这样入门 js 抽象语法树(AST)，从此我来到了一个新世界

发表于 3年以前 | 总阅读数：413 次

契机

最近在搭建一个开源的项目环境时，我需要打一个 ES 模块的包，以便开发者可以直接通过 npm 就能安装并使用，但是这个项目注定了会有样式，而且我希望打出的包的文件目录和我开发目录是一致的，似乎 Rollup 是一个不错的选择，但是我（自虐般地）选择了 Typescript 自带的编译器 tsc ，然后我就开始我的填坑之旅～

tsc 遇到的坑

在使用 tsc 编译我的代码时，对我目前来说，有三个基本的坑，下面我会对它们进行简单的阐述，在此之前看下即将被编译的目录结构。

|-- src
  |-- assets
    |-- test.png
  |-- util
    |-- classnames.ts
  |-- index.tsx
  |-- index.scss

简化引用路径问题

首先我是在 tsconfig.json 中写了简化引用路径配置的，比如针对以上目录，我是这样：

{
  "compilerOptions": {
    "baseUrl": "./",
    "paths": {
      "@Src/*": ["src/*"],
      "@Utils/*": ["src/utils/*"],
      "@Assets/*": ["src/assets/*"]
    }
  }
}

那么无论我层级多深时，我要是想引用 util 或 assets 里面的文件模块、资源就会特别方便，比如我在 index.tsx 文件中这样引入：编译前：

import classNames from "@Utils/classnames";
import testPNG from "@Assets/test.png";

编译后（预期）：

import classNames from "./util/classnames";
import testPNG from "./assets/test.png";

然而实际编译后的结果令我大失所望， tsc 既然连这个都不支持转译！！它编译之后的代码还是老样子，于是我就去找官网查，发现也没有这个相关的配置项，于是跑到外网查了下发现有人是和我遇到了相同的问题的，它提供了一个解决方案就是，使用这个插件 tscpaths[1] 并在编译后多加一段 npm 命令即可：

"scripts": {
  "build": "tsc -p tsconfig.json && tscpaths -p tsconfig.json -s src -o dist,
},

当执行到这个命令时：

tscpaths -p tsconfig.json -s src -o dist

这个插件会去遍历每一个我们已经由 tsc 编译之后的 .js 文件，将我们简化的引用路径转为相对路径，大功告成～

静态资源未打包问题

如上所示，如果我在 index.tsx 文件中引入一个放在 assets 的图片资源：

import testPNG from "@Assets/test.png";

在经过 tsc 编译之后，而且在使用我们的命令行工具之后，我们的引用路径是对了，但是一看打包出来的目录中，是不会出现 assets 这个资源文件夹的，其实这也正常，毕竟 tsc 也仅仅是个 Typescript 的编译器，要实现其它的打包功能，要靠自己动手！解决问题的办法就是使用 copyfiles[2] 命令行工具，它和上面我们介绍的插件一样，都是在 tsc 编译之后，做一些额外操作达到我们想要的目的。就像它的名字一样，它就是拿来复制文件的～我们在 npm scripts 下的 build 命令后面再加上这个：

copyfiles -f src/assets/* dist/assets

这样就能把资源文件夹复制到打包之后的文件目录下了。

引入样式文件后缀名问题

我们做一个项目时在所难免会用到 sass 或 less ，本项目就选择了 sass ，我在 index.tsx 中引入样式文件方式如下：

import "./index.scss";

但是在 tsc 编译为 .js 文件之后，打开 index.js 发现引入的样式后缀还是 .scss 。作为给别的开发者使用的包，一定是要引入 .css 文件的格式的，你不可能确定别人用的都是 sass ，所以我又去网上找解决方案，发现很少有人提这个问题，而且也没有找到可以用的插件什么的。就在一筹莫展之时，我突然想到，卧槽，这不就是类似于上面提到的 tscpaths 这个工具吗，也是在文件内做字符串替换，太像了！于是我赶紧下载了它的源码，看了下大概是使用 node 读取了 tsconfig.json 中 bathUrl 和 paths 配置，以及用户自定义的入口、出口路径来找到 .js 文件，分析成相对路径之后再正则匹配到对应的引用路径去替换掉！立马有了思路准备实践，突然想到全局正则匹配做替换的局限性，比如在开发者代码中也写了与引用一样的代码（这种情况基本不可能发生，但是仍要考虑），那不是把人家的逻辑代码都改了吗？比如以下代码：

import React from "react";
import "./index.scss";

const Tool = () => {
  return (
    <div>
      <p>You should import style file like this:</p>
      <p>import './index.scss'</p>
    </div>
  );
};

怎么办，你做全局替换，是会替换掉别人逻辑源代码的。。当然，可以写更好的查找算法（或正则）来精确替换，但是无形中考虑的情况就非常多了；我们有没有更好的实现方式呢？这时候我想到了抽象语法树(AST)。注意 ⚠️：另外要说一下， tsc 也不会编译 .scss 文件的，它需要 node-sass 来将每个 .scss 文件编译到对应打包目录，在 tsc 编译之后，再执行以下命令即可：

"build-css": "node-sass -r src -o dist",

AST 是什么？

如果你了解或者使用过 ESLint 、Babel 及 Webpack 这类工具，那么恭喜你，你已经对 AST 的强大之处有了最直观的了解了，比如 ESLint 是怎么修复你的代码的呢？看下面不太严谨的图：不严谨的语言描述就是，eslint 将当前的 js 代码解析成了一个抽象语法树，在这棵树上做了一些修整，比如剪掉一条树枝，就是去除代码中多出的空格 space ；比如修整了一条树枝，就是 var 转换为 const 等。修整完之后再转换为我们的 js 代码！这个树中的每条“枝”都代表了 js 代码中的某个字段的描述对象，比如以下简单的代码：

const a = 1;

我们先自己定制一套简单的转换为 AST 语法规则，可以这样表示上面这行代码：

{
  "type": "VariableDeclaration",
  "kind": "const",
  "declarations": [
    {
      "type": "VariableDeclarator",
      "id": {
        "type": "Identifier",
        "name": "a"
      },
      "init": {
        "type": "Literal",
        "value": 1,
        "raw": "1"
      }
    }
  ]
}

是的，这就是一颗简易的抽象语法树了，就这么简单，它只是一种特殊的对象结构来表示我们的 js 代码而已，如果我们有一个手段，能拿到表示 1 这个值的节点，并将 init.value 改为 2 ，再将该语法树转换为 js 源码，那就能得到：

const a = 2;

那么上面说的“转换”规则是不用我们自己去写的，随着 JavaScript 语言的发展，由一些大佬创建的项目 ESTree[3] 用于更新 AST 规则，目前已成为社区标准。然后社区中一些其它项目比如 ESlint 和 Babel 就会使用 ESTree 或在此基础上做一些修改，然后衍生出自己的一套规则，并制作相应的转换工具，暴露出一些 API 给开发者使用。

搭配工具

因为生成的 AST 结构上看起来是特别繁杂的，如果没有好用工具或文档，学习时或写代码时会很困扰，那么接下来就给大家介绍三个利器。

在线调试工具 AST Explorer

这是一个非常棒的网站，只需要将你现在的 js 代码输入进去，即可查看转换后的 AST 结构。

有了这个网站你就能实时地去查看解析之后的 AST 是什么样子的，以及它们的类型是什么，这在之后写代码去对 AST 做修改特别有用！因为你可以明确自己想要修改的地方是哪里。比如上图中，我们想要修改 1 为 2 ，我们通过某个工具去找到这个 AST 中的 type 为 Literal 这个节点，将其 value 设为 2 ，再转换为 js 代码就实现了这个需求。类似的工具是很多的，我们就选用 Facebook 官方的开源工具：jscodeshift[4]

AST 转换工具 jscodeshift

jscodeshift 是基于 recast[5] 封装的一个库，相比于 recast 不友好的 api 设计，jscodeshift 将其封装并暴露出对 js 开发者来说更为友好的 api，让我们在操作修改 AST 的时候更加方便。我建议大家先知道这个工具就行，具体的 api 使用我下面会跟大家挑几个典型的说一说，有个具体的印象就行，说实话，这个库的文档写的并不好，也不适合初学者阅读，特别是英语还不好的人。当你使用过它的一些 api 后有了直观的感觉，再去阅读也不迟～

AST 类型大全 @babel/types

这是一本 AST 类型词典，如果我们想要生成一些新的代码，也就是要生成一些新的节点，按照语法规则，你必须将你要添加的节点类型按照规范传入，比如 const 的类型就为 type: VariableDeclaration ，当然了， type 只是一个节点的一个属性而已，还有其他的，你都可以在这里面查阅到。下面是常用的节点类型含义对照表，更多的类型大家可以细看 @babel/types[6]：

类型名称	中文译名	描述
Program	程序主体	整段代码的主体
VariableDeclaration	变量声明	声明变量，比如 let const var
FunctionDeclaration	函数声明	声明函数，比如 function
ExpressionStatement	表达式语句	通常为调用一个函数，比如 console.log(1)
BlockStatement	块语句	包裹在 {} 内的语句，比如 if (true) { console.log(1) }
BreakStatement	中断语句	通常指 break
ContinueStatement	持续语句	通常指 continue
ReturnStatement	返回语句	通常指 return
SwitchStatement	Switch 语句	通常指 switch
IfStatement	If 控制流语句	通常指 if (true) {} else {}
Identifier	标识符	标识，比如声明变量语句中 const a = 1 中的 a
ArrayExpression	数组表达式	通常指一个数组，比如 [1, 2, 3]
StringLiteral	字符型字面量	通常指字符串类型的字面量，比如 const a = '1' 中的 '1'
NumericLiteral	数字型字面量	通常指数字类型的字面量，比如 const a = 1 中的 1
ImportDeclaration	引入声明	声明引入，比如 import

AST 节点的增删改查

上面说到了 jscodeshift 的 api 设计的是比较友好的，那么我们就以一个树的增删改查来简单地带大家了解一下，不过在这之前需要先搭建一个简单的开发环境。

开发环境

第一步：创建一个项目文件夹

mkdir ast-demo
cd ast-demo

第二步：项目初始化

npm init -y

第三步：安装 jscodeshift

npm install jscodeshift --save

第四步：新建 4 个 js 文件，分别对应增删该查。

touch create.js delete.js update.js find.js

第五步：在做以下事例时，请大家打开 AST Explorer[7] ，把要转换的 value 都复制进来看看它的树结构，以便更好地理解。

查找节点

find.js ：

const jf = require("jscodeshift");

const value = `
import React from 'react';
import { Button } from 'antd';
`;

const root = jf(value);
root
  .find(jf.ImportDeclaration, { source: { value: "antd" } })
  .forEach((path) => {
    console.log(path.node.source.value);
  });

在控制台执行以下命令：

node find.js

然后你就能看到控制台打印了 antd 。在此说明一下，上面代码中定义的 value 字符串就是我们要操作的文本内容，实际应用中我们一般都是读取文件，然后做处理。在上面的 .find 函数中，第一个参数为要查找的类型，第二个参数为查询条件，如果你将上面的 value 复制到 AST Explorer[8] 上看看，你就知道这个查询条件为什么是这种结构了。

修改节点

update.js ：

const jf = require("jscodeshift");

const value = `
import React from 'react';
import { Button, Input } from 'antd';
`;

const root = jf(value);
root
  .find(jf.ImportDeclaration, { source: { value: "antd" } })
  .forEach((path) => {
    const { specifiers } = path.node;
    specifiers.forEach((spec) => {
      if (spec.imported.name === "Button") {
        spec.imported.name = "Select";
      }
    });
  });

console.log(root.toSource());

上面的代码目的是将从 antd 引入的 Button 改为 Input ，为了很精确地定位在这一行，我们先通过 ImportDeclaration 和条件参数去找到，在向内找到 Button 这个节点，简单的判断之后就可以做修改了。你能看到最后一行我们执行了 toSource() ，该方法就是将 AST 转回为我们的源码，控制台打印如下：

import React from "react";
import { Select, Input } from "antd"; // 可以看到 Button 已被精确地替换为了 Select

增加节点

create.js ：

const jf = require("jscodeshift");

const value = `
import React from 'react';
import { Button, Input } from 'antd';
`;

const root = jf(value);
root
  .find(jf.ImportDeclaration, { source: { value: "antd" } })
  .forEach((path) => {
    const { specifiers } = path.node;
    specifiers.push(jf.importSpecifier(jf.identifier("Select")));
  });

console.log(root.toSource());

上面代码首先仍然是找到 antd 那行，然后在 specifiers 这个数组的最后一位添加一个新的节点，表现在转换后的 js 代码上就是，新增了一个 Select 的引入：

import React from "react";
import { Button, Input, Select } from "antd"; // 可以看到引入了 Select

删除节点

delete.js ：

const jf = require("jscodeshift");

const value = `
import React from 'react';
import { Button, Input } from 'antd';
`;

const root = jf(value);
root
  .find(jf.ImportDeclaration, { source: { value: "antd" } })
  .forEach((path) => {
    jf(path).replaceWith("");
  });

console.log(root.toSource());

删除引入 antd 一整行，就是这么简单。

实战解析

技术为需求服务。

明确需求

在对 jscodeshift 有了初步了解之后，我们接下来做一个命令行工具来解决我在上面提出的“引入样式文件后缀名问题”，接下来会简单使用到 commander[11] ，它使 nodejs 命令行接口变得更简单～我再次明确下我目前的需求：**由 tsc 编译之后的目录，比如 dist ，我要将里面生成的所有 js 文件中关于样式文件的引入，比如 import './style.scss' ，全部转换成以 .css 为后缀的方式。**该命令行工具我给它命名为：tsccss。

搭建环境

就像上面一样，我们先初始化项目，因为演示为主，所以我们就不使用 Typescript 了，就写原生 nodejs 原生模块写法，如果对项目要求较高的，也可以加上 ESLint 、 Prettier 等规范代码的工具，如果大家有兴趣，可以前往我在 github 上已经写好了的这个命令行工具 tsccss[12] ，可以做个参考。好的，现在我们一气呵成，按下面步骤来：

# 创建项目目录
mkdir tsccss
cd tsccss

# 初始化
npm init -y

# 安装依赖包
npm i commander globby jscodeshift --save

# 创建入口文件
mkdir src
cd src
touch index.js

现在目录如下：

|-- node_modules
|-- src
  |-- index.js
|-- package.json

接下来在 package.json 中找个位置加入以下代码：

{
  "main": "src/index.js",
  "bin": {
    "tsccss": "src/index.js"
  },
  "files": ["src"]
}

其中 bin 字段很重要，在其他开发者下载了你这个包之后，人家在 tsccss xxxxxx 时就会以 node 执行后面配置的文件，即 src/index.js ，当然，我们的 index.js 还要在最顶部加上这行代码：

#! /usr/bin/env node

这句代码解决了不同的用户 node 路径不同的问题，可以让系统动态的去查找 node 来执行你的脚本文件。

使用 commander

直接在 index.js 中加入以下代码：

const { program } = require("commander");

program.version("0.0.1").option("-o, --out <path>", "output root path");

program.on("--help", () => {
  console.log(`
  You can add the following commands to npm scripts:
 ------------------------------------------------------
  "compile": "tsccss -o dist"
 ------------------------------------------------------
`);
});

program.parse(process.argv);

const { out } = program.opts();
console.log(out);

if (!out) {
  throw new Error("--out must be specified");
}

接下来在项目根目录下，执行以下控制台命令：

node src/index.js -o dist

你会发现控制台打印了 dist ，是的，就是 -o dist 的作用，简单介绍下 version 和 option 。

version

作用：定义命令程序的版本号； 用法示例：.version('0.0.1', '-v, --version') ； 参数解析：

第一个参数，版本号 <必须>；
第二个参数，自定义标志 <可省略>，默认为 -V 和 --version。

option

作用：用于定义命令选项； 用法示例：.option('-n, --name ', 'edit your name', 'vortesnail')； 参数解析：

第一个参数，自定义标志 <必须>，分为长短标识，中间用逗号、竖线或者空格分割；（标志后面可跟参数，可以用 <> 或者 [] 修饰，前者意为必须参数，后者意为可选参数）
第二个参数，选项描述 <省略不报错>，在使用 --help 命令时显示标志描述；
第三个参数，选项参数默认值，可选。

所以大家还可以试试这两个命令：

node src/index.js --version
node src/index.js --help

读取 dist 下 js 文件

dist 目录是假定我们要去做样式文件后缀名替换的文件根目录，现在需要使用 globby 工具自动读取该目录下的所有 js 文件路径，在顶部需要引入两个函数：

const { resolve } = require("path");
const { sync } = require("globby");

然后在下面继续追加代码：

const outRoot = resolve(process.cwd(), out);

console.log(`tsccss --out ${outRoot}`);

// Read output files
const files = sync(`${outRoot}/**/!(*.d).{ts,tsx,js,jsx}`, {
  dot: true,
}).map((x) => resolve(x));
console.log(files);

files 即 dist 目录下所有 js 文件路径，我们故意在该目录下新建几个任意的 js 文件，再执行下 node src/index.js -o dist ，看看控制台是不是正确打印出了这些文件的绝对路径。

编写替换方法

因为有了前面的增删改查的铺垫，其实现在这一步已经很简单了，思路就是：

找到所有类型为 ImportDeclaration 的节点；
运用正则判断该节点的 source.value 是否以 .scss 或 .less 结尾；
若正则匹配到了，我们就运用正则的一些用法将其后缀替换为 .css 。

就这么简单，我们直接引入 jscodeshift ：

const jscodeshift = require("jscodeshift");

然后追加以下代码：

function transToCSS(str) {
  const jf = jscodeshift;
  const root = jf(str);
  root.find(jf.ImportDeclaration).forEach((path) => {
    let value = "";
    if (path && path.node && path.node.source) {
      value = path.node.source.value;
    }
    const regex = /(scss|less)('|"|`)?$/i;
    if (value && regex.test(value.toString())) {
      path.node.source.value = value
        .toString()
        .replace(regex, (_res, _$1, $2) => ($2 ? `css${$2}` : "css"));
    }
  });

  return root.toSource();
}

可以看到，该方法直接返回了转换后的 js 代码，是可以直接写入源文件的内容。

读写文件

拿到文件路径 files 后，需要 node 原生模块 fs 来帮助我们读写文件，这部分代码很简单，思路就是：读 js 文件，将文件内容转换为 AST 做节点值替换，再转为 js 代码，最后写回该文件，就 OK 了。

const { readFileSync, writeFileSync } = require("fs");

// ...

const filesLen = files.length;
for (let i = 0; i < filesLen; i += 1) {
  const file = files[i];
  const content = readFileSync(file, "utf-8");
  const resContent = transToCSS(content);
  writeFileSync(file, resContent, "utf8");
}

现在你到 dist 目录下的 index1.js 、 index2.js 文件中，随便输入以下内容，以便查看效果：

import "style.scss";
import "style.less";
import "style.css";

然后最后一次执行我们的命令：

node src/index.js -o dist

再看刚才的 index1.js 或 index2.js ，是不是全部正确替换了：

import "style.css";
import "style.css";
import "style.css";

舒服了～上面的代码还是可以优化很多地方的，比如大家还可以写一些额外的代码来统计替换的位置、数量、文件修改数量等，这些都可以在控制台打印出来，在别人使用时也能得到较好的反馈～甚至替换的正则方法也可以再做改进，看大家的了！

最后想说的

虽然上面的实战是非常简单的一种 AST 用法，但是这篇文章的主要作用就是能带大家入门，利用这种思维去解决工作或学习中遇到的一些问题，在我看来，有了对某方法的事物认知之后，你的解决问题的方式就会无形之中多了一种。其实技术在某种程度来说并不是最重要的，重要的是对技术的认知。毕竟，你不知道某个东西，利用它的想法都不会产生，但是你知道了，无论技术实现再难，也总是可以攻克的！最后感谢大家能认真读到这里，文章中有错误的地方，欢迎探讨。