解剖Babel - 向前端架構師邁出一小步
當聊到Babel的作用，很多人第一反應是：用來實現API polyfill。
事實上，Babel作為前端工程化的基石，作用遠不止這些。
作為一個龐大的家族，Babel生態中有很多概念，比如：preset、plugin、runtime等。
這些概念使初學者對Babel望而生畏，對其理解也止步于webpack的babel-loader配置。
本文會從Babel的核心功能出發，一步步揭開Babel大家族的神秘面紗，向前端架構師邁出一小步。
Babel是什么
- Babel 是一個 JavaScript 編譯器。
作為JS編譯器，Babel接收輸入的JS代碼，經過內部處理流程，最終輸出修改后的JS代碼。
在Babel內部，會執行如下步驟：
- 將Input Code解析為AST(抽象語法樹),這一步稱為parsing
- 編輯AST，這一步稱為transforming
- 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，可以發現：Babel是一個由幾十個項目組成的Monorepo。
其中babel-core提供了以上提到的三個步驟的能力。
在babel-core內部，更細致的講：
- babel-parser實現第一步
- babel-generator實現第三步
要了解第二步，我們需要簡單了解下AST。
AST的結構
進入AST explorer[2]，選擇@babel/parser作為解析器，在左側輸入：
- const name = ['ka', 'song'];
可以解析出如下結構的AST，他是JSON格式的樹狀結構：
在babel-core內部：
- babel-traverse可以通過「深度優先」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節點的節點類型數據
所以，整個Babel底層編譯能力由如下部分構成：
當我們了解Babel的底層能力后，接下來看看基于這些能力，上層能實現什么功能?
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轉換(比如解析JSX)
- 語法轉換(比如將高級語法解析為當前可用的實現)
由于篇幅有限，這里僅介紹polyfill與「語法轉換」相關功能。
polyfill
作為前端，最常見的Babel生態的庫想必是@babel/polyfill與@babel/preset-env。
使用@babel/polyfill或@babel/preset-env可以實現高級語法的降級實現以及API的polyfill。
從上文我們知道，Babel本身只是JS的編譯器，以上兩者的轉換功能是誰實現的呢?
答案是：core-js
core-js簡介
core-js是一套模塊化的JS標準庫，包括：
- 一直到ES2021的polyfill
- promise、symbols、iterators等一些特性的實現
- ES提案中的特性實現
- 跨平臺的WHATWG / W3C特性，比如URL
core-js作者Denis Pushkarev
從core-js倉庫[3]看到，core-js也是由多個庫組成的Monorepo，包括：
- core-js-builder
- core-js-bundle
- core-js-compat
- core-js-pure
- core-js
我們介紹其中幾個庫：
core-js
core-js提供了polyfill的核心實現。
- 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的原型以支持數組實例的flat方法。
core-js-pure
core-js-pure提供了獨立的命名空間：
- 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
這樣使用不會污染全局命名空間與對象原型。
core-js-compat
core-js-compat根據Browserslist維護了不同宿主環境、不同版本下對應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
Browserslist
比如：
- "browserslist": [
- "not IE 11",
- "maintained node versions"
- ]
代表：非IE11的版本以及所有Node.js基金會維護的版本。
@babel/polyfill與core-js關系
@babel/polyfill可以看作是：core-js加regenerator-runtime。
- regenerator-runtime是generator以及async/await的運行時依賴
單獨使用@babel/polyfill會將core-js全量導入，造成項目打包體積過大。
- 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-*用于轉換代碼，transform插件內部會使用對應syntax插件
多個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」，分為兩個粒度：
- 宿主環境的粒度。根據不同宿主環境將該環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。
宿主環境的粒度
當我們按如下參數在項目目錄下配置browserslist文件(或在@babel/preset-env的targets屬性內設置，或在package.json的browserslist屬性中設置)：
- not IE 11
- maintained node versions
會將「非IE11」且「所有Node.js基金會維護的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。
這時候可以設置@babel/preset-env的useBuiltIns屬性為usage。
比如：
a.js：
- var a = new Promise();
b.js：
- var b = new Map();
當宿主環境不支持promise與Map時，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();
當宿主環境支持這兩個特性時，輸出的文件為：
a.js：
- var a = new Promise();
b.js：
- var b = new Map();
進一步優化打包體積
打開babel playground[7]，輸入：
- class App {}
會發現編譯出的結果為：
- 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。
如果多個文件都使用了class特性，那么每個文件打包對應的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都從同一個地方引用，而不是自己維護一份。
@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，因為Babel不知道何時引用@babel/runtime中的「輔助方法」。
所以，還需要引入@babel/plugin-transform-runtime。
這個插件會在編譯時將所有使用「輔助方法」的地方從「自己維護一份」改為從@babel/runtime中引入。
所以我們需要將@babel/plugin-transform-runtime置為devDependence，因為他在編譯時使用。
將@babel/runtime置為dependence，因為他在運行時使用。
總結
本文從底層向上介紹了前端日常業務開發會接觸的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為其在倉庫中對應文件名
中層
@babel/plugin-*
Babel對外暴露的API，使開發者可以介入其編譯JS的能力
上層
@babel/preset-*
日常開發會使用的插件集合。
對于立志成為前端架構師的同學，Babel是前端工程化的基石，學懂、會用他是很有必要的。
能看到這里真不容易，給自己鼓鼓掌吧。
參考資料
[1]Babel倉庫:
https://github.com/babel/babel/tree/main/packages
[2]AST explorer:
https://astexplorer.net
/[3]core-js倉庫:
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
