },
+ });

所有函数表达都会走到 FunctionExpression 中，然后我们可以在里面对其进行修改。其中参数 path 用于访问到当前的节点信息 path.node，也可以像 DOM 树访问到父节点的方法 path.parent。

修改当前节点的 AST

好了，接下来要做的是在 FunctionExpression 中去劫持函数的内部代码，然后将其放入 try 函数内，并且在 catch 内加入错误上报 sdk 的代码段。

获取函数体内部代码

上面定义的函数是

var fn = function() {
  console.log(111)
}

那么函数内部的代码块就是 console.log(111)，可以使用 path 拿到这段代码的 AST 信息，如下：

const parser = require("@babel/parser");
const traverse = require("babel-traverse").default;

// mock 待改造的源码
let source = `var fn = function(n) {
  console.log(111)
}`;

// 1、解析
let ast = parser.parse(source, {
  sourceType: "module",
  plugins: ["dynamicImport"]
});

// 2、遍历
traverse(ast, {
  FunctionExpression(path, state) { // 函数表达式会进入当前方法
+    // 获取函数当前节点信息
+    var node = path.node,
+        params = node.params,
+        blockStatement = node.body,
+        isGenerator = node.generator,
+        isAsync = node.async;

+    // 可以尝试打印看看结果
+    console.log(node, params, blockStatement);
  }，
});

终端执行 node src/index.js，可以打印看到当前函数的 AST 节点信息。

创建 try/catch 节点（两步骤）

创建一个新的节点可能会稍微陌（fu）生（za）一点，不过我已经为大家总结了我个人的经验（仅供参考）。首先需要知道当前新增代码段它的声明是什么，然后使用 @babel-types 去创建即可。

第一步：

那么我们如何知道它的表达声明type是什么呢？这里我们可以 使用 astexplorer 查找它在 AST 中 type 的表达。如上截图得知，try/catch 在 AST 中的 type 就是 TryStatement！

第二步：

然后去 @babel-types 官方文档查找对应方法，根据 API 文档来创建即可。如文档所示，创建一个 try/catch 的方式使用 t.tryStatement(block, handler, finalizer)。

创建新的ast节点一句话总结：使用 astexplorer 查找你要生成的代码的 type，再根据 type 在 @babel-types 文档查找对应的使用方法使用即可！

那么创建 try/catch 只需要使用 t.tryStatement(try代码块, catch代码块) 即可。

try代码块 表示 try 中的函数代码块，即原先函数 body 内的代码 console.log(111)，可以直接用 path.node.body 获取；
catch代码块 表示 catch 代码块，即我们想要去改造进行错误收集上报的 sdk 的代码 ErrorCapture(error)，可以使用 @babel/template 去生成。

代码如下所示：

const parser = require("@babel/parser");
const traverse = require("babel-traverse").default;
const t = require("babel-types");
const template = require("@babel/template");

// 0、定义一个待处理的函数（mock）
let source = `var fn = function() {
  console.log(111)
}`;

// 1、解析
let ast = parser.parse(source, {
  sourceType: "module",
  plugins: ["dynamicImport"]
});

// 2、遍历
traverse(ast, {
  FunctionExpression(path, state) { // Function 节点
    var node = path.node,
        params = node.params,
        blockStatement = node.body, // 函数function内部代码，将函数内部代码块放入 try 节点
        isGenerator = node.generator,
        isAsync = node.async;

+    // 创建 catch 节点中的代码
+    var catchStatement = template.statement(`ErrorCapture(error)`)();
+    var catchClause = t.catchClause(t.identifier('error'),
+          t.blockStatement(
+            [catchStatement] //  catchBody
+          )
+        );
+    // 创建 try/catch 的 ast
+    var tryStatement = t.tryStatement(blockStatement, catchClause);
  }
});

创建新函数节点，并将上面定义好的 try/catch 塞入函数体：

const parser = require("@babel/parser");
const traverse = require("babel-traverse").default;
const t = require("babel-types");
const template = require("@babel/template");

// 0、定义一个待处理的函数（mock）
let source = `var fn = function() {
  console.log(111)
}`;

// 1、解析
let ast = parser.parse(source, {
  sourceType: "module",
  plugins: ["dynamicImport"]
});

// 2、遍历
traverse(ast, {
  FunctionExpression(path, state) { // Function 节点
      var node = path.node,
          params = node.params,
          blockStatement = node.body, // 函数function内部代码，将函数内部代码块放入 try 节点
          isGenerator = node.generator,
          isAsync = node.async;

      // 创建 catch 节点中的代码
      var catchStatement = template.statement(`ErrorCapture(error)`)();
      var catchClause = t.catchClause(t.identifier('error'),
            t.blockStatement(
              [catchStatement] //  catchBody
            )
          );
      // 创建 try/catch 的 ast
      var tryStatement = t.tryStatement(blockStatement, catchClause);

+    // 创建新节点
+    var func = t.functionExpression(node.id, params, t.BlockStatement([tryStatement]), isGenerator, isAsync);
+    // 打印看看是否成功
+    console.log('当前节点是:', func);
+    console.log('当前节点下的自节点是:', func.body);
  }
});

此时将上述代码在终端执行 node src/index.js：可以看到此时我们在一个函数表达式 body 中创建了一个 try 函数（TryStatement）。最后我们需要将原函数节点进行替换：

const parser = require("@babel/parser");
const traverse = require("babel-traverse").default;
const t = require("babel-types");
const template = require("@babel/template");

// 0、定义一个待处理的函数（mock）
let source = `var fn = function() {...

// 1、解析
let ast = parser.parse(source, {...

// 2、遍历
traverse(ast, {
  FunctionExpression(path, state) { // Function 节点
      var node = path.node,
          params = node.params,
          blockStatement = node.body, // 函数function内部代码，将函数内部代码块放入 try 节点
          isGenerator = node.generator,
          isAsync = node.async;

      // 创建 catch 节点中的代码
      var catchStatement = template.statement(`ErrorCapture(error)`)();
      var catchClause = t.catchClause(t.identifier('error'),...

      // 创建 try/catch 的 ast
      var tryStatement = t.tryStatement(blockStatement, catchClause);
      // 创建新节点
      var func = t.functionExpression(node.id, params, t.BlockStatement([tryStatement]), isGenerator, isAsync);
      
+    // 替换原节点
+    path.replaceWith(func);
  }
});

+ // 将新生成的 AST，转为 Source 源码：
+ return core.transformFromAstSync(ast, null, {
+  configFile: false // 屏蔽 babel.config.js，否则会注入 polyfill 使得调试变得困难
+ }).code;

“A loader is a node module exporting a function”，也就是说一个 loader 就是一个暴露出去的 node 模块，既然是一个node module，也就基本可以写成下面的样子:

module.exports = function() {
    //  ...
};

再编辑 src/index.js 为如下截图：

边界条件处理

我们并不需要为所有的函数都增加 try/catch，所有我们还得处理一些边界条件。

1、如果有 try catch 包裹了
2、防止 circle loops
3、需要 try catch 的只能是语句，像 () => 0 这种的 body
4、如果函数内容小于多少行数

满足以上条件就 return 掉！代码如下：

if (blockStatement.body && t.isTryStatement(blockStatement.body[0])
  || !t.isBlockStatement(blockStatement) && !t.isExpressionStatement(blockStatement)
  || blockStatement.body && blockStatement.body.length <= LIMIT_LINE) {
  return;
}

最后我们发布到 npm 平台使用。由于篇幅过长不易阅读，本文特别的省略了本地调试过程，所以需要调试请移步【利用AST自动为函数增加错误上报-续集】有关 npm 包的本地开发和调试。

如何使用

npm install babel-plugin-function-try-catch

webpack 配置

rules: [{
  test: /\.js$/,
  exclude: /node_modules/,
  use: [
+   "babel-plugin-function-try-catch",
    "babel-loader",
  ]
}]

效果见如下图所示：

最后

有关 npm 包的本地调试见下篇：有关 npm 包的本地开发和调试：https://juejin.im/post/6888493557716353032/

更多 AST 相关请关注后面分享，谢谢。

Reference：

完整代码地址请点击：https://github.com/allan2coder/babel-plugin-function-try-catch

Babel 插件手册点击：https://github.com/jamiebuilds/babel-handbook/blob/master/translations/zh-Hans/plugin-handbook.md

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