前端科普系列（4）：Babel —— 把 ES6 送上天的通天塔

时间  2020-07-21
标签 前端 科普 系列 babel es6 送上 天塔 栏目 JavaScript 繁體版
原文   原文链接
本文首发于 vivo互联网技术 微信公众号 
连接： https://mp.weixin.qq.com/s/plJewhUd0xDXh3Ce4CGpHg
做者：Morrain

1、前言

在上一节 《CommonJS：不是前端却革命了前端》中，咱们聊到了 ES6 Module，它是 ES6 中对模块的规范，ES6 是 ECMAScript 6.0 的简称，泛指 JavaScript 语言的下一代标准，它的第一个版本 ES2015 已经在 2015 年 6 月正式发布，本文中提到的 ES6 包括 ES201五、ES201六、ES2017等等。在第一节的《Web：一路前行一路忘川》中也提到过，ES2015 从制定到发布历经了十几年，引入了不少的新特性以及新的机制，浏览器对 ES6 的支持进度远远赶不上前端开发小哥哥们使用 ES6 的热情，因而矛盾就日益显著……html

2、Babel 是什么

先来看下它在官网上的定义：前端

Babel is a JavaScript compilerwebpack

没错就一句话，Babel 是 JavaScript 的编译器。至于什么是编译器，能够参考the-super-tiny-compiler这个项目，能够找到很好的答案。git

本文是以 Babel 7.9.0 版本进行演示和讲解的，另外建议学习者阅读英文官网，中文官网会比原版网站慢一个版本，而且不少依然是英文的。

Babel 就是一套解决方案，用来把 ES6 的代码转化为浏览器或者其它环境支持的代码。注意个人用词哈，我说的不是转化为 ES5 ，由于不一样类型以及不一样版本的浏览器对 ES6 新特性的支持程度都不同，对于浏览器已经支持的部分，Babel 能够不转化，因此 Babel 会依赖浏览器的版本，后面会讲到。这里能够先参考browerslist项目。es6

Babel 的历史

在学习任何一门知识前，我都习惯先了解它的历史，这样才能深入理解它存在乎义。github

Babel 的做者是 FaceBook 的工程师 Sebastian McKenzie。他在 2014 年发布了一款 JavaScript 的编译器 6to5。从名字就能看出来，它主要的做用就是将 ES6 转化为 ES5。web

这里的 ES6 指 ES2015，由于当时尚未正式发布， ES2015 的名字还未被正式肯定。

因而不少人评价，6to5 只是 ES6 获得支持前的一个过渡方案，它的做者很是不一样意这个观点，认为 6to5 不光会按照标准逐步完善，依然具有很是大的潜力反过来影响并推动标准的制定。正由于如此 6to5 的团队以为 '6to5' 这个名字并无准确的传达这个项目的目标。加上 ES6 正式发布后，被命名为 ES2015，对于 6to5 来讲更偏离了它的初衷。因而 2015 年 2 月 15 号，6to5 正式改名为 Babel。chrome

（图片来源于网络）express

Babel 是巴比伦文化里的通天塔，用来给 6to5 这个项目命名真得太贴切了！羡慕这些牛逼的人，不光代码写得好，还这么有文化，不像咱们，起个变量名都得憋上半天，吃了没有文化的亏。这也是为何我把这篇文章起名为 《Babel：把 ES6 送上天的通天塔》的缘由。npm

3、Babel 怎么用

了解了 Babel 是什么后，很明显咱们就要开始考虑怎么使用 Babel 来转化 ES6 的代码了，除了 Babel 自己提供的 cli 等工具外，它还支持和其它打包工具配合使用，譬如 webpack、rollup 等等，能够参考官网对不一样平台提供的配置说明。

本文为了感觉 Babel 最原始的用法，不结合其它任何工具，直接使用 Babel 的 cli 来演示。

一、构建 Babel 演示的工程

使用以下命令构建一个 npm 包，并新建 src 目录 和 一个 index.js 文件。

npm init -y

package.json 内容以下：

{
  "name": "demo",
  "version": "1.0.0",
  "description": "",
  "main": "index.js",
  "scripts": {
    "test": "echo \"Error: no test specified\" && exit 1"
  },
  "keywords": [],
  "author": "",
  "license": "ISC"
}

二、安装依赖包

npm install --save-dev @babel/core @babel/cli @babel/preset-env
后面会介绍这些包的做用，先看用法

增长 babel 命令来编译 src 目录下的文件到 dist 目录：

{
  "name": "demo",
  "version": "1.0.0",
  "description": "",
  "main": "src/index.js",
  "scripts": {
    "babel": "babel src --out-dir dist",
    "test": "echo \"Error: no test specified\" && exit 1"
  },
  "keywords": [],
  "author": "",
  "license": "ISC",
  "devDependencies": {
    "@babel/cli": "^7.8.4",
    "@babel/core": "^7.9.0",
    "@babel/preset-env": "^7.9.0"
  }
}

三、增长 Babel 配置文件

在工程的根目录添加 babel.config.js 文件，增长 Babel 编译的配置，没有配置是不进行编译的。

const presets = [
  [
    '@babel/env',
    {
      debug: true
    }
  ]
]
const plugins = []
 
module.exports = { presets, plugins }
上例中 debug 配置是为了打印出 Babel 工做时的日志，能够方便的看来，Babel 转化了哪些语法。
  1. presets 主要是配置用来编译的预置，plugins 主要是配置完成编译的插件，具体的含义后面会讲
  2. 推荐用 Javascript 文件来写配置文件，而不是 JSON 文件，这样能够根据环境来动态配置须要使用的 presets 和 plugins
const presets = [
  [
    '@babel/env',
    {
      debug: true
    }
  ]
]
const plugins = []
 
if (process.env["ENV"] === "prod") {
  plugins.push(...)
}
 
module.exports = { presets, plugins }

四、编译的结果

配置好后，咱们运行 npm run babel 命令，能够看到 dist 文件夹下生成了 index.js 文件，内容以下所示：

// src/index.js
const add = (a, b) => a + b
 
// dist/index.js
"use strict";
 
var add = function add(a, b) {
  return a + b;
};

能够看到，ES6 的 const 被转化为 var ，箭头函数被转化为普通函数。同时打印出来以下日志：

> babel src --out-dir dist
 
@babel/preset-env: `DEBUG` option
 
Using targets:
{}
 
Using modules transform: auto
 
Using plugins:
  proposal-nullish-coalescing-operator {}
  proposal-optional-chaining {}
  proposal-json-strings {}
  proposal-optional-catch-binding {}
  transform-parameters {}
  proposal-async-generator-functions {}
  proposal-object-rest-spread {}
  transform-dotall-regex {}
  proposal-unicode-property-regex {}
  transform-named-capturing-groups-regex {}
  transform-async-to-generator {}
  transform-exponentiation-operator {}
  transform-template-literals {}
  transform-literals {}
  transform-function-name {}
  transform-arrow-functions {}
  transform-block-scoped-functions {}
  transform-classes {}
  transform-object-super {}
  transform-shorthand-properties {}
  transform-duplicate-keys {}
  transform-computed-properties {}
  transform-for-of {}
  transform-sticky-regex {}
  transform-unicode-regex {}
  transform-spread {}
  transform-destructuring {}
  transform-block-scoping {}
  transform-typeof-symbol {}
  transform-new-target {}
  transform-regenerator {}
  transform-member-expression-literals {}
  transform-property-literals {}
  transform-reserved-words {}
  transform-modules-commonjs {}
  proposal-dynamic-import {}
 
Using polyfills: No polyfills were added, since the `useBuiltIns` option was not set.
Successfully compiled 1 file with Babel.

4、Babel 工做原理

在了解了如何使用后，咱们一块儿来探寻一下编译背后的事情，同时会熟悉 Babel 的组成和进阶用法。

一、Babel 工做流程

前面提到 Babel 其实就是一个纯粹的 JavaScript 的编译器，任何一个编译器工做流程大体均可以分为以下三步：

  • Parser 解析源文件
  • Transfrom 转换
  • Generator 生成新文件

Babel 也不例外，以下图所示：

(图片来源于网络)

由于 Babel 使用是acorn这个引擎来作解析，这个库会先将源码转化为抽象语法树 (AST)，再对 AST 做转换，最后将转化后的 AST 输出，便获得了被 Babel 编译后的文件。

那 Babel 是如何知道该怎么转化的呢？答案是经过插件，Babel 为每个新的语法提供了一个插件，在 Babel 的配置中配置了哪些插件，就会把插件对应的语法给转化掉。插件被命名为 @babel/plugin-xxx 的格式。

二、Babel 组成

（1）@babel/preset-env

上面提到过 @babel/preset-* 实际上是转换插件的集合，最经常使用的就是 @babel/preset-env，它包含了 大部分 ES6 的语法，具体包括哪些插件，能够在 Babel 的日志中看到。若是源码中使用了不在 @babel/preset-env 中的语法，会报错，手动在 plugins 中增长便可。

例如 ES6 明确规定，Class 内部只有静态方法，没有静态属性。但如今有一个提案提供了类的静态属性，写法是在实例属性的前面，加上 static 关键字。

// src/index.js
const add = (a, b) => a + b
 
class Person {
  static a = 'a';
  static b;
  name = 'morrain';
  age = 18
}

编译时就会报以下错误：

根据报错的提示，添加 @babel/plugin-proposal-class-properties 便可。

npm install --save-dev @babel/plugin-proposal-class-properties
// babel.config.js
const presets = [
  [
    '@babel/env',
    {
      debug: true
    }
  ]
]
const plugins = ['@babel/plugin-proposal-class-properties']
 
module.exports = { presets, plugins }

@babel/preset-env 中还有一个很是重要的参数 targets，最先的时候咱们就提过，Babel 转译是按需的，对于环境支持的语法能够不作转换的。就是经过配置 targets 属性，让 Babel 知道目标环境，从而只转译环境不支持的语法。若是没有配置会默认转译全部 ES6 的语法。

// src/index.js
const add = (a, b) => a + b
 
// dist/index.js  没有配置targets
"use strict";
 
var add = function add(a, b) {
  return a + b;
};

按以下配置 targets

// babel.config.js
const presets = [
  [
    '@babel/env',
    {
      debug: true,
      targets: {
        chrome: '58'
      }
    }
  ]
]
const plugins = ['@babel/plugin-proposal-class-properties']
 
module.exports = { presets, plugins }

编译后的结果以下：

// src/index.js
const add = (a, b) => a + b
 
// dist/index.js  配置targets  chrome 58
"use strict";
 
const add = (a, b) => a + b;

能够看到 const 和箭头函数都没有被转译，由于这个版本的 chrome 已经支持了这些特性。能够根据需求灵活的配置目标环境。

为后方便后续的讲解，把  targets 的配置去掉，让 Babel 默认转译全部语法。

（2）@babel/polyfill

polyfill 直译是垫片的意思，又是 Babel 里一个很是重要的概念。先看下面几行代码：

// src/index.js
const add = (a, b) => a + b
 
const arr = [1, 2]
const hasThreee = arr.includes(3)
new Promise()

按以前的方法，执行 npm run babel 后，咱们惊奇的发现，Array.prototype.includes 和 Promise 居然没有被转译！

// dist/index.js
"use strict";
 
var add = function add(a, b) {
  return a + b;
};
 
var arr = [1, 2];
var hasThreee = arr.includes(3);
new Promise();

原来 Babel 把 ES6 的标准分为 syntax 和 built-in 两种类型。syntax 就是语法，像 const、=> 这些默认被 Babel 转译的就是 syntax 的类型。而对于那些能够经过改写覆盖的语法就认为是 built-in，像 includes 和 Promise 这些都属于 built-in。而 Babel 默认只转译 syntax 类型的，对于 built-in 类型的就须要经过 @babel/polyfill 来完成转译。@babel/polyfill 实现的原理也很是简单，就是覆盖那些 ES6 新增的 built-in。示意以下：

Object.defineProperty(Array.prototype, 'includes',function(){
  ...
})

因为 Babel 在 7.4.0 版本中宣布废弃 @babel/polyfill ，而是经过 core-js 替代，因此本文直接使用 core-js 来说解 polyfill 的用法。

  • 安装 core-js
npm install --save core-js
  • 注意 core-js 要使用 --save 方式安装，由于它是须要被注入到源码中的，在执行代码前提供执行环境，用来实现 built-in 的注入
  • 配置 useBuiltIns

    在 @babel/preset-env 中经过 useBuiltIns 参数来控制 built-in 的注入。它能够设置为 'entry'、'usage' 和 false 。默认值为 false，不注入垫片。

    设置为 'entry' 时，只须要在整个项目的入口处，导入 core-js 便可。

// src/index.js
import 'core-js'
 
const add = (a, b) => a + b
 
const arr = [1, 2]
const hasThreee = arr.includes(3)
new Promise()
 
// dist/index.js
"use strict";
 
require("core-js/modules/es7.array.includes");
require("core-js/modules/es6.promise");
//
// ……  这里还有不少
//
require("regenerator-runtime/runtime");
var add = function add(a, b) {
  return a + b;
};
var arr = [1, 2];
var hasThreee = arr.includes(3);
new Promise();
  • 编译后，Babel 会把目标环境不支持的全部 built-in 都注入进来，无论是否是用到，这有一个问题，对于只用到比较少的项目来讲彻底没有必要，白白增长代码，浪费包体大小。

设置为 'usage' 时，就不用在项目的入口处，导入 core-js了，Babel 会在编译源码的过程当中根据 built-in 的使用状况来选择注入相应的实现。

// src/index.js
const add = (a, b) => a + b
 
const arr = [1, 2]
const hasThreee = arr.includes(3)
new Promise()
 
// dist/index.js
"use strict";
 
require("core-js/modules/es6.promise");
 
require("core-js/modules/es6.object.to-string");
 
require("core-js/modules/es7.array.includes");
 
var add = function add(a, b) {
  return a + b;
};
 
var arr = [1, 2];
var hasThreee = arr.includes(3);
new Promise();
  • 配置 corejs 的版本

当 useBuiltIns 设置为 'usage' 或者 'entry' 时，还须要设置 @babel/preset-env 的 corejs 参数，用来指定注入 built-in 的实现时，使用 corejs 的版本。不然 Babel 日志输出会有一个警告。

最终的 Babel 配置以下：

// babel.config.js
const presets = [
  [
    '@babel/env',
    {
      debug: true,
      useBuiltIns: 'usage',
      corejs: 3,
      targets: {}
    }
  ]
]
const plugins = ['@babel/plugin-proposal-class-properties']
 
module.exports = { presets, plugins }

（3）@babel/plugin-transform-runtime

在介绍 @babel/plugin-transform-runtime 的用途以前，先前一个例子：

// src/index.js
const add = (a, b) => a + b
 
const arr = [1, 2]
const hasThreee = arr.includes(3)
new Promise(resolve=>resolve(10))
 
class Person {
  static a = 1;
  static b;
  name = 'morrain';
  age = 18
}
 
// dist/index.js
"use strict";
 
require("core-js/modules/es.array.includes");
 
require("core-js/modules/es.object.define-property");
 
require("core-js/modules/es.object.to-string");
 
require("core-js/modules/es.promise");
 
function _classCallCheck(instance, Constructor) { if (!(instance instanceof Constructor)) { throw new TypeError("Cannot call a class as a function"); } }
 
function _defineProperty(obj, key, value) { if (key in obj) { Object.defineProperty(obj, key, { value: value, enumerable: true, configurable: true, writable: true }); } else { obj[key] = value; } return obj; }
 
var add = function add(a, b) {
  return a + b;
};
 
var arr = [1, 2];
var hasThreee = arr.includes(3);
new Promise(function (resolve) {
  return resolve(10);
});
 
var Person = function Person() {
  _classCallCheck(this, Person);
 
  _defineProperty(this, "name", 'morrain');
 
  _defineProperty(this, "age", 18);
};
 
_defineProperty(Person, "a", 1);
 
_defineProperty(Person, "b", void 0);

在编译的过程当中，对于 built-in 类型的语法经过 require("core-js/modules/xxxx") polyfill 的方式来兼容，对于 syntax 类型的语法在转译的过程会在当前模块中注入相似 _classCallCheck 和 _defineProperty 的 helper 函数来实现兼容。对于一个模块而言，可能还好，但对于项目中确定是不少模块，每一个模块模块都注入这些 helper 函数，势必会形成代码量变得很大。

而 @babel/plugin-transform-runtime 就是为了复用这些 helper 函数，缩小代码体积而生的。固然除此以外，它还能为编译后的代码提供一个沙箱环境，避免全局污染。

使用 @babel/plugin-transform-runtime

  • ①安装
npm install --save-dev @babel/plugin-transform-runtime
npm install --save @babel/runtime

其中 @babel/plugin-transform-runtime 是编译时使用的，安装为开发依赖，而 @babel/runtime 其实就是 helper 函数的集合，须要被引入到编译后代码中，因此安装为生产依赖

  • ②修改 Babel plugins 配置，增长@babel/plugin-transform-runtime
// babel.config.js
const presets = [
  [
    '@babel/env',
    {
      debug: true,
      useBuiltIns: 'usage',
      corejs: 3,
      targets: {}
    }
  ]
]
const plugins = [
  '@babel/plugin-proposal-class-properties',
  [
    '@babel/plugin-transform-runtime'
  ]
]
 
module.exports = { presets, plugins }
  • 以前的例子，再次编译后，能够看到，以前的 helper 函数，都变成相似require("@babel/runtime/helpers/classCallCheck") 的实现了。
// dist/index.js
"use strict";
 
var _interopRequireDefault = require("@babel/runtime/helpers/interopRequireDefault");
 
require("core-js/modules/es.array.includes");
 
require("core-js/modules/es.object.to-string");
 
require("core-js/modules/es.promise");
 
var _classCallCheck2 = _interopRequireDefault(require("@babel/runtime/helpers/classCallCheck"));
 
var _defineProperty2 = _interopRequireDefault(require("@babel/runtime/helpers/defineProperty"));
 
var add = function add(a, b) {
  return a + b;
};
 
var arr = [1, 2];
var hasThreee = arr.includes(3);
new Promise(function (resolve) {
  return resolve(10);
});
 
var Person = function Person() {
  (0, _classCallCheck2["default"])(this, Person);
  (0, _defineProperty2["default"])(this, "name", 'morrain');
  (0, _defineProperty2["default"])(this, "age", 18);
};
 
(0, _defineProperty2["default"])(Person, "a", 1);
(0, _defineProperty2["default"])(Person, "b", void 0);
  • 配置 @babel/plugin-transform-runtime

到目前为止，对于 built-in 类型的语法仍是经过 require("core-js/modules/xxxx") polyfill 的方式来实现的，例如为了支持 Array.prototype.includes 方法，须要 require

("core-js/modules/es.array.includes") 在 Array.prototype 中添加 includes 方法来实现的，但这会致使一个问题，它是直接修改原型的，会形成全局污染。若是你开发的是独立的应用问题不大，但若是开发的是工具库，被其它项目引用，而刚好该项目自身实现了 Array.prototype.includes 方法，这样就出了大问题！而 @babel/plugin-transform-runtime 能够解决这个问题，只须要配置 @babel/plugin-transform-runtime 的参数 corejs。该参数默认为 false，能够设置为 2 或者 3，分别对应 @babel/runtime-corejs2 和 @babel/runtime-corejs3。

把 @babel/plugin-transform-runtime 的 corejs 的值设置为3，把 @babel/runtime 替换为 @babel/runtime-corejs3。

去掉 @babel/preset-env 的 useBuiltIns 和 corejs 的配置，去掉 core-js。由于使用 @babel/runtime-corejs3 来实现对 built-in 类型语法的兼容，不用再使用 useBuiltIns了。

npm uninstall @babel/runtime
npm install --save @babel/runtime-corejs3
npm uninstall core-js
// babel.config.js
const presets = [
  [
    '@babel/env',
    {
      debug: true,
      targets: {}
    }
  ]
]
const plugins = [
  '@babel/plugin-proposal-class-properties',
  [
    '@babel/plugin-transform-runtime',
    {
      corejs: 3
    }
  ]
]
 
module.exports = { presets, plugins }
 
 
// dist/index.js
"use strict";
 
var _interopRequireDefault = require("@babel/runtime-corejs3/helpers/interopRequireDefault");
 
var _classCallCheck2 = _interopRequireDefault(require("@babel/runtime-corejs3/helpers/classCallCheck"));
 
var _defineProperty2 = _interopRequireDefault(require("@babel/runtime-corejs3/helpers/defineProperty"));
 
var _promise = _interopRequireDefault(require("@babel/runtime-corejs3/core-js-stable/promise"));
 
var _includes = _interopRequireDefault(require("@babel/runtime-corejs3/core-js-stable/instance/includes"));
 
var add = function add(a, b) {
  return a + b;
};
 
var arr = [1, 2];
var hasThreee = (0, _includes["default"])(arr).call(arr, 3);
new _promise["default"](function (resolve) {
  return resolve(10);
});
 
var Person = function Person() {
  (0, _classCallCheck2["default"])(this, Person);
  (0, _defineProperty2["default"])(this, "name", 'morrain');
  (0, _defineProperty2["default"])(this, "age", 18);
};
 
(0, _defineProperty2["default"])(Person, "a", 1);
(0, _defineProperty2["default"])(Person, "b", void 0);

能够看到 Promise 和 arr.includes 的实现已经变成局部变量，并无修改全局上的实现。

三、Babel polyfill 实现方式的区别

截至目前为止，对于 built-in 类型的语法的 polyfill，一共有三种方式：

  • 使用 @babel/preset-env ，useBuiltIns 设置为 'entry'
  • 使用 @babel/preset-env ，useBuiltIns 设置为 'usage'
  • 使用 @babel/plugin-transform-runtime

前两种方式支持设置 targets ，能够根据目标环境来适配。useBuiltIns 设置为 'entry' 会注入目标环境不支持的全部 built-in 类型语法，useBuiltIns 设置为 'usage' 会注入目标环境不支持的全部被用到的 built-in 类型语法。注入的 built-in 类型的语法会污染全局。

第三种方式目前不支持设置 targets，因此不会考虑目标环境是否已经支持，它是经过局部变量的方式实现了全部被用到的 built-in 类型语法，不会污染全局。

针对第三种方式不支持设置 targets 的问题，Babel 正在考虑解决，目前意向的方案是经过 Polyfill provider 来统一 polyfill 的实现：

  • 废弃 @babel/preset-env 中 useBuiltIns 和 corejs 两个参数，再也不经过 @babel/preset-env 实现 polyfill。
  • 废弃 @babel/plugin-transform-runtime 中的 corejs 参数，也再也不经过 @babel/plugin-transform-runtime 来实现 polyfill。
  • 增长 polyfills 参数，相似于如今 presets 和 plugins，用来取代如今的 polyfill 方案。
  • 把 @babel/preset-env 中 targets 参数，往上提一层，和 presets、plugins、polyfills 同级别，并由它们共享。

这个方案实现后，Babel 的配置会是下面的样子：

// babel.config.js
const targets = [
  '>1%'
]
const presets = [
  [
    '@babel/env',
    {
      debug: true
    }
  ]
]
const plugins = [
  '@babel/plugin-proposal-class-properties'
]
const polyfills = [
  [
    'corejs3',
    {
      method: 'usage-pure'
    }
  ]
]
 
module.exports = { targets, presets, plugins, polyfills }

配置中的 method 值有 'entry-global'、'usage-global'、'usage-pure' 三种。

  • 'entry-global' 等价于 @babel/preset-env 中的 useBuiltIns: 'entry'
  • 'usage-global' 等价于 @babel/preset-env 中的 useBuiltIns: 'usage'
  • 'usage-pure' 等价于 @babel/plugin-transform-runtime 中的 corejs

本文为了讲解方便，都是用 Babel 原生的 @babel/cli 来编译文件，实际使用中，更多的是结合 webpack、rollup 这样第三方的工具来使用的。

因此下一节，咱们聊聊打包工具 webpack。

5、参考文献

  1. 6to5 JavaScript Transpiler Changes Name to Babel
  2. Babel学习系列2-Babel设计，组成
  3. 初学 Babel 工做原理
  4. RFC: Rethink polyfilling story

更多内容敬请关注 vivo 互联网技术 微信公众号

注：转载文章请先与微信号：Labs2020 联系。

相关文章
相关标签/搜索
每日一句
    每一个你不满意的现在，都有一个你没有努力的曾经。
本站公众号
   欢迎关注本站公众号,获取更多信息
联系我们 最近搜索 最新文章 沪ICP备13005482号-10 MyBatis教程 SQL 教程 MySQL教程 Java 教程 Thymeleaf 教程 Hibernate教程 Spring教程 Redis教程