JavaScript内核与高级编程之:`Babel`的`Plugin`:如何编写自定义`Babel`插件,处理`AST`。

各位靓仔靓女,晚上好!我是你们今晚的 Babel 插件速成班讲师,很高兴和大家一起探索 AST 的奥秘!

今天咱们聊聊 Babel 插件,这玩意儿听起来高大上,其实没那么难,本质上就是个“代码变形金刚”,把你的 JavaScript 代码按照你的想法变成另一种 JavaScript 代码。

为什么需要 Babel 插件?

首先,我们得知道 Babel 是个啥。简单来说,Babel 是一个 JavaScript 编译器,它能让你用最新的 JavaScript 语法(比如 ES6+)写代码,然后转换成浏览器能识别的旧版本代码(比如 ES5)。

但 Babel 的能力远不止如此。通过插件机制,你可以自定义代码转换的规则,实现各种骚操作,比如:

  • 代码体积优化:移除无用的代码、压缩变量名等。
  • 语法糖转换:把一些高级语法糖转换成更基础的语法,方便老版本浏览器运行。
  • 静态分析:在编译时检查代码错误、进行类型推断等。
  • 代码注入:自动添加一些代码,比如日志、埋点等。
  • 自定义 DSL (Domain Specific Language):创造自己的编程语言!

总之,有了 Babel 插件,你可以为所欲为,只要你能想得到,就能用它来实现。

AST:代码的“骨架”

要想编写 Babel 插件,首先要理解 AST (Abstract Syntax Tree),也就是抽象语法树。你可以把 AST 想象成代码的“骨架”,它把代码的结构用树形结构表示出来。

举个例子,对于下面的 JavaScript 代码:

const a = 1 + 2;
console.log(a);

它的 AST 大概长这样(简化版):

Program
  |- VariableDeclaration (const a = 1 + 2;)
  |   |- VariableDeclarator (a = 1 + 2)
  |   |   |- Identifier (a)
  |   |   |- NumericLiteral (1)
  |   |   |- NumericLiteral (2)
  |- ExpressionStatement (console.log(a);)
  |   |- CallExpression (console.log(a))
  |   |   |- MemberExpression (console.log)
  |   |   |   |- Identifier (console)
  |   |   |   |- Identifier (log)
  |   |   |- Identifier (a)

每个节点都代表代码中的一个部分,比如变量声明、表达式、函数调用等等。Babel 插件的核心就是遍历 AST,找到你感兴趣的节点,然后修改它们。

Babel 插件的结构

一个 Babel 插件本质上就是一个 JavaScript 函数,它接收一个 babel 对象作为参数,并返回一个对象,这个对象包含一个 visitor 属性,visitor 是一个对象,其中定义了各种 AST 节点的处理函数。

module.exports = function(babel) {
  return {
    visitor: {
      // 在这里定义各种 AST 节点的处理函数
    }
  };
};

babel 对象提供了一些工具函数,比如用于创建新的 AST 节点、检查节点类型等等。visitor 对象则定义了如何遍历和修改 AST。

编写你的第一个 Babel 插件:console.log 移除器

咱们从一个简单的例子开始,编写一个 Babel 插件,用于移除代码中的所有 console.log 语句。

// my-babel-plugin.js
module.exports = function(babel) {
  const { types: t } = babel;

  return {
    visitor: {
      CallExpression(path) {
        if (t.isMemberExpression(path.node.callee) &&
            t.isIdentifier(path.node.callee.object, { name: "console" }) &&
            t.isIdentifier(path.node.callee.property, { name: "log" })) {
          path.remove();
        }
      }
    }
  };
};

这个插件做了什么?

  1. 获取 types 对象: babel.types 对象包含了各种 AST 节点的构造函数和判断函数,方便我们操作 AST。在这里,我们用 const { types: t } = babel; 解构赋值,简化后续代码。
  2. 定义 visitor 对象: visitor 对象包含一个 CallExpression 属性,它是一个函数,用于处理 AST 中的 CallExpression 节点(函数调用表达式)。
  3. 判断是否是 console.log: 在 CallExpression 处理函数中,我们首先判断当前节点是否是一个 console.log 调用。
    • t.isMemberExpression(path.node.callee): 判断调用者是否是一个成员表达式(例如 console.log)。
    • t.isIdentifier(path.node.callee.object, { name: "console" }): 判断成员表达式的对象是否是 console
    • t.isIdentifier(path.node.callee.property, { name: "log" }): 判断成员表达式的属性是否是 log
  4. 移除节点: 如果判断是 console.log 调用,则使用 path.remove() 方法移除该节点。

解释一些关键概念:

  • path: path 是一个重要的概念,它代表 AST 中节点与节点之间的连接。你可以把 path 想象成一条“路径”,它连接了 AST 中的一个节点和它的父节点、兄弟节点、子节点等等。通过 path 对象,你可以访问和修改 AST 中的节点。
  • types (通常简写为 t): types 对象包含了各种 AST 节点的构造函数和判断函数。例如,t.identifier('foo') 会创建一个表示标识符 foo 的 AST 节点,t.isIdentifier(node, { name: 'foo' }) 会判断 node 是否是一个名为 foo 的标识符。
  • path.node: path.node 属性指向当前 path 代表的 AST 节点。
  • path.remove(): path.remove() 方法用于移除当前 path 代表的 AST 节点。

如何使用 Babel 插件?

  1. 安装 Babel 相关依赖:

    npm install @babel/core @babel/cli
  2. 创建 .babelrc.json 配置文件:

    {
      "plugins": ["./my-babel-plugin.js"]
    }

    或者,你也可以在 babel.config.js 文件中配置:

    module.exports = {
      plugins: ["./my-babel-plugin.js"]
    };
  3. 运行 Babel:

    npx babel input.js --out-file output.js

    其中,input.js 是你的原始代码文件,output.js 是转换后的代码文件。

例子:

假设 input.js 内容如下:

const a = 1;
console.log(a);
console.log("hello");
const b = 2;
console.log(b);

运行 Babel 后,output.js 内容如下:

const a = 1;
const b = 2;

所有的 console.log 语句都被移除了!

进阶:修改 AST 节点

除了移除节点,Babel 插件还可以修改 AST 节点。比如,我们可以编写一个插件,将所有的变量名 a 替换成 b

// my-babel-plugin.js
module.exports = function(babel) {
  const { types: t } = babel;

  return {
    visitor: {
      Identifier(path) {
        if (path.node.name === "a") {
          path.node.name = "b";
        }
      }
    }
  };
};

这个插件的 visitor 对象包含一个 Identifier 属性,它是一个函数,用于处理 AST 中的 Identifier 节点(标识符)。在 Identifier 处理函数中,我们判断当前标识符的名字是否是 a,如果是,则将其修改为 b

例子:

假设 input.js 内容如下:

const a = 1;
console.log(a);
function foo(a) {
  return a + 1;
}

运行 Babel 后,output.js 内容如下:

const b = 1;
console.log(b);
function foo(b) {
  return b + 1;
}

所有的变量名 a 都被替换成了 b

使用 babel-plugin-tester 测试插件

为了确保你的 Babel 插件能够正常工作,最好编写一些测试用例。babel-plugin-tester 是一个方便的工具,可以用来测试 Babel 插件。

  1. 安装 babel-plugin-tester:

    npm install babel-plugin-tester
  2. 创建测试文件:

    // my-babel-plugin.test.js
    const pluginTester = require('babel-plugin-tester').default;
    const myPlugin = require('./my-babel-plugin');
    
    pluginTester({
      plugin: myPlugin,
      tests: [
        {
          title: 'should remove console.log',
          code: 'console.log(1);',
          output: '',
        },
        {
          title: 'should not remove other function calls',
          code: 'foo(1);',
          output: 'foo(1);',
        },
      ],
    });

    这个测试文件定义了两个测试用例:

    • 第一个测试用例检查插件是否能够移除 console.log 语句。
    • 第二个测试用例检查插件是否不会移除其他函数调用。
  3. 运行测试:

    npx jest my-babel-plugin.test.js

    (你需要先安装 Jest:npm install jest

更多 AST 节点类型

除了 CallExpressionIdentifier,AST 中还有很多其他的节点类型,比如:

节点类型 描述 示例
Program 代表整个程序的根节点 const a = 1; console.log(a);
VariableDeclaration 代表变量声明语句 const a = 1;
VariableDeclarator 代表变量声明器(声明变量并赋值) a = 1 (在 const a = 1; 中)
Identifier 代表标识符(变量名、函数名等等) a, console, log
NumericLiteral 代表数字字面量 1, 3.14
StringLiteral 代表字符串字面量 "hello", 'world'
BooleanLiteral 代表布尔字面量 true, false
NullLiteral 代表 null 字面量 null
BinaryExpression 代表二元表达式(例如加减乘除) 1 + 2, a * b
CallExpression 代表函数调用表达式 console.log(a), foo(1, 2)
MemberExpression 代表成员表达式(例如访问对象的属性) console.log, obj.name
FunctionDeclaration 代表函数声明语句 function foo() {}
ArrowFunctionExpression 代表箭头函数表达式 () => {}, (a) => a + 1
IfStatement 代表 if 语句 if (a > 1) { console.log("a is greater than 1"); }
ForStatement 代表 for 循环语句 for (let i = 0; i < 10; i++) { console.log(i); }
WhileStatement 代表 while 循环语句 while (a < 10) { a++; }
ObjectExpression 代表对象字面量 { name: "John", age: 30 }
ArrayExpression 代表数组字面量 [1, 2, 3]

你可以使用 babel.types 对象中的判断函数来判断节点的类型,使用构造函数来创建新的节点。

总结

Babel 插件是一个强大的工具,可以让你自定义代码转换的规则,实现各种骚操作。编写 Babel 插件的关键是理解 AST,然后使用 babel.types 对象来操作 AST 节点。

希望今天的课程能够帮助大家入门 Babel 插件的开发。记住,实践是检验真理的唯一标准,多写代码,多尝试,你就能成为 Babel 插件高手!

课后作业:

  1. 编写一个 Babel 插件,将所有的 console.log 语句替换成 console.info 语句。
  2. 编写一个 Babel 插件,将所有的箭头函数转换成普通函数。
  3. (挑战)编写一个 Babel 插件,实现一个简单的代码混淆器。

祝大家学习愉快!下课!

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