解剖Babel —— 向前端架构师迈出一小步
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2021-03-01 23:12
当聊到Babel的作用，很多人第一反应是：用来实现API polyfill。
事实上，Babel作为前端工程化的基石，作用远不止这些。
作为一个庞大的家族，Babel生态中有很多概念，比如：preset、plugin、runtime等。
这些概念使初学者对Babel望而生畏，对其理解也止步于webpack的babel-loader配置。
本文会从Babel的核心功能出发，一步步揭开Babel大家族的神秘面纱，向前端架构师迈出一小步。
Babel是什么
Babel 是一个 JavaScript 编译器。
作为JS编译器，Babel接收输入的JS代码，经过内部处理流程，最终输出修改后的JS代码。
在Babel内部，会执行如下步骤：
将
Input Code解析为AST（抽象语法树）,这一步称为parsing编辑
AST，这一步称为transforming将编辑后的
AST输出为Output Code，这一步称为printing
从Babel仓库[1]的源代码，可以发现：Babel是一个由几十个项目组成的Monorepo。
其中babel-core提供了以上提到的三个步骤的能力。
在babel-core内部，更细致的讲：
babel-parser实现第一步babel-generator实现第三步
要了解第二步，我们需要简单了解下AST。
AST的结构
进入AST explorer[2]，选择@babel/parser作为解析器，在左侧输入：
const name = ['ka', 'song'];
可以解析出如下结构的AST，他是JSON格式的树状结构：
在babel-core内部：
babel-traverse可以通过「深度优先」的方式遍历AST树对于遍历到的每条路径，
babel-types提供用于修改AST节点的节点类型数据
所以，整个Babel底层编译能力由如下部分构成：
当我们了解Babel的底层能力后，接下来看看基于这些能力，上层能实现什么功能？
Babel的上层能力
基于Babel对JS代码的编译处理能力，Babel最常见的上层能力为：
polyfillDSL转换（比如解析JSX）语法转换（比如将高级语法解析为当前可用的实现）
由于篇幅有限，这里仅介绍polyfill与「语法转换」相关功能。
polyfill
作为前端，最常见的Babel生态的库想必是@babel/polyfill与@babel/preset-env。
使用@babel/polyfill或@babel/preset-env可以实现高级语法的降级实现以及API的polyfill。
从上文我们知道，Babel本身只是JS的编译器，以上两者的转换功能是谁实现的呢？
答案是：core-js
core-js简介
core-js是一套模块化的JS标准库，包括：
一直到
ES2021的polyfillpromise、symbols、iterators等一些特性的实现ES提案中的特性实现跨平台的
WHATWG / W3C特性，比如URL
core-js作者Denis Pushkarev从core-js仓库[3]看到，core-js也是由多个库组成的Monorepo，包括：
core-js-builder
core-js-bundle
core-js-compat
core-js-pure
core-js
我们介绍其中几个库：
core-js
core-js提供了polyfill的核心实现。
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会污染全局命名空间和对象原型。
比如上例中修改了Array的原型以支持数组实例的flat方法。
core-js-pure
core-js-pure提供了独立的命名空间：
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
这样使用不会污染全局命名空间与对象原型。
core-js-compat
core-js-compat根据Browserslist维护了不同宿主环境、不同版本下对应需要支持特性的集合。
Browserslist[4]提供了不同浏览器、
node版本下ES特性的支持情况
Browserslist比如：
"browserslist": [
"not IE 11",
"maintained node versions"
]
代表：非IE11的版本以及所有Node.js基金会维护的版本。
@babel/polyfill与core-js关系
@babel/polyfill可以看作是：core-js加regenerator-runtime。
regenerator-runtime是generator以及async/await的运行时依赖
单独使用@babel/polyfill会将core-js全量导入，造成项目打包体积过大。
从Babel v7.4.0[5]开始，
@babel/polyfill被废弃了，可以直接引用core-js与regenerator-runtime替代
为了解决全量引入core-js造成打包体积过大的问题，我们需要配合使用@babel/preset-env。
preset的含义
在介绍@babel/preset-env前，我们先来了解preset的意义。
初始情况下，Babel没有任何额外能力，其工作流程可以描述为：
const babel = code => code;
其通过plugin对外提供介入babel-core的能力，类似webpack的plugin对外提供介入webpack编译流程的能力。
plugin分为几类：
@babel/plugin-syntax-*语法相关插件，用于新的语法支持。比如babel-plugin-syntax-decorators[6]提供decorators的语法支持@babel/plugin-proposal-*用于ES提案的特性支持，比如babel-plugin-proposal-optional-chaining是可选链操作符特性支持@babel/plugin-transform-*用于转换代码，transform插件内部会使用对应syntax插件
多个plugin组合在一起形成的集合，被称为preset。
@babel/preset-env
使用@babel/preset-env，可以「按需」将core-js中的特性打包，这样可以显著减少最终打包的体积。
这里的「按需」，分为两个粒度：
宿主环境的粒度。根据不同宿主环境将该环境下所需的所有特性打包
按使用情况的粒度。仅仅将使用了的特性打包
我们来依次看下。
宿主环境的粒度
当我们按如下参数在项目目录下配置browserslist文件（或在@babel/preset-env的targets属性内设置，或在package.json的browserslist属性中设置）：
not IE 11
maintained node versions
会将「非IE11」且「所有Node.js基金会维护的node版本」下需要的特性打入最终的包。
显然这是利用了刚才介绍的core-js这个Monorepo下的core-js-compat的能力。
按使用情况的粒度
更理想的情况是只打包我们使用过的特性。
这时候可以设置@babel/preset-env的useBuiltIns属性为usage。
比如：
a.js：
var a = new Promise();
b.js：
var b = new Map();
当宿主环境不支持promise与Map时，输出的文件为：
a.js：
import "core-js/modules/es.promise";
var a = new Promise();
b.js：
import "core-js/modules/es.map";
var b = new Map();
当宿主环境支持这两个特性时，输出的文件为：
a.js：
var a = new Promise();
b.js：
var b = new Map();
进一步优化打包体积
打开babel playground[7]，输入：
class App {}
会发现编译出的结果为：
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为辅助方法。
如果多个文件都使用了class特性，那么每个文件打包对应的module中都将包含_classCallCheck。
为了减少打包体积，更好的方式是：需要使用「辅助方法」的module都从同一个地方引用，而不是自己维护一份。
@babel/runtime包含了Babel所有「辅助方法」以及regenerator-runtime。
单纯引入@babel/runtime还不行，因为Babel不知道何时引用@babel/runtime中的「辅助方法」。
所以，还需要引入@babel/plugin-transform-runtime。
这个插件会在编译时将所有使用「辅助方法」的地方从「自己维护一份」改为从@babel/runtime中引入。
所以我们需要将@babel/plugin-transform-runtime置为devDependence，因为他在编译时使用。
将@babel/runtime置为dependence，因为他在运行时使用。
总结
本文从底层向上介绍了前端日常业务开发会接触的Babel大家族成员。他们包括：
底层
@babel/core（由@babel/parser、@babel/traverse、@babel/types、@babel/generator等组成）
他们提供了Babel编译JS的能力。
注：这里
@babel/core为库名，前文中babel-core为其在仓库中对应文件名
中层
@babel/plugin-*
Babel对外暴露的API，使开发者可以介入其编译JS的能力
上层
@babel/preset-*
日常开发会使用的插件集合。
对于立志成为前端架构师的同学，Babel是前端工程化的基石，学懂、会用他是很有必要的。
能看到这里真不容易，给自己鼓鼓掌吧。
希斯特利亚笔芯参考资料
[1]Babel仓库: https://github.com/babel/babel/tree/main/packages
[2]AST explorer: https://astexplorer.net/
[3]core-js仓库: https://github.com/zloirock/core-js/tree/master/packages
[4]Browserslist: https://github.com/browserslist/browserslist
[5]Babel v7.4.0: https://babeljs.io/docs/en/babel-polyfill#docsNav
[6]babel-plugin-syntax-decorators: https://github.com/babel/babel/tree/main/packages/babel-plugin-syntax-decorators
[7]babel playground: https://babeljs.io/repl#?browsers=&build=&builtIns=false&spec=false&loose=false&code_lz=MYGwhgzhAECCAO9oG8C-Q&debug=false&forceAllTransforms=false&shippedProposals=false&circleciRepo=&evaluate=false&fileSize=false&timeTravel=false&sourceType=script&lineWrap=true&presets=env&prettier=false&targets=&version=7.13.7&externalPlugins=babel-plugin-transform-regenerator%406.26.0