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一口(很长的)气了解 babel

最近几年,如果你是一名前端开发者,如果你没有使用甚至听说过 babel,可能会被当做穿越者吧?

说到 babel,一连串名词会蹦出来:

  • babel-cli
  • babel-core
  • babel-runtime
  • babel-node
  • babel-polyfill
  • ...

这些都是 babel 吗?他们分别是做什么的?有区别吗?

babel 到底做了什么?怎么做的?

简单来说把 JavaScript 中 es2015/2016/2017/2046 的新语法转化为 es5,让低端运行环境(如浏览器和 node )能够认识并执行。本文以 babel 6.x 为基准进行讨论。最近 babel 出了 7.x,放在最后聊。

严格来说,babel 也可以转化为更低的规范。但以目前情况来说,es5 规范已经足以覆盖绝大部分浏览器,因此常规来说转到 es5 是一个安全且流行的做法。

如果你对 es5/es2015 等等也不了解的话,那你可能真的需要先补补课了。

使用方法

总共存在三种方式:

  1. 使用单体文件 (standalone script)
  2. 命令行 (cli)
  3. 构建工具的插件 (webpack 的 babel-loader, rollup 的 rollup-plugin-babel)。

其中后面两种比较常见。第二种多见于 package.json 中的 scripts 段落中的某条命令;第三种就直接集成到构建工具中。

这三种方式只有入口不同而已,调用的 babel 内核,处理方式都是一样的,所以我们先不纠结入口的问题。

运行方式和插件

babel 总共分为三个阶段:解析,转换,生成。

babel 本身不具有任何转化功能,它把转化的功能都分解到一个个 plugin 里面。因此当我们不配置任何插件时,经过 babel 的代码和输入是相同的。

插件总共分为两种:

  1. 当我们添加 语法插件 之后,在解析这一步就使得 babel 能够解析更多的语法。(顺带一提,babel 内部使用的解析类库叫做 babylon,并非 babel 自行开发)

举个简单的例子,当我们定义或者调用方法时,最后一个参数之后是不允许增加逗号的,如 callFoo(param1, param2,) 就是非法的。如果源码是这种写法,经过 babel 之后就会提示语法错误。

但最近的 JS 提案中已经允许了这种新的写法(让代码 diff 更加清晰)。为了避免 babel 报错,就需要增加语法插件 babel-plugin-syntax-trailing-function-commas

  1. 当我们添加 转译插件 之后,在转换这一步把源码转换并输出。这也是我们使用 babel 最本质的需求。

比起语法插件,转译插件其实更好理解,比如箭头函数 (a) => a 就会转化为 function (a) {return a}。完成这个工作的插件叫做 babel-plugin-transform-es2015-arrow-functions

同一类语法可能同时存在语法插件版本和转译插件版本。如果我们使用了转译插件,就不用再使用语法插件了。

配置文件

既然插件是 babel 的根本,那如何使用呢?总共分为 2 个步骤:

  1. 将插件的名字增加到配置文件中 (根目录下创建 .babelrc 或者 package.json 的 babel 里面,格式相同)
  2. 使用 npm install babel-plugin-xxx 进行安装

具体书写格式就不详述了。

preset

比如 es2015 是一套规范,包含大概十几二十个转译插件。如果每次要开发者一个个添加并安装,配置文件很长不说,npm install 的时间也会很长,更不谈我们可能还要同时使用其他规范呢。

为了解决这个问题,babel 还提供了一组插件的集合。因为常用,所以不必重复定义 & 安装。(单点和套餐的差别,套餐省下了巨多的时间和配置的精力)

preset 分为以下几种:

  1. 官方内容,目前包括 env, react, flow, minify 等。这里最重要的是 env,后面会详细介绍。

  2. stage-x,这里面包含的都是当年最新规范的草案,每年更新。

    这里面还细分为

    • Stage 0 - 稻草人: 只是一个想法,经过 TC39 成员提出即可。
    • Stage 1 - 提案: 初步尝试。
    • Stage 2 - 初稿: 完成初步规范。
    • Stage 3 - 候选: 完成规范和浏览器初步实现。
    • Stage 4 - 完成: 将被添加到下一年度发布。

    例如 syntax-dynamic-import 就是 stage-2 的内容,transform-object-rest-spread 就是 stage-3 的内容。

    此外,低一级的 stage 会包含所有高级 stage 的内容,例如 stage-1 会包含 stage-2, stage-3 的所有内容。

    stage-4 在下一年更新会直接放到 env 中,所以没有单独的 stage-4 可供使用。

  3. es201x, latest

    这些是已经纳入到标准规范的语法。例如 es2015 包含 arrow-functions,es2017 包含 syntax-trailing-function-commas。但因为 env 的出现,使得 es2016 和 es2017 都已经废弃。所以我们经常可以看到 es2015 被单独列出来,但极少看到其他两个。

    latest 是 env 的雏形,它是一个每年更新的 preset,目的是包含所有 es201x。但也是因为更加灵活的 env 的出现,已经废弃。

执行顺序

很简单的几条原则:

  • Plugin 会运行在 Preset 之前。
  • Plugin 会从前到后顺序执行。
  • Preset 的顺序则 刚好相反(从后向前)。

preset 的逆向顺序主要是为了保证向后兼容,因为大多数用户的编写顺序是 ['es2015', 'stage-0']。这样必须先执行 stage-0 才能确保 babel 不报错。因此我们编排 preset 的时候,也要注意顺序,其实只要按照规范的时间顺序列出即可。

插件和 preset 的配置项

简略情况下,插件和 preset 只要列出字符串格式的名字即可。但如果某个 preset 或者插件需要一些配置项(或者说参数),就需要把自己先变成数组。第一个元素依然是字符串,表示自己的名字;第二个元素是一个对象,即配置对象。

最需要配置的当属 env,如下:

"presets": [
    // 带了配置项,自己变成数组
    [
        // 第一个元素依然是名字
        "env",
        // 第二个元素是对象,列出配置项
        {
          "module": false
        }
    ],

    // 不带配置项,直接列出名字
    "stage-2"
]
复制代码

env (重点)

因为 env 最为常用也最重要,所以我们有必要重点关注。

env 的核心目的是通过配置得知目标环境的特点,然后只做必要的转换。例如目标浏览器支持 es2015,那么 es2015 这个 preset 其实是不需要的,于是代码就可以小一点(一般转化后的代码总是更长),构建时间也可以缩短一些。

如果不写任何配置项,env 等价于 latest,也等价于 es2015 + es2016 + es2017 三个相加(不包含 stage-x 中的插件)。env 包含的插件列表维护在这里

下面列出几种比较常用的配置方法:

{
  "presets": [
    ["env", {
      "targets": {
        "browsers": ["last 2 versions", "safari >= 7"]
      }
    }]
  ]
}
复制代码

如上配置将考虑所有浏览器的最新2个版本(safari大于等于7.0的版本)的特性,将必要的代码进行转换。而这些版本已有的功能就不进行转化了。这里的语法可以参考 browserslist

{
  "presets": [
    ["env", {
      "targets": {
        "node": "6.10"
      }
    }]
  ]
}
复制代码

如上配置将目标设置为 nodejs,并且支持 6.10 及以上的版本。也可以使用 node: 'current' 来支持最新稳定版本。例如箭头函数在 nodejs 6 及以上将不被转化,但如果是 nodejs 0.12 就会被转化了。

另外一个有用的配置项是 modules。它的取值可以是 amd, umd, systemjs, commonjsfalse。这可以让 babel 以特定的模块化格式来输出代码。如果选择 false 就不进行模块化处理。

其他配套工具

以上讨论了 babel 的核心处理机制和配置方法等,不论任何入口调用 babel 都走这一套。但文章开头提的那一堆 babel-* 还是让人一头雾水。实际上这些 babel-* 大多是不同的入口(方式)来使用 babel,下面来简单介绍一下。

babel-cli

顾名思义,cli 就是命令行工具。安装了 babel-cli 就能够在命令行中使用 babel 命令来编译文件。

在开发 npm package 时经常会使用如下模式:

  • babel-cli 安装为 devDependencies
  • 在 package.json 中添加 scripts (比如 prepublish),使用 babel 命令编译文件
  • npm publish

这样既可以使用较新规范的 JS 语法编写源码,同时又能支持旧版环境。因为项目可能不太大,用不到构建工具 (webpack 或者 rollup),于是在发布之前用 babel-cli 进行处理。

babel-node

babel-nodebabel-cli 的一部分,它不需要单独安装。

它的作用是在 node 环境中,直接运行 es2015 的代码,而不需要额外进行转码。例如我们有一个 js 文件以 es2015 的语法进行编写(如使用了箭头函数)。我们可以直接使用 babel-node es2015.js 进行执行,而不用再进行转码了。

可以说:babel-node = babel-polyfill + babel-register。那这两位又是谁呢?

babel-register

babel-register 模块改写 require 命令,为它加上一个钩子。此后,每当使用 require 加载 .js.jsx.es.es6 后缀名的文件,就会先用 babel 进行转码。

使用时,必须首先加载 require('babel-register')

需要注意的是,babel-register 只会对 require 命令加载的文件转码,而 不会对当前文件转码

另外,由于它是实时转码,所以 只适合在开发环境使用

babel-polyfill

babel 默认只转换 js 语法,而不转换新的 API,比如 Iterator、Generator、Set、Maps、Proxy、Reflect、Symbol、Promise 等全局对象,以及一些定义在全局对象上的方法(比如 Object.assign)都不会转码。

举例来说,es2015 在 Array 对象上新增了 Array.from 方法。babel 就不会转码这个方法。如果想让这个方法运行,必须使用 babel-polyfill。(内部集成了 core-jsregenerator)

使用时,在所有代码运行之前增加 require('babel-polyfill')。或者更常规的操作是在 webpack.config.js 中将 babel-polyfill 作为第一个 entry。因此必须把 babel-polyfill 作为 dependencies 而不是 devDependencies

babel-polyfill 主要有两个缺点:

  1. 使用 babel-polyfill 会导致打出来的包非常大,因为 babel-polyfill 是一个整体,把所有方法都加到原型链上。比如我们只使用了 Array.from,但它把 Object.defineProperty 也给加上了,这就是一种浪费了。这个问题可以通过单独使用 core-js 的某个类库来解决,core-js 都是分开的。

  2. babel-polyfill 会污染全局变量,给很多类的原型链上都作了修改,如果我们开发的也是一个类库供其他开发者使用,这种情况就会变得非常不可控。

因此在实际使用中,如果我们无法忍受这两个缺点(尤其是第二个),通常我们会倾向于使用 babel-plugin-transform-runtime

但如果代码中包含高版本 js 中类型的实例方法 (例如 [1,2,3].includes(1)),这还是要使用 polyfill。

babel-runtime 和 babel-plugin-transform-runtime (重点)

我们时常在项目中看到 .babelrc 中使用 babel-plugin-transform-runtime,而 package.json 中的 dependencies (注意不是 devDependencies) 又包含了 babel-runtime,那这两个是不是成套使用的呢?他们又起什么作用呢?

先说 babel-plugin-transform-runtime

babel 会转换 js 语法,之前已经提过了。以 async/await 举例,如果不使用这个 plugin (即默认情况),转换后的代码大概是:

// babel 添加一个方法,把 async 转化为 generator
function _asyncToGenerator(fn) { return function () {....}} // 很长很长一段

// 具体使用处
var _ref = _asyncToGenerator(function* (arg1, arg2) {
  yield (0, something)(arg1, arg2);
});
复制代码

不用过于纠结具体的语法,只需看到,这个 _asyncToGenerator 在当前文件被定义,然后被使用了,以替换源代码的 await。但每个被转化的文件都会插入一段 _asyncToGenerator 这就导致重复和浪费了。

在使用了 babel-plugin-transform-runtime 了之后,转化后的代码会变成

// 从直接定义改为引用,这样就不会重复定义了。
var _asyncToGenerator2 = require('babel-runtime/helpers/asyncToGenerator');
var _asyncToGenerator3 = _interopRequireDefault(_asyncToGenerator2);

// 具体使用处是一样的
var _ref = _asyncToGenerator3(function* (arg1, arg2) {
  yield (0, something)(arg1, arg2);
});
复制代码

从定义方法改成引用,那重复定义就变成了重复引用,就不存在代码重复的问题了。

但在这里,我们也发现 babel-runtime 出场了,它就是这些方法的集合处,也因此,在使用 babel-plugin-transform-runtime 的时候必须把 babel-runtime 当做依赖。

再说 babel-runtime,它内部集成了

  1. core-js: 转换一些内置类 (Promise, Symbols等等) 和静态方法 (Array.from 等)。绝大部分转换是这里做的。自动引入。

  2. regenerator: 作为 core-js 的拾遗补漏,主要是 generator/yieldasync/await 两组的支持。当代码中有使用 generators/async 时自动引入。

  3. helpers, 如上面的 asyncToGenerator 就是其中之一,其他还有如 jsx, classCallCheck 等等,可以查看 babel-helpers。在代码中有内置的 helpers 使用时(如上面的第一段代码)移除定义,并插入引用(于是就变成了第二段代码)。

babel-plugin-transform-runtime 不支持 实例方法 (例如 [1,2,3].includes(1))

此外补充一点,把 helpers 抽离并统一起来,避免重复代码的工作还有一个 plugin 也能做,叫做 babel-plugin-external-helpers。但因为我们使用的 transform-runtime 已经包含了这个功能,因此不必重复使用。而且 babel 的作者们也已经开始讨论这两个插件过于类似,正在讨论在 babel 7 中把 external-helpers 删除,讨论在 issue#5699 中。

babel-loader

前面提过 babel 的三种使用方法,并且已经介绍过了 babel-cli。但一些大型的项目都会有构建工具 (如 webpack 或 rollup) 来进行代码构建和压缩 (uglify)。理论上来说,我们也可以对压缩后的代码进行 babel 处理,但那会非常慢。因此如果在 uglify 之前就加入 babel 处理,岂不完美?

所以就有了 babel 插入到构建工具内部这样的需求。以(我还算熟悉的) webpack 为例,webpack 有 loader 的概念,因此就出现了 babel-loader

babel-cli 一样,babel-loader 也会读取 .babelrc 或者 package.json 中的 babel 段作为自己的配置,之后的内核处理也是相同。唯一比 babel-cli 复杂的是,它需要和 webpack 交互,因此需要在 webpack 这边进行配置。比较常见的如下:

module: {
  rules: [
    {
      test: /\.js$/,
      exclude: /(node_modules|bower_components)/,
      loader: 'babel-loader'
    }
  ]
}
复制代码

如果想在这里传入 babel 的配置项,也可以把改成:

// loader: 'babel-loader' 改成如下:
use: {
  loader: 'babel-loader',
  options: {
    // 配置项在这里
  }
}
复制代码

这里的配置项优先级是最高的。但我认为放到单独的配置文件中更加清晰合理,可读性强一些。

小结一下

名称 作用 备注
babel-cli 允许命令行使用 babel 命令转译文件
babel-node 允许命令行使用 babel-node 直接转译+执行 node 文件 babel-cli 一同安装
babel-node = babel-polyfill + babel-register
babel-register 改写 require 命令,为其加载的文件进行转码,不对当前文件转码 只适用于开发环境
babel-polyfill 为所有 API 增加兼容方法 需要在所有代码之前 require,且体积比较大
babel-plugin-transform-runtime & babel-runtime 把帮助类方法从每次使用前定义改为统一 require,精简代码 babel-runtime 需要安装为依赖,而不是开发依赖
babel-loader 使用 webpack 时作为一个 loader 在代码混淆之前进行代码转换

Babel 7.x

最近 babel 发布了 7.0。因为上面部分都是针对 6.x 编写的,所以我们关注一下 7.0 带来的变化(核心机制方面没有变化,插件,preset,解析转译生成这些都没有变化)

我只挑选一些和开发者关系比较大的列在这里,省略的多数是针对某一个 plugin 的改动。完整的列表可以参考官网

preset 的变更:淘汰 es201x,删除 stage-x,强推 env (重点)

淘汰 es201x 的目的是把选择环境的工作交给 env 自动进行,而不需要开发者投入精力。凡是使用 es201x 的开发者,都应当使用 env 进行替换。但这里的淘汰 (原文 deprecated) 并不是删除,只是不推荐使用了,不好说 babel 8 就真的删了。

与之相比,stage-x 就没那么好运了,它们直接被删了。这是因为 babel 团队认为为这些 “不稳定的草案” 花费精力去更新 preset 相当浪费。stage-x 虽然删除了,但它包含的插件并没有删除(只是被更名了,可以看下面一节),我们依然可以显式地声明这些插件来获得等价的效果。完整列表

为了减少开发者替换配置文件的机械工作,babel 开发了一款 babel-upgrade工具,它会检测 babel 配置中的 stage-x 并且替换成对应的 plugins。除此之外它还有其他功能,我们一会儿再详细看。(总之目的就是让你更加平滑地迁移到 babel 7)

npm package 名称的变化 (重点)

这是 babel 7 的一个重大变化,把所有 babel-* 重命名为 @babel/*,例如:

  1. babel-cli 变成了 @babel/cli
  2. babel-preset-env 变成了 @babel/preset-env。进一步,还可以省略 preset 而简写为 @babel/env
  3. babel-plugin-transform-arrow-functions 变成了 @babel/plugin-transform-arrow-functions。和 preset 一样,plugin 也可以省略,于是简写为 @babel/transform-arrow-functions

这个变化不单单应用于 package.json 的依赖中,包括 .babelrc 的配置 (plugins, presets) 也要这么写,为了保持一致。例如

{
  "presets": [
-   "env"
+   "@babel/preset-env"
  ]
}
复制代码

顺带提一句,上面提过的 babel 解析语法的内核 babylon 现在重命名为 @babel/parser,看起来是被收编了。

上文提过的 stage-x 被删除了,它包含的插件虽然保留,但也被重命名了。babel 团队希望更明显地区分已经位于规范中的插件 (如 es2015 的 babel-plugin-transform-arrow-functions) 和仅仅位于草案中的插件 (如 stage-0 的 @babel/plugin-proposal-function-bind)。方式就是在名字中增加 proposal,所有包含在 stage-x 的转译插件都使用了这个前缀,语法插件不在其列。

最后,如果插件名称中包含了规范名称 (-es2015-, -es3- 之类的),一律删除。例如 babel-plugin-transform-es2015-classes 变成了 @babel/plugin-transform-classes。(这个插件我自己没有单独用过,惭愧)

不再支持低版本 node

babel 7.0 开始不再支持 nodejs 0.10, 0.12, 4, 5 这四个版本,相当于要求 nodejs >= 6 (当前 nodejs LTS 是 8,要求也不算太过分吧)。

这里的不再支持,指的是在这些低版本 node 环境中不能使用 babel 转译代码,但 babel 转译后的代码依然能在这些环境上运行,这点不要混淆。

only 和 ignore 匹配规则的变化

在 babel 6 时,ignore 选项如果包含 *.foo.js,实际上的含义 (转化为 glob) 是 ./**/*.foo.js,也就是当前目录 包括子目录 的所有 foo.js 结尾的文件。这可能和开发者常规的认识有悖。

于是在 babel 7,相同的表达式 *.foo.js 只作用于当前目录,不作用于子目录。如果依然想作用于子目录的,就要按照 glob 的完整规范书写为 ./**/*.foo.js 才可以。only 也是相同。

这个规则变化只作用于通配符,不作用于路径。所以 node_modules 依然包含所有它的子目录,而不单单只有一层。(否则全世界开发者都要爆炸)

@babel/node 从 @babel/cli 中独立了

和 babel 6 不同,如果要使用 @babel/node,就必须单独安装,并添加到依赖中。

babel-upgrade

在提到删除 stage-x 时候提过这个工具,它的目的是帮助用户自动化地从 babel 6 升级到 7。

这款升级工具的功能包括:(这里并不列出完整列表,只列出比较重要和常用的内容)

  1. package.json
  • 把依赖(和开发依赖)中所有的 babel-* 替换为 @babel/*
  • 把这些 @babel/* 依赖的版本更新为最新版 (例如 ^7.0.0)
  • 如果 scripts 中有使用 babel-node,自动添加 @babel/node 为开发依赖
  • 如果有 babel 配置项,检查其中的 pluginspresets,把短名 (env) 替换为完整的名字 (@babel/preset-env)
  1. .babelrc
  • 检查其中的 pluginspresets,把短名 (env) 替换为完整的名字 (@babel/preset-env)
  • 检查是否包含 preset-stage-x,如有替换为对应的插件并添加到 plugins

使用方式如下:

# 不安装到本地而是直接运行命令,npm 的新功能
npx babel-upgrade --write

# 或者常规方式
npm i babel-upgrade -g
babel-upgrade --write
复制代码

babel-upgrade 工具本身也还在开发中,还列出了许多 TODO 没有完成,因此之后的功能可能会更加丰富,例如上面提过的 ignore 的通配符转化等等。

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