【转载】解剖Babel —— 向前端架构师迈出一小步

解剖Babel —— 向前端架构师迈出一小步

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。
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在Babel内部，会执行如下步骤：

1、将Input Code解析为AST（抽象语法树）,这一步称为parsing
2、编辑AST，这一步称为transforming
3、将编辑后的AST输出为Output Code，这一步称为printing
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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：
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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：

polyfill
DSL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polyfill
promise、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

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

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。