AST 和 babel、vue、prettier 的编译原理

时间  2020-05-12
标签 ast babel vue prettier 编译 原理 繁體版
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本文将经过如下几个方面对AST进行学习：css

1. 为何要了解AST，简要说明AST在开发中的重要性；html

  1. 什么是AST，对AST有一个直观的认识；
  2. AST是如何生成的，分析将代码解析成AST的原理；
  3. AST的具体应用，经过解读babel原理、vue模板编译过程，Prettier实现原理，来分析AST在开发中的具体使用；
  4. AST还能作什么，结合工做，思考AST能为咱们作些什么。

为何要学习AST

AST（抽象语法树）在开发过程当中扮演一个很是重要的角色，可是咱们却不多去直接接触它。vue

不管是代码编译（babel），打包（webpack），代码压缩，css预处理，代码校验（eslint），代码美化（pretiier），Vue中对template的编译，这些的实现都离不开AST。java

了解学习AST，可以帮助咱们更好的对上面说的这些工具原理进行理解，同时，咱们能够利用它去开发一些工具，来优化咱们的开发流程，提升开发效率。webpack

什么是AST

AST是对源代码的抽象语法结构的树状表现形式。es6

在不一样的场景下，会有不一样的解析器将源码解析成抽象语法树。web

下面直观的看一下AST是什么样的。正则表达式

代码：express

let answer = 2 * 3;

对应的AST语法树：

{
    "type": "Program",
    "body": [
        {
            "type": "VariableDeclaration",
            "declarations": [
                {
                    "type": "VariableDeclarator",
                    "id": {
                        "type": "Identifier",
                        "name": "answer"
                    },
                    "init": {
                        "type": "BinaryExpression",
                        "operator": "*",
                        "left": {
                            "type": "Literal",
                            "value": 2,
                            "raw": "2"
                        },
                        "right": {
                            "type": "Literal",
                            "value": 3,
                            "raw": "3"
                        }
                    }
                }
            ],
            "kind": "let"
        }
    ],
    "sourceType": "script"
}

那么AST是如何生成的呢？

AST是如何生成的

AST是经过JS Parser （解析器），将js源码转化为抽象语法树，主要分为两步：

1、分词

将整个的代码字符串，分割成 语法单元数组（token）。

JS中的语法单元（token）指标识符（function，return），运算符，括号，数字，字符串等能解析的最小单元。主要有如下几种：

1. 标识符

没有被引号括起来的连续字符，能够包含字母、数字、_、$，其中数字不能做为开头。

标识符多是var，return，function等关键字，也多是true，false这样的内置常量，或是一个变量。具体是哪一种语义，分词阶段不区分，只要正确拆分便可。

2. 数字

十六进制，十进制，八进制以及科学表达式等都是最小单元。

3. 运算符

 +、-、 *、/ 等。

4. 字符串

对计算机而言，字符串只会参与计算和展现，具体里面细分不必分析。

5. 注释

不论是行注释仍是块注释，对于计算机来讲并不关心其内容，因此能够做为不可再拆分的最小单元。

6. 空格

连续的空格，换行，缩进等，只要不在字符串中都没有实际的逻辑意义，因此连续的空格能够做为一个语法单元。

7. 其余

大括号，中括号，小括号，冒号 等等。

依然拿上面的代码做为例子，分词后生成的语法单元数组以下：

[
    {
        "type": "Keyword",
        "value": "var",
        "range": [
            0,
            3
        ]
    },
    {
        "type": "Identifier",
        "value": "answer",
        "range": [
            4,
            10
        ]
    },
    {
        "type": "Punctuator",
        "value": "=",
        "range": [
            11,
            12
        ]
    },
    {
        "type": "Numeric",
        "value": "2",
        "range": [
            13,
            14
        ]
    },
    {
        "type": "Punctuator",
        "value": "*",
        "range": [
            15,
            16
        ]
    },
    {
        "type": "Numeric",
        "value": "3",
        "range": [
            17,
            18
        ]
    },
    {
        "type": "Punctuator",
        "value": ";",
        "range": [
            18,
            19
        ]
    }
]

2、语义分析

语义分析的目的是将分词获得的语法单元进行一个总体的组合，分析肯定语法单元之间的关系。

简单来讲，语义分析能够理解成对语句（statement）和表达式（expression）的识别。

1. 语句

一个具有边界的代码区域。相邻的两个语句之间从语法上讲互不影响。好比：var a = 1;if(xxx){xxx}

2. 表达式

指最终会有一个结果的一小段代码，它能够嵌入到另外一个表达式中，且包含在表达式中。好比：a++，i > 0 && i< 6

语义分析是一个递归的过程，它会将分词分析出来的数组转化成树形的表达形式。同时，会验证语法，语法若是存在错误的话，会抛出语法错误。

AST的具体应用

文章一开始就说到了，babel，webpack，css预处理，eslint等都应用到了AST树，那么AST到底作了一个什么样的角色呢！？下面咱们就来看一下。

首先看一下babel工做原理的实现。

babel实现原理

babel是一个javascript编译器，用来将es6语法编译成es5。

babel的工做能够分为3个阶段：

image.png

第1步 解析（Parse）

经过解析器babylon将代码解析成抽象语法树。

第2步 转换（TransForm）

经过 babel-traverse plugin 对抽象语法树进行深度优先遍历，遇到须要转换的，就直接在AST对象上对节点进行添加、更新及移除操做，好比遇到箭头函数，就转换成普通函数，最后获得新的AST树。

第3步 生成（Generate）

经过 babel-generator 将AST树生成es5代码。

vue模板编译过程

Vue 提供了 2 个版本，一个是 Runtime + Compiler ，另外一个是 Runtime only 的，前者是包含编译代码的，会把编译的过程放在运行时作，后者是不包含编译代码的，须要借助 webpack 的vue-loader把模板编译render函数。无论使用哪一个版本，都有一个环节，就是将模板编译成render函数。

下面咱们分析下vue模板的编译过程，这也是vue源码实现中很是重要的一个模块。

vue模板的编译过程分为3个阶段：

第1步 解析（Parse）

const ast = parse(template.trim(), options)

将模板字符串解析生成 AST,这里的解析器是vue本身实现的，解析过程当中会使用正则表达式对模板顺序解析，当解析到开始标签、闭合标签、文本的时候都会有相对应的回调函数执行，来达到构造 AST 树的目的。

生成的AST 元素节点总共有 3 种类型，1 为普通元素， 2 为表达式，3为纯文本。

下面看一个例子：

<ul :class="bindCls" class="list" v-if="isShow">
    <li v-for="(item,index) in data" @click="clickItem(index)">{{item}}:{{index}}</li>
</ul>

上面模板解析生成的AST树以下：

ast = {
  'type': 1,
  'tag': 'ul',
  'attrsList': [],
  'attrsMap': {
    ':class': 'bindCls',
    'class': 'list',
    'v-if': 'isShow'
  },
  'if': 'isShow',
  'ifConditions': [{
    'exp': 'isShow',
    'block': // ul ast element
  }],
  'parent': undefined,
  'plain': false,
  'staticClass': 'list',
  'classBinding': 'bindCls',
  'children': [{
    'type': 1,
    'tag': 'li',
    'attrsList': [{
      'name': '@click',
      'value': 'clickItem(index)'
    }],
    'attrsMap': {
      '@click': 'clickItem(index)',
      'v-for': '(item,index) in data'
     },
    'parent': // ul ast element
    'plain': false,
    'events': {
      'click': {
        'value': 'clickItem(index)'
      }
    },
    'hasBindings': true,
    'for': 'data',
    'alias': 'item',
    'iterator1': 'index',
    'children': [
      'type': 2,
      'expression': '_s(item)+":"+_s(index)'
      'text': '{{item}}:{{index}}',
      'tokens': [
        {'@binding':'item'},
        ':',
        {'@binding':'index'}
      ]
    ]
  }]
}

第2步 优化语法树（Optimize）

optimize(ast, options)

vue模板中并非全部数据都是响应式的，有不少数据是首次渲染后就永远不会变化的，那么这部分数据生成的 DOM 也不会变化，咱们能够在patch的过程跳过对他们的比对。

此阶段会深度遍历生成的 AST树，检测它的每一颗子树是否是静态节点，若是是静态节点则它们生成 DOM 永远不须要改变，这对运行时对模板的更新起到极大的优化做用。

遍历过程当中，会对整个 AST 树中的每个 AST 元素节点标记static和staticRoot（递归该节点的全部children，一旦子节点有不是static的状况，则为false，不然为true）。

通过该阶段，上面例子中的ast会变成：

ast = {
  'type': 1,
  'tag': 'ul',
  'attrsList': [],
  'attrsMap': {
    ':class': 'bindCls',
    'class': 'list',
    'v-if': 'isShow'
  },
  'if': 'isShow',
  'ifConditions': [{
    'exp': 'isShow',
    'block': // ul ast element
  }],
  'parent': undefined,
  'plain': false,
  'staticClass': 'list',
  'classBinding': 'bindCls',
  'static': false,
  'staticRoot': false,
  'children': [{
    'type': 1,
    'tag': 'li',
    'attrsList': [{
      'name': '@click',
      'value': 'clickItem(index)'
    }],
    'attrsMap': {
      '@click': 'clickItem(index)',
      'v-for': '(item,index) in data'
     },
    'parent': // ul ast element
    'plain': false,
    'events': {
      'click': {
        'value': 'clickItem(index)'
      }
    },
    'hasBindings': true,
    'for': 'data',
    'alias': 'item',
    'iterator1': 'index',
    'static': false,
    'staticRoot': false,
    'children': [
      'type': 2,
      'expression': '_s(item)+":"+_s(index)'
      'text': '{{item}}:{{index}}',
      'tokens': [
        {'@binding':'item'},
        ':',
        {'@binding':'index'}
      ],
      'static': false
    ]
  }]
}

第3步 生成代码

const code = generate(ast, options)

经过generate方法，将ast生成render函数：

with(this){
  return (isShow) ?
    _c('ul', {
        staticClass: "list",
        class: bindCls
      },
      _l((data), function(item, index) {
        return _c('li', {
          on: {
            "click": function($event) {
              clickItem(index)
            }
          }
        },
        [_v(_s(item) + ":" + _s(index))])
      })
    ) : _e()
}

Prettier实现原理

经过上面对babel实现原理和vue模板的编译原理能够看出，他们的实现有不少相同之处，都是先将源码解析成AST树，而后对AST树就行处理，最后生成想要的东西。

Prettier的实现一样是这样，首先依然是将代码解析生成AST树，而后是对AST遍历，调整长句，整理空格，括号等，最后输出代码，这里就不赘述了。

小结

咱们分析了Babel原理、vue模板编译过程、Prettier原理，这里咱们简单总结一下。

若是把源码比做一个机器，那么分词过程就是将这台机器拆分红一个个零件，语义分析过程就是分析每一个零件的位置以及做用，而后根据须要对零件进行加工处理，最后再组装成一个新的机器。

AST还能作什么

那么工做中咱们能使用AST作些什么呢？！

这里就要发挥想象了，看看咱们平常工做中有什么需求是能够经过AST开发个工具来解决。

好比，能够经过AST能够将代码自动转成流程图；

或者根据自定义的注释规范，经过工具自动生成文档；

或是经过工具自动生成骨架屏文件。

你还有什么好想法呢？

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