深入理解Babel原理及其使用,babel把ES6转成ES5的原理是什么?

时间: 2017-11-29阅读: 1746标签: babel

前言

半年前也写过一篇babel的简单使用文章,当时看了下babel的文档,但是很多地方还不理解,所以文章里没有怎么说道babel的一些关键概念,只是机械的描述如何使用(配合webstorm)。
最近刚好遇到一个问题,发现是因为js代码中使用的es6的新api没有被转义,导致抛异常了。查找了下资料,是没有引入polyfill所致,之前一直对babel的这些概念没有很好的理解,把这个bug作为引子,认真了解了下babel,写出此文。
本文的babel使用场景局限于babel配合webpack来转译输出es5的js代码,babel的命令行、以代码形式调用或node环境下这些统统都不会涉及。

Babel的包构成

核心包

  • babel-core:babel转译器本身,提供了babel的转译API,如babel.transform等,用于对代码进行转译。像webpack的babel-loader就是调用这些API来完成转译过程的。
  • babylon:js的词法解析器
  • babel-traverse:用于对AST(抽象语法树,想了解的请自行查询编译原理)的遍历,主要给plugin用
  • babel-generator:根据AST生成代码

功能包

  • babel-types:用于检验、构建和改变AST树的节点
  • babel-template:辅助函数,用于从字符串形式的代码来构建AST树节点
  • babel-helpers:一系列预制的babel-template函数,用于提供给一些plugins使用
  • babel-code-frames:用于生成错误信息,打印出错误点源代码帧以及指出出错位置
  • babel-plugin-xxx:babel转译过程中使用到的插件,其中babel-plugin-transform-xxx是transform步骤使用的
  • babel-preset-xxx:transform阶段使用到的一系列的plugin
  • babel-polyfill:JS标准新增的原生对象和API的shim,实现上仅仅是core-js和regenerator-runtime两个包的封装
  • babel-runtime:功能类似babel-polyfill,一般用于library或plugin中,因为它不会污染全局作用域

工具包

babel-cli:babel的命令行工具,通过命令行对js代码进行转译
babel-register:通过绑定node.js的require来自动转译require引用的js代码文件

babel的配置

使用形式

如果是以命令行方式使用babel,那么babel的设置就以命令行参数的形式带过去;
还可以在package.json里在babel字段添加设置;
但是建议还是使用一个单独的.babelrc文件,把babel的设置都放置在这里,所有babel API的options(除了回调函数之外)都能够支持,具体的options见babel的API options文档

常用options字段说明

  • env:指定在不同环境下使用的配置。比如production和development两个环境使用不同的配置,就可以通过这个字段来配置。env字段的从process.env.BABEL_ENV获取,如果BABEL_ENV不存在,则从process.env.NODE_ENV获取,如果NODE_ENV还是不存在,则取默认值"development"
  • plugins:要加载和使用的插件列表,插件名前的babel-plugin-可省略;plugin列表按从头到尾的顺序运行
  • presets:要加载和使用的preset列表,preset名前的babel-preset-可省略;presets列表的preset按从尾到头的逆序运行(为了兼容用户使用习惯)
  • 同时设置了presets和plugins,那么plugins的先运行;每个preset和plugin都可以再配置自己的option

配置文件的查找

babel会从当前转译的文件所在目录下查找配置文件,如果没有找到,就顺着文档目录树一层层往上查找,一直到.babelrc文件存在或者带babel字段的package.json文件存在为止。

babel的工作原理

babel是一个转译器,感觉相对于编译器compiler,叫转译器transpiler更准确,因为它只是把同种语言的高版本规则翻译成低版本规则,而不像编译器那样,输出的是另一种更低级的语言代码。
但是和编译器类似,babel的转译过程也分为三个阶段:parsing、transforming、generating,以ES6代码转译为ES5代码为例,babel转译的具体过程如下:

ES6代码输入 ==》 babylon进行解析 ==》 得到AST
==》 plugin用babel-traverse对AST树进行遍历转译 ==》 得到新的AST树
==》 用babel-generator通过AST树生成ES5代码

此外,还要注意很重要的一点就是,babel只是转译新标准引入的语法,比如ES6的箭头函数转译成ES5的函数;而新标准引入的新的原生对象,部分原生对象新增的原型方法,新增的API等(如Proxy、Set等),这些babel是不会转译的。需要用户自行引入polyfill来解决

plugins

插件应用于babel的转译过程,尤其是第二个阶段transforming,如果这个阶段不使用任何插件,那么babel会原样输出代码。
我们主要关注transforming阶段使用的插件,因为transform插件会自动使用对应的词法插件,所以parsing阶段的插件不需要配置。

presets

如果要自行配置转译过程中使用的各类插件,那太痛苦了,所以babel官方帮我们做了一些预设的插件集,称之为preset,这样我们只需要使用对应的preset就可以了。以JS标准为例,babel提供了如下的一些preset:

  • es2015
  • es2016
  • es2017
  • env
    es20xx的preset只转译该年份批准的标准,而env则代指最新的标准,包括了latest和es20xx各年份
    另外,还有 stage-0到stage-4的标准成形之前的各个阶段,这些都是实验版的preset,建议不要使用。

polyfill

polyfill是一个针对ES2015+环境的shim,实现上来说babel-polyfill包只是简单的把core-js和regenerator runtime包装了下,这两个包才是真正的实现代码所在(后文会详细介绍core-js)。
使用babel-polyfill会把ES2015+环境整体引入到你的代码环境中,让你的代码可以直接使用新标准所引入的新原生对象,新API等,一般来说单独的应用和页面都可以这样使用。

使用方法

  1. 先安装包: npm install --save babel-polyfill
  2. 要确保在入口处导入polyfill,因为polyfill代码需要在所有其他代码前先被调用
    代码方式:import "babel-polyfill"
  3. webpack配置:module.exports = { entry: ["babel-polyfill", "./app/js"] };

如果只是需要引入部分新原生对象或API,那么可以按需引入,而不必导入全部的环境,具体见下文的core-js

runtime

polyfill和runtime的区别

直接使用babel-polyfill对于应用或页面等环境在你控制之中的情况来说,并没有什么问题。但是对于在library中使用polyfill,就变得不可行了。因为library是供外部使用的,但外部的环境并不在library的可控范围,而polyfill是会污染原来的全局环境的(因为新的原生对象、API这些都直接由polyfill引入到全局环境)。这样就很容易会发生冲突,所以这个时候,babel-runtime就可以派上用场了。

transform-runtime和babel-runtime

babel-plugin-transform-runtime插件依赖babel-runtime,babel-runtime是真正提供runtime环境的包;也就是说transform-runtime插件是把js代码中使用到的新原生对象和静态方法转换成对runtime实现包的引用,举个例子如下:

// 输入的ES6代码
var sym = Symbol();
// 通过transform-runtime转换后的ES5+runtime代码 
var _symbol = require("babel-runtime/core-js/symbol");
var sym = (0, _symbol.default)();

从上面这个例子可见,原本代码中使用的ES6新原生对象Symbol被transform-runtimec插件转换成了babel-runtime的实现,既保持了Symbol的功能,同时又没有像polyfill那样污染全局环境(因为最终生成的代码中,并没有对Symbol的引用)
另外,这里我们也可以隐约发现,babel-runtime其实也不是真正的实现代码所在,真正的代码实现是在core-js中,后面我们再说

transform-runtime插件的功能

  1. 把代码中的使用到的ES6引入的新原生对象和静态方法用babel-runtime/core-js导出的对象和方法替代
  2. 当使用generators或async函数时,用babel-runtime/regenerator导出的函数取代(类似polyfill分成regenerator和core-js两个部分)
  3. 把Babel生成的辅助函数改为用babel-runtime/helpers导出的函数来替代(babel默认会在每个文件顶部放置所需要的辅助函数,如果文件多的话,这些辅助函数就在每个文件中都重复了,通过引用babel-runtime/helpers就可以统一起来,减少代码体积)

上述三点就是transform-runtime插件所做的事情,由此也可见,babel-runtime就是一个提供了regenerator、core-js和helpers的运行时库。
建议不要直接使用babel-runtime,因为transform-runtime依赖babel-runtime,大部分情况下都可以用transform-runtime达成目的。
此外,transform-runtime在.babelrc里配置的时候,还可以设置helpers、polyfill、regenerator这三个开关,以自行决定runtime是否要引入对应的功能。
最后补充一点:由于runtime不会污染全局空间,所以实例方法是无法工作的(因为这必须在原型链上添加这个方法,这是和polyfill最大的不同) ,比如:

var arr = ['a', 'b', 'c'];
arr.fill(7);  // 实例方法不行
Array.prototype.fill.apply(arr, 7);  // 用原型链来调用也是不行

通过core-js实现按需引入polyfill或runtime

core-js包才上述的polyfill、runtime的核心,因为polyfill和runtime其实都只是对core-js和regenerator的再封装,方便使用而已。
但是polyfill和runtime都是整体引入的,不能做细粒度的调整,如果我们的代码只是用到了小部分ES6而导致需要使用polyfill和runtime的话,会造成代码体积不必要的增大(runtime的影响较小)。所以,按需引入的需求就自然而然产生了,这个时候就得依靠core-js来实现了。

core-js的组织结构

首先,core-js有三种使用方式:

  • 默认方式:require('core-js')
    这种方式包括全部特性,标准的和非标准的
  • 库的形式: var core = require('core-js/library')
    这种方式也包括全部特性,只是它不会污染全局名字空间
  • 只是shim: require('core-js/shim')或var shim = require('core-js/library/shim')
    这种方式只包括标准特性(就是只有polyfill功能,没有扩展的特性)

core-js的结构是高度模块化的,它把每个特性都组织到一个小模块里,然后再把这些小模块组合成一个大特性,层层组织。比如:
core-js/es6(core-js/library/es6)就包含了全部的ES6特性,而core-js/es6/array(core-js/library/es6/array)则只包含ES6的Array特性,而core-js/fn/array/from(core-js/library/fn/array/from)则只有Array.from这个实现。
实现按需使用,就是自己选择使用到的特性,然后导入即可。具体的每个特性和对应的路径可以直接查看core-js的github

core-js的按需使用

1、类似polyfill,直接把特性添加到全局环境,这种方式体验最完整

require('core-js/fn/set');
require('core-js/fn/array/from');
require('core-js/fn/array/find-index');

Array.from(new Set([1, 2, 3, 2, 1])); // => [1, 2, 3]
[1, 2, NaN, 3, 4].findIndex(isNaN);   // => 2

2、类似runtime一样,以库的形式来使用特性,这种方式不会污染全局名字空间,但是不能使用实例方法

var Set       = require('core-js/library/fn/set');
var from      = require('core-js/library/fn/array/from');
var findIndex = require('core-js/library/fn/array/find-index');

from(new Set([1, 2, 3, 2, 1]));      // => [1, 2, 3]
findIndex([1, 2, NaN, 3, 4], isNaN); // => 2

3、因为第二种库的形式不能使用prototype方法,所以第三种方式使用了一个小技巧,通过::这个符号而不是.来调用实例方式,从而达到曲线救国的目的。这种方式的使用,路径中都会带有/virtual/

import {fill, findIndex} from 'core-js/library/fn/array/virtual';

Array(10)::fill(0).map((a, b) => b * b)::findIndex(it => it && !(it % 8)); // => 4

// 对比下polyfill的实现 
// Array(10).fill(0).map((a, b) => b * b).findIndex(it => it && !(it % 8));

总结

Babel使用的难点主要在于理解polyfill、runtime和core-js,通过本文,把这三者的概念和关系理清楚了,对babel的使用就不存在问题!



作者:mercurygear
链接:http://www.jianshu.com/p/e9b94b2d52e2
來源:简书

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