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AST、Babel、依赖

Babel

Babel 的原理

Babel 转换 JS 代码可以分成以下三个大步骤：

  1. parse: 把代码 code 变成 AST
  2. traverse: 遍历 AST 进行修改
  3. generate: 把 AST 变成代码 code2

即，code --(1)-> ast --(2)-> ast2 --(3)-> code2

一个简单的示例：手动把 let 变成 var

let_to_var.ts 将 code 中的 let 全部变成 var

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import { parse } from "@babel/parser"
import traverse from "@babel/traverse"
import generate from "@babel/generator"

const code = `let a = 'let'; let b = 2`
const ast = parse(code, { sourceType: 'module' })
traverse(ast, {
  enter: item => {
    if(item.node.type === 'VariableDeclaration'){
      if(item.node.kind === 'let'){
        item.node.kind = 'var'
      }
    }
  }
})
const result = generate(ast, {}, code)
console.log(result.code)

执行命令 node -r ts-node/register let_to_var.ts，结果如下：

运行结果
运行结果

如果你想用 Chrome 查看 AST，可以添加 --inspect-brk 选项，node -r ts-node/register --inspect-brk let_to_var.ts。

为什么必须要用 AST

为什么必须要用 AST 来做一层转换，直接将 code 字符串中的 let 替换为 var 不就行了吗？

  • 你很难用正则表达式来替换，正则很容易把let a = 'let'变成var a = 'var'
  • 你需要识别每个单词的意思，才能做到只修改用于声明变量的 let
  • 而 AST 能明确地告诉你每个 let 的意思

自动把代码转为 ES5

上面的例子中，我们是手动的把 code 中的 let 转换为了 var，如何将这一操作自动化呢？

使用 @babel/core 和 @babel/preset-env 即可

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// to_es5.ts
import { parse } from "@babel/parser"
import * as babel from "@babel/core"

const code = `let a = 'let';let b = 2; const c = 3`
const ast = parse(code, { sourceType: 'module' })
// `babel.transformFromAstSync` 可以把 AST 变成 code2
const result1 = babel.transformFromAstSync(ast, code, {
  presets: ['@babel/preset-env']
})
console.log('\nresult1.code\n', result1.code)

// 如果图方便，可以用 babel.transformSync 直接把 code 变成 code2
const result2 = babel.transformSync(code, {
  presets: ['@babel/preset-env']
})
console.log('\nresult2.code\n', result2.code)

运行结果如下：

运行结果
运行结果

@babel/preset-env 内置了很多转换规则，比如把所有 ES6+ 代码转换为 ES5 代码的规则

代码不应该是字符串，而是应该放到文件中

上面的例子都是以字符串的形式，而在我们平时的开发中，代码都是分散在一个个的文件中的，此时就需要我们引入 Node 的文件模块。

在根目录下创建 test.js 文件

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// test.js
let a = 'let'
let b = 2
const c = 3

创建 file_to_es5.ts 文件

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// file_to_es5.ts
import { parse } from "@babel/parser"
import * as babel from "@babel/core"
import * as fs from 'fs'

const code = fs.readFileSync('./test.js').toString()
const ast = parse(code, { sourceType: 'module' })
const result = babel.transformFromAstSync(ast, code, {
  presets: ['@babel/preset-env']
})
fs.writeFileSync('./test.es5.js', result.code)

执行 node -r ts-node/register file_to_es5.ts，就会得到 test.es5.js 文件

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// test.es5.js
"use strict";

var a = 'let';
var b = 2;
var c = 3;

如何把 ./test.js 改为任意文件？

Babel 除了转换 JS 语法，还能做啥？

还可以用来分析 JS 文件的依赖关系（即答）

创建一个 project_1 目录，project_1 目录中有三个 JS 文件

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// project_1/a.js
const a = {
  value: 1,
}
export default a

// project_1/b.js
const b = {
  value: 2,
}
export default b

// project_1/index.js
import a from './a.js'
import b from './b.js'
console.log(a.value + b.value)
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// deps_1.ts
import { parse } from "@babel/parser"
import traverse from "@babel/traverse"
import { readFileSync } from 'fs'
import { resolve, relative, dirname } from 'path';

// 设置根目录
const projectRoot = resolve(__dirname, 'project_1')
// 类型声明
type DepRelation = { [key: string]: { deps: string[], code: string } }
// 初始化一个空的 depRelation，用于收集依赖
const depRelation: DepRelation = {}

// 将入口文件的绝对路径传入函数，如 D:\demo\fixture_1\index.js
collectCodeAndDeps(resolve(projectRoot, 'index.js'))

console.log(depRelation)
console.log('done')

function collectCodeAndDeps(filepath: string) {
  const key = getProjectPath(filepath) // 文件的项目路径，如 index.js
  // 获取文件内容，将内容放至 depRelation
  const code = readFileSync(filepath).toString()
  // 初始化 depRelation[key]
  depRelation[key] = { deps: [], code: code }
  // 将代码转为 AST
  const ast = parse(code, { sourceType: 'module' }) 
  // 分析文件依赖，将内容放至 depRelation
  traverse(ast, {
    enter: path => {
      if (path.node.type === 'ImportDeclaration') {
        // path.node.source.value 往往是一个相对路径，如 ./a.js，需要先把它转为一个绝对路径
        const depAbsolutePath = resolve(dirname(filepath), path.node.source.value)
        // 然后转为项目路径
        const depProjectPath = getProjectPath(depAbsolutePath)
        // 把依赖写进 depRelation
        depRelation[key].deps.push(depProjectPath)
      }
    }
  })
}
// 获取文件相对于根目录的相对路径
function getProjectPath(path: string) {
  return relative(projectRoot, path).replace(/\\/g, '/')
}

运行结果如下：

运行结果
运行结果

deps_1.ts 的思路

  1. 调用 collectCodeAndDeps('index.js')，代码中会有更多细节
  2. 先把 depRelation['index.js'] 初始化为 { deps: [], code: 'index.js的源码' }
  3. 然后把 index.js 源码 code 变成 AST
  4. 遍历 AST，看看 import 了哪些依赖，假设依赖了 a.js 和 b.js
  5. 把 a.js 和 b.js 写到 depRelation['index.js'].deps 里
  6. 最终得到的 depRelation 就收集了 index.js 的依赖

启发：用哈希表来存储文件依赖；哈希表是数据结构中的术语，在 JS 中一个对象就可以看作一个哈希表；这是计数排序的基本操作

升级：依赖的依赖

如何处理更深层的嵌套关系？

三层依赖关系

  • index -> a -> dir/a2 -> dir/dir_in_dir/a3
  • index -> b -> dir/b2 -> dir/dir_in_dir/b3
  • 文件我已经创建好了，放在 project_2 目录里了

思路

  • collectCodeAndDeps 太长了，缩写为 collect
  • 调用 collect(‘index.js’)
  • 发现依赖 ‘./a.js’ 于是调用 collect(‘a.js’)
  • 发现依赖 ‘./dir/a2.js’ 于是调用 collect(‘dir/a2.js’)
  • 发现依赖 ‘./dir_in_dir/a3.js’ 于是调用 collect(‘dir/dir_in_dir/a3.js’)
  • 没有更多依赖了，a.js 这条线结束，发现下一个依赖 ‘./b.js’
  • 以此类推，其实就是递归

给 collect 加递归

执行结果
执行结果

用递归来获取嵌套依赖

递归存在 call stack 溢出的风险，比如嵌套层数超过 20000 时，程序直接报错

再复杂一点：循环依赖

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// project_3/a.js
import b from './b.js'
const a = {
  value: b.value + 1,
}
export default a

// project_3/b.js
import a from './a.js'
const b = {
  value: a.value + 1,
}
export default b

// project_3/index.js
import a from './a.js'
import b from './b.js'
console.log(a.value + b.value)

依赖关系（project_3）

  • index -> a -> b
  • index -> b -> a

求值

  • a.value = b.value + 1
  • b.value = a.value + 1

运行代码

  • node -r ts-node/register deps_3.ts
  • 报错：调用栈 溢出了
  • 为什么：分析过程 a -> b -> a -> b -> a -> b -> … 把调用栈撑满了

不能循环依赖吗？

并不，我们需要一些小技巧

避免重复进入同一个文件

思路：

  • 一旦发现这个 key 已经在 keys 里了，就 return
  • 这样分析过程就不是 a -> b -> a -> b -> … 而是 a -> b -> return
  • 注意我们只需要分析依赖，不需要执行代码，所以这样是可行的
  • 由于我们的分析不需要执行代码，所以叫做静态分析
  • 但如果我们执行代码，就会发现还是出现了循环

执行 index.js

  • 发现报错：不能在 ‘a’ 初始化之前访问 a
  • 原因：执行过程 a -> b -> a 此处报错，因为 node 发现计算 a 的时候又要计算 a

结论

模块间可以循环依赖

  • a 依赖 b，b 依赖 a
  • a 依赖 b，b 依赖 c，c 依赖 a

但不能有逻辑漏洞

  • a.value = b.value + 1
  • b.value = a.value + 1

那能不能写出一个没有逻辑漏洞的循环依赖？当然可以。

合法的循环依赖（没有逻辑漏洞）

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// project_5/a.js
import b from './b.js'
const a = {
  value: 'a',
  getB: () => b.value + ' from a.js'
}
export default a

// project_5/b.js
import a from './a.js'
const b = {
  value: 'b',
  getA: () => a.value + ' from b.js'
}
export default b

// project_5/index.js
import a from './a.js'
import b from './b.js'
console.log(a.getB())
console.log(b.getA())
运行 index.js
运行 index.js

有的循环依赖有问题，有的循环依赖没有问题；所以最好别用循环依赖，以防万一

总结

AST 相关

  • parse: 把代码 code 变成 AST
  • traverse: 遍历 AST 进行修改
  • generate: 把 AST 变成代码 code2

工具

  • babel 可以把高级代码翻译为 ES5
  • @babel/parser
  • @babel/traverse
  • @babel/generator
  • @babel/core 包含前三者
  • @babel/preset-env 内置很多规则

代码技巧

  • 使用哈希表来存储数据
  • 通过检测 key 来避免重复

循环依赖

  • 有的循环依赖可以正常执行
  • 有的循环依赖不可以
  • 但都可以做静态分析
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(●'◡'●)ﾉ♥