JavaScript内核与高级编程之：`JavaScript`的`Babel`：从`AST`（抽象语法树）看`ES6`到`ES5`的转换。 - 智猿学院-前后端，数据库，人工智能，云计算等领域前沿技术讲座

各位观众老爷，大家好！今天咱们不聊风花雪月，就来扒一扒JavaScript的“变形金刚”——Babel，看看它如何把高大上的ES6代码“整容”成ES5，让老浏览器也能认得出。咱们从抽象语法树（AST）这个“X光片”开始，深入了解这个变身过程。

开场白：Babel，你的代码翻译器

想象一下，你跟一个只会说中文的老奶奶解释如何用iPhone 14 Pro Max拍照。直接说“点开相机App，选择人像模式，调整光圈大小……”估计老奶奶一脸懵。你需要把这些“高科技”语言翻译成她能理解的：“打开照相机那个图标，选拍人的那个模式，那个数字越大，背景就越模糊……”

Babel就扮演着类似的角色。它把ES6+（ES2015及更高版本）的代码，翻译成ES5，让那些不支持新特性的老浏览器也能愉快地运行。

第一部分：什么是AST？代码的“X光片”

在我们深入Babel的变身过程之前，我们需要先了解什么是AST。AST，全称Abstract Syntax Tree，抽象语法树。你可以把它想象成代码的“X光片”。它用树状结构表示代码的语法结构，每个节点代表代码中的一个语法单元。

词法分析 (Lexical Analysis)：将源代码分解成一个个的 token (词法单元)，比如关键字、变量名、运算符、数字等等。
语法分析 (Syntactic Analysis)：根据语言的语法规则，将 token 组织成一个树状结构，也就是 AST。

举个例子，我们有这么一段简单的 JavaScript 代码：

const x = 1 + 2;

这段代码的 AST 大概长这样（简化版）：

Program
  └── VariableDeclaration (const x = 1 + 2)
      └── VariableDeclarator (x = 1 + 2)
          ├── Identifier (x)
          └── AssignmentExpression (=)
              ├── Identifier (x)
              └── BinaryExpression (+)
                  ├── NumericLiteral (1)
                  └── NumericLiteral (2)

是不是有点像一棵倒过来的树？根节点是 Program，表示整个程序。往下是变量声明 VariableDeclaration，然后是变量定义 VariableDeclarator。可以看到，加法运算 1 + 2 也被解析成了一个 BinaryExpression，包含了两个 NumericLiteral (数字字面量)。

为什么要用AST？

AST 的好处在于，它抛弃了代码中的一些不重要的细节（比如空格、注释），只保留了代码的结构和含义。这样，我们就可以对 AST 进行分析、修改，甚至生成新的代码。Babel 就是利用 AST 来实现 ES6 到 ES5 的转换。

第二部分：Babel的工作流程：三步走战略

Babel 的工作流程可以概括为三个步骤：

解析 (Parsing)：将 ES6+ 代码解析成 AST。
转换 (Transforming)：对 AST 进行转换，将 ES6+ 的语法转换成 ES5 的语法。
生成 (Generating)：将转换后的 AST 生成 ES5 代码。

可以用表格更清晰地表示：

步骤	描述	对应 Babel 模块
解析 (Parsing)	使用解析器 (Parser) 将 ES6+ 代码解析成 AST。	`@babel/parser`
转换 (Transforming)	遍历 AST，使用各种插件 (Plugins) 对 AST 进行转换，将 ES6+ 的语法转换成 ES5 的语法。	`@babel/traverse` 和各种插件
生成 (Generating)	使用生成器 (Generator) 将转换后的 AST 生成 ES5 代码。	`@babel/generator`

1. 解析 (Parsing)

Babel 使用 @babel/parser 模块来解析代码。这个模块可以将 ES6+ 代码解析成 AST。

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

const code = `const x = 1 + 2;`;

const ast = parser.parse(code, {
  sourceType: "module", // 指定代码类型，可以是 "script" 或 "module"
});

console.log(JSON.stringify(ast, null, 2)); // 打印 AST

这段代码会将 const x = 1 + 2; 解析成 AST，并打印到控制台。你会看到一个巨大的 JSON 对象，这就是 AST 的结构。

2. 转换 (Transforming)

这是 Babel 的核心步骤。Babel 使用 @babel/traverse 模块来遍历 AST，并使用各种插件 (Plugins) 对 AST 进行转换。

@babel/traverse 模块提供了一种访问和修改 AST 节点的方法。你可以把它想象成一个“代码侦探”，它可以在 AST 中“穿梭”，找到你感兴趣的节点，并对其进行修改。

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

traverse(ast, {
  enter(path) {
    // path 是一个 NodePath 对象，包含了当前节点的信息，以及一些操作节点的方法
    if (path.isIdentifier({ name: "x" })) {
      console.log("Found identifier 'x'!");
    }
  },
});

这段代码会遍历 AST，并在遇到 Identifier 节点（也就是变量名）时，打印 "Found identifier ‘x’!"。

插件 (Plugins)

插件是 Babel 最重要的组成部分。它们定义了如何将 ES6+ 的语法转换成 ES5 的语法。Babel 社区提供了大量的插件，你可以根据自己的需要选择合适的插件。

例如，@babel/plugin-transform-arrow-functions 插件可以将箭头函数转换成普通函数。

const arrowFunctionCode = `const add = (a, b) => a + b;`;

const arrowFunctionAst = parser.parse(arrowFunctionCode, {
  sourceType: "module",
});

const transformArrowFunctions = require("@babel/plugin-transform-arrow-functions").default;

traverse(arrowFunctionAst, transformArrowFunctions());

console.log(JSON.stringify(arrowFunctionAst, null, 2));

这段代码会将箭头函数 (a, b) => a + b 转换成普通函数 function(a, b) { return a + b; }。

3. 生成 (Generating)

Babel 使用 @babel/generator 模块将转换后的 AST 生成 ES5 代码。

const generate = require("@babel/generator").default;

const output = generate(arrowFunctionAst, {}, arrowFunctionCode);

console.log(output.code); // 输出 ES5 代码

这段代码会将转换后的 AST 生成 ES5 代码，并打印到控制台。

第三部分：ES6到ES5的常见转换案例：Babel的“整容术”

现在，让我们来看看 Babel 是如何将一些常见的 ES6 特性转换成 ES5 的。

1. 箭头函数 (Arrow Functions)

箭头函数是 ES6 中一种简洁的函数定义方式。Babel 会将箭头函数转换成普通函数。

ES6: const add = (a, b) => a + b;
ES5: var add = function add(a, b) { return a + b; };

2. 类 (Classes)

ES6 引入了类的概念，让 JavaScript 的面向对象编程更加方便。Babel 会将类转换成 ES5 的构造函数和原型链。

ES6:

class Person {
  constructor(name) {
    this.name = name;
  }

  sayHello() {
    console.log(`Hello, my name is ${this.name}`);
  }
}

ES5:

function _classCallCheck(instance, Constructor) {
  if (!(instance instanceof Constructor)) {
    throw new TypeError("Cannot call a class as a function");
  }
}

function Person(name) {
  _classCallCheck(this, Person);

  this.name = name;
}

Person.prototype.sayHello = function sayHello() {
  console.log("Hello, my name is " + this.name);
};

3. const 和 let

ES6 引入了 const 和 let 关键字，用于声明常量和块级作用域变量。Babel 会将 const 和 let 转换成 var。

ES6: const x = 1; let y = 2;
ES5: var x = 1; var y = 2;

4. 模板字符串 (Template Literals)

ES6 引入了模板字符串，可以方便地拼接字符串。Babel 会将模板字符串转换成普通的字符串拼接。

ES6: const name = "Alice"; console.log(Hello, ${name}!);
ES5: var name = "Alice"; console.log("Hello, " + name + "!");

5. 解构赋值 (Destructuring Assignment)

ES6 引入了解构赋值，可以方便地从对象或数组中提取值。Babel 会将解构赋值转换成普通的赋值操作。

ES6: const { a, b } = { a: 1, b: 2 };
ES5: var a = { a: 1, b: 2 }.a; var b = { a: 1, b: 2 }.b;

6. 模块 (Modules)

ES6 引入了模块的概念，可以使用 import 和 export 关键字来导入和导出模块。Babel 会将 ES6 模块转换成 CommonJS 模块或 AMD 模块，取决于你的配置。

ES6:

// moduleA.js
export const x = 1;

// moduleB.js
import { x } from "./moduleA.js";
console.log(x);

CommonJS (ES5):

// moduleA.js
exports.x = 1;

// moduleB.js
var _moduleA = require("./moduleA.js");
console.log(_moduleA.x);

第四部分：Babel的配置：打造你的专属变形金刚

Babel 的功能非常强大，但要让它按照你的意愿工作，你需要进行配置。Babel 的配置文件通常是 .babelrc 或 babel.config.js。

1. .babelrc 文件

.babelrc 文件是一个 JSON 文件，用于配置 Babel 的选项。

{
  "presets": ["@babel/preset-env"],
  "plugins": [
    "@babel/plugin-transform-arrow-functions",
    "@babel/plugin-transform-classes"
  ]
}

presets: 预设是一组插件的集合，可以方便地配置 Babel。常用的预设有：
- @babel/preset-env: 根据目标环境自动选择需要的插件。
- @babel/preset-react: 用于转换 React 代码。
- @babel/preset-typescript: 用于转换 TypeScript 代码。
plugins: 插件用于转换特定的语法。

2. babel.config.js 文件

babel.config.js 文件是一个 JavaScript 文件，也可以用于配置 Babel 的选项。与 .babelrc 文件不同的是，babel.config.js 文件可以使用 JavaScript 代码，更加灵活。

module.exports = {
  presets: [
    [
      "@babel/preset-env",
      {
        targets: {
          browsers: ["> 1%", "last 2 versions", "not ie <= 8"],
        },
      },
    ],
  ],
  plugins: [
    "@babel/plugin-transform-arrow-functions",
    "@babel/plugin-transform-classes",
  ],
};

在这个例子中，我们使用了 @babel/preset-env 预设，并配置了 targets 选项，指定了目标浏览器。Babel 会根据目标浏览器自动选择需要的插件。

第五部分：Babel 的一些高级用法：让你的代码更上一层楼

除了基本的 ES6 到 ES5 的转换，Babel 还有一些高级用法，可以帮助你更好地管理代码。

1. 代码压缩 (Minification)

Babel 可以与代码压缩工具（如 UglifyJS）结合使用，对代码进行压缩，减小文件大小。

2. 代码混淆 (Obfuscation)

Babel 可以与代码混淆工具结合使用，对代码进行混淆，增加代码的安全性。

3. 代码分割 (Code Splitting)

Babel 可以与模块打包工具（如 Webpack）结合使用，对代码进行分割，实现按需加载。

4. 自定义插件 (Custom Plugins)

如果你需要转换一些特殊的语法，或者对代码进行一些自定义的处理，你可以编写自己的 Babel 插件。

总结：Babel，你的代码百变星君

总而言之，Babel 是一个非常强大的工具，它可以将 ES6+ 代码转换成 ES5 代码，让你的代码可以在各种环境中运行。通过了解 Babel 的工作流程和配置选项，你可以更好地利用 Babel，提高你的开发效率。

好了，今天的讲座就到这里。希望大家对 Babel 有了更深入的了解。记住，Babel 就像一个“代码百变星君”，它可以让你的代码适应各种环境，让你不再为兼容性问题而烦恼。下次再见！

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