前言
既然标题说了是深入Babel，那我们就不说Babel各种用法了，什么babel-core，babel-runtime，babel-loader……如果你想了解这一部分内容，这类文章很多，推荐最近看到的一篇：，可以说是相当详实完备了。
言归正传，这篇文章主要是去了解一下Babel是怎么工作的，Babel插件是怎么工作的，以及怎么去写Babel插件，相信你看完之后一定会有一些收获。
那我们开始吧！
抽象语法树（AST）
要了解Babel的工作原理，那首先需要了解抽象语法树，因为Babel插件就是作用于抽象语法树。首先我们编写的代码在编译阶段解析成抽象语法树（AST），然后经过一系列的遍历和转换，然后再将转换后的抽象语法树生成为常规的js代码。下面这幅图()可以表示Babel的工作流程：
function add(x, y) { return x + y;}add(1, 2);复制代码 然后将代码解析成抽象语法树（），表示成JSON形式如下：
{ "type": "Program", "start": 0, "end": 52, "body": [ { "type": "FunctionDeclaration", "start": 0, "end": 40, "id": { "type": "Identifier", "start": 9, "end": 12, "name": "add" }, "expression": false, "generator": false, "params": [ { "type": "Identifier", "start": 13, "end": 14, "name": "x" }, { "type": "Identifier", "start": 16, "end": 17, "name": "y" } ], "body": { "type": "BlockStatement", "start": 19, "end": 40, "body": [ { "type": "ReturnStatement", "start": 25, "end": 38, "argument": { "type": "BinaryExpression", "start": 32, "end": 37, "left": { "type": "Identifier", "start": 32, "end": 33, "name": "x" }, "operator": "+", "right": { "type": "Identifier", "start": 36, "end": 37, "name": "y" } } } ] } }, { "type": "ExpressionStatement", "start": 42, "end": 52, "expression": { "type": "CallExpression", "start": 42, "end": 51, "callee": { "type": "Identifier", "start": 42, "end": 45, "name": "add" }, "arguments": [ { "type": "Literal", "start": 46, "end": 47, "value": 1, "raw": "1" }, { "type": "Literal", "start": 49, "end": 50, "value": 2, "raw": "2" } ] } } ], "sourceType": "module"}复制代码 这里你会发现抽象语法树中不同层级有着相似的结构，比如：
{ "type": "Program", "start": 0, "end": 52, "body": [...]}复制代码 { "type": "FunctionDeclaration", "start": 0, "end": 40, "id": {...}, "body": {...}}复制代码 { "type": "BlockStatement", "start": 19, "end": 40, "body": [...]}复制代码 像这样的结构叫做节点（Node）。一个AST是由多个或单个这样的节点组成，节点内部可以有多个这样的子节点，构成一颗语法树，这样就可以描述用于静态分析的程序语法。
节点中的type字段表示节点的类型，比如上述AST中的"Program"、"FunctionDeclaration"、"ExpressionStatement"等等，当然每种节点类型会有一些附加的属性用于进一步描述该节点类型。
Babel的工作流程
上面那幅图已经描述了Babel的工作流程，下面我们再详细描述一下。Babel 的三个主要处理步骤分别是： 解析（parse），转换（transform），生成（generate）。
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解析
将代码解析成抽象语法树（AST），每个js引擎（比如Chrome浏览器中的V8引擎）都有自己的AST解析器，而Babel是通过实现的。在解析过程中有两个阶段：词法分析和语法分析，词法分析阶段把字符串形式的代码转换为令牌（tokens）流，令牌类似于AST中节点；而语法分析阶段则会把一个令牌流转换成 AST的形式，同时这个阶段会把令牌中的信息转换成AST的表述结构。
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转换
在这个阶段，Babel接受得到AST并通过babel-traverse对其进行深度优先遍历，在此过程中对节点进行添加、更新及移除操作。这部分也是Babel插件介入工作的部分。
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生成
将经过转换的AST通过babel-generator再转换成js代码，过程就是深度优先遍历整个AST，然后构建可以表示转换后代码的字符串。
这部分更详细的可以查看。而值得注意的是，babel的插件有两种，一种是语法插件，这类插件是在解析阶段辅助解析器（Babylon）工作；另一类插件是转译插件，这类插件是在转换阶段参与进行代码的转译工作，这也是我们使用babel最常见也最本质的需求。这篇文章主要关注的也是babel的转译插件。
为了了解Babel在遍历时处理AST的具体过程，我们还需要了解下面几个重要知识点。
Visitor
当Babel处理一个节点时，是以访问者的形式获取节点信息，并进行相关操作，这种方式是通过一个visitor对象来完成的，在visitor对象中定义了对于各种节点的访问函数，这样就可以针对不同的节点做出不同的处理。我们编写的Babel插件其实也是通过定义一个实例化visitor对象处理一系列的AST节点来完成我们对代码的修改操作。举个栗子：
我们想要处理代码中用来加载模块的import命令语句
import { Ajax } from '../lib/utils';复制代码 那么我们的Babel插件就需要定义这样的一个visitor对象：
visitor: { Program: { enter(path, state) { console.log('start processing this module...'); }, exit(path, state) { console.log('end processing this module!'); } }, ImportDeclaration (path, state) { console.log('processing ImportDeclaration...'); // do something } }复制代码 当把这个插件用于遍历中时，每当处理到一个import语句，即ImportDeclaration节点时，都会自动调用ImportDeclaration()方法，这个方法中定义了处理import语句的具体操作。ImportDeclaration()都是在进入ImportDeclaration节点时调用的，我们也可以让插件在退出节点时调用方法进行处理。
visitor: { ImportDeclaration: { enter(path, state) { console.log('start processing ImportDeclaration...'); // do something }, exit(path, state) { console.log('end processing ImportDeclaration!'); // do something } }, }复制代码 当进入ImportDeclaration节点时调用enter()方法，退出ImportDeclaration节点时调用exit()方法。上面的Program节点（Program节点可以通俗地解释为一个模块节点）也是一样的道理。值得注意的是，AST的遍历采用深度优先遍历，所以上述import代码块的AST遍历的过程如下：
─ Program.enter() ─ ImportDeclaration.enter() ─ ImportDeclaration.exit()─ Program.exit() 复制代码
所以当创建访问者时你实际上有两次机会来访问一个节点。
ps: 有关AST中各种节点类型的定义可以查看Babylon手册：
Path
从上面的visitor对象中，可以看到每次访问节点方法时，都会传入一个path参数，这个path参数中包含了节点的信息以及节点和所在的位置，以供对特定节点进行操作。具体来说Path 是表示两个节点之间连接的对象。这个对象不仅包含了当前节点的信息，也有当前节点的父节点的信息，同时也包含了添加、更新、移动和删除节点有关的其他很多方法。具体地，Path对象包含的属性和方法主要如下：
── 属性 - node 当前节点 - parent 父节点 - parentPath 父path - scope 作用域 - context 上下文 - ...── 方法 - get 当前节点 - findParent 向父节点搜寻节点 - getSibling 获取兄弟节点 - replaceWith 用AST节点替换该节点 - replaceWithMultiple 用多个AST节点替换该节点 - insertBefore 在节点前插入节点 - insertAfter 在节点后插入节点 - remove 删除节点 - ...复制代码
具体的可以查看。
这里我们继续上面的例子，看看path参数的node属性包含哪些信息：
visitor: { ImportDeclaration (path, state) { console.log(path.node); // do something } }复制代码 打印结果如下：
Node { type: 'ImportDeclaration', start: 5, end: 41, loc: SourceLocation { start: Position { line: 2, column: 4 }, end: Position { line: 2, column: 40 } }, specifiers: [ Node { type: 'ImportSpecifier', start: 14, end: 18, loc: [SourceLocation], imported: [Node], local: [Node] } ], source: Node { type: 'StringLiteral', start: 26, end: 40, loc: SourceLocation { start: [Position], end: [Position] }, extra: { rawValue: '../lib/utils', raw: '\'../lib/utils\'' }, value: '../lib/utils' }}复制代码 可以发现除了type、start、end、loc这些常规字段，ImportDeclaration节点还有specifiers和source这两个特殊字段，specifiers表示import导入的变量组成的节点数组，source表示导出模块的来源节点。这里再说一下specifier中的imported和local字段，imported表示从导出模块导出的变量，local表示导入后当前模块的变量，还是有点费解，我们把import命令语句修改一下：
import { Ajax as ajax } from '../lib/utils';复制代码 然后继续打印specifiers第一个元素的local和imported字段：
Node { type: 'Identifier', start: 22, end: 26, loc: SourceLocation { start: Position { line: 2, column: 21 }, end: Position { line: 2, column: 25 }, identifierName: 'ajax' }, name: 'ajax' }Node { type: 'Identifier', start: 14, end: 18, loc: SourceLocation { start: Position { line: 2, column: 13 }, end: Position { line: 2, column: 17 }, identifierName: 'Ajax' }, name: 'Ajax' }复制代码 这样就很明显了。如果不使用as关键字，那么imported和local就是表示同一个变量的节点了。
State
State是visitor对象中每次访问节点方法时传入的第二个参数。如果看Babel手册里的解释，可能还是有点困惑，简单来说，state就是一系列状态的集合，包含诸如当前plugin的信息、plugin传入的配置参数信息，甚至当前节点的path信息也能获取到，当然也可以把babel插件处理过程中的自定义状态存储到state对象中。
Scopes（作用域）
这里的作用域其实跟js说的作用域是一个道理，也就是说babel在处理AST时也需要考虑作用域的问题，比如函数内外的同名变量需要区分开来，这里直接拿Babel手册里的一个例子解释一下。考虑下列代码：
function square(n) { return n * n;}复制代码 我们来写一个把 n 重命名为 x 的visitor。
visitor: { FunctionDeclaration(path) { const param = path.node.params[0]; paramName = param.name; param.name = "x"; }, Identifier(path) { if (path.node.name === paramName) { path.node.name = "x"; } } }复制代码 对上面的例子代码这段访问者代码也许能工作，但它很容易被打破：
function square(n) { return n * n;}var n = 1;复制代码 上面的visitor会把函数square外的n变量替换成x，这显然不是我们期望的。更好的处理方式是使用递归，把一个访问者放进另外一个访问者里面。
visitor: { FunctionDeclaration(path) { const updateParamNameVisitor = { Identifier(path) { if (path.node.name === this.paramName) { path.node.name = "x"; } } }; const param = path.node.params[0]; paramName = param.name; param.name = "x"; path.traverse(updateParamNameVisitor, { paramName }); }, }复制代码 到这里我们已经对Babel工作流程大概有了一些了解，下面我们再说一下Babel的工具集。
Babel的工具集
Babel 实际上是一组模块的集合，在上面介绍Babel工作流程中也都提到过。
“Babylon 是 Babel的解析器。最初是从Acorn项目fork出来的。Acorn非常快，易于使用，并且针对非标准特性(以及那些未来的标准特性) 设计了一个基于插件的架构。”。这里直接引用了手册里的说明，可以说Babylon定义了把代码解析成AST的一套规范。引用一个例子：
import * as babylon from "babylon";const code = `function square(n) { return n * n;}`;babylon.parse(code);// Node {// type: "File",// start: 0,// end: 38,// loc: SourceLocation {...},// program: Node {...},// comments: [],// tokens: [...]// }复制代码 babel-traverse用于维护操作AST的状态，定义了更新、添加和移除节点的操作方法。之前也说到，path参数里面的属性和方法都是在babel-traverse里面定义的。这里还是引用一个例子，将babel-traverse和Babylon一起使用来遍历和更新节点：
import * as babylon from "babylon";import traverse from "babel-traverse";const code = `function square(n) { return n * n;}`;const ast = babylon.parse(code);traverse(ast, { enter(path) { if ( path.node.type === "Identifier" && path.node.name === "n" ) { path.node.name = "x"; } }});复制代码 babel-types是一个强大的用于处理AST节点的工具库，“它包含了构造、验证以及变换AST节点的方法。该工具库包含考虑周到的工具方法，对编写处理AST逻辑非常有用。”这个工具库的具体的API可以参考Babel官网：
这里我们还是用import命令来演示一个例子，比如我们要判断import导入是什么类型的导入，这里先写出三种形式的导入：
import { Ajax } from '../lib/utils';import utils from '../lib/utils';import * as utils from '../lib/utils';复制代码 在AST中用于表示上面导入的三个变量的节点是不同的，分别叫做ImportSpecifier、ImportDefaultSpecifier和ImportNamespaceSpecifier。具体可以参考。 如果我们只对导入指定变量的import命令语句做处理，那么我们的babel插件就可以这样写：
function plugin () { return ({ types }) => ({ visitor: { ImportDeclaration (path, state) { const specifiers = path.node.specifiers; specifiers.forEach((specifier) => { if (!types.isImportDefaultSpecifier(specifier) && !types.isImportNamespaceSpecifier(specifier)) { // do something } }) } } }复制代码 到这里，关于Babel的原理差不多都讲完了，下面我们尝试写一个具体功能的Babel插件。
Babel插件实践
这里我们尝试实现这样一个功能：当使用UI组件库时，我们常常只会用到组件库中的部分组件，就像这样：
import { Select, Pagination } from 'xxx-ui';复制代码 但是这样却引入了整个组件库，那么打包的时候也会把整个组件库的代码打包进去，这显然是不太合理的，所以我们希望能够在打包的时候只打包我们需要的组件。
Let's do it!
首先我们需要告诉Babel怎么找到对应组件的路径，也就是说我们需要自定义一个规则告诉Babel根据指定名称加载对应组件，这里我们定义一个方法：
"customSourceFunc": componentName =>（`./xxx-ui/src/components/ui-base/${componentName}/${componentName}`）}复制代码 这个方法作为这个插件的配置参数，可以配置到.babelrc(准确来说是.babelrc.js)或者babel-loader里面。 接下来我们需要定义visitor对象，有了之前的铺垫，这里直接上代码：
visitor: { ImportDeclaration (path, { opts }) { const specifiers = path.node.specifiers; const source = path.node.source; // 判断传入的配置参数是否是数组形式 if (Array.isArray(opts)) { opts.forEach(opt => { assert(opt.libraryName, 'libraryName should be provided'); }); if (!opts.find(opt => opt.libraryName === source.value)) return; } else { assert(opts.libraryName, 'libraryName should be provided'); if (opts.libraryName !== source.value) return; } const opt = Array.isArray(opts) ? opts.find(opt => opt.libraryName === source.value) : opts; opt.camel2UnderlineComponentName = typeof opt.camel2UnderlineComponentName === 'undefined' ? false : opt.camel2UnderlineComponentName; opt.camel2DashComponentName = typeof opt.camel2DashComponentName === 'undefined' ? false : opt.camel2DashComponentName; if (!types.isImportDefaultSpecifier(specifiers[0]) && !types.isImportNamespaceSpecifier(specifiers[0])) { // 遍历specifiers生成转换后的ImportDeclaration节点数组 const declarations = specifiers.map((specifier) => { // 转换组件名称 const transformedSourceName = opt.camel2UnderlineComponentName ? camel2Underline(specifier.imported.name) : opt.camel2DashComponentName ? camel2Dash(specifier.imported.name) : specifier.imported.name; // 利用自定义的customSourceFunc生成绝对路径，然后创建新的ImportDeclaration节点 return types.ImportDeclaration([types.ImportDefaultSpecifier(specifier.local)], types.StringLiteral(opt.customSourceFunc(transformedSourceName))); }); // 将当前节点替换成新建的ImportDeclaration节点组 path.replaceWithMultiple(declarations); } }}复制代码 其中opts表示的就是之前在.babelrc.js或babel-loader中传入的配置参数，代码中的camel2UnderlineComponentName和camel2DashComponentName可以先不考虑，不过从字面上也能猜到是什么功能。这个visitor主要就是遍历模块内所有的ImportDeclaration节点，找出specifier为ImportSpecifier类型的节点，利用传入customSourceFunc得到其绝对路径的导入方式，然后替换原来的ImportDeclaration节点，这样就可以实现组件的按需加载了。
我们来测试一下效果，
const babel = require('babel-core');const types = require('babel-types');const plugin = require('./../lib/index.js');const visitor = plugin({types});const code = ` import { Select as MySelect, Pagination } from 'xxx-ui'; import * as UI from 'xxx-ui';`;const result = babel.transform(code, { plugins: [ [ visitor, { "libraryName": "xxx-ui", "camel2DashComponentName": true, "customSourceFunc": componentName =>（`./xxx-ui/src/components/ui-base/${componentName}/${componentName}`）} } ] ]});console.log(result.code);// import MySelect from './xxx-ui/src/components/ui-base/select/select';// import Pagination from './xxx-ui/src/components/ui-base/pagination/pagination';// import * as UI from 'xxx-ui';复制代码 这个Babel插件已发布到npm，插件地址：
有兴趣的也可以查看插件源码： 源码里面有测试例子，可以自己clone下来跑跑看，记得先build一下。
其实这个插件算是乞丐版的按需加载插件，ant-design的按需加载插件实现了更完备的方案，也对React做了特殊优化，后续有时间我会对这个插件做一次源码的分析。
差不多就是这样了。
以上。