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因为最近工作上有需要使用解析 JavaScript 的代码,大部分情况使用正则表达式匹配就可以处理,但是一旦依赖于代码上下文的内容时,正则或者简单的字符解析就很力不从心了,这个时候需要一个语言解析器来获取整一个 AST(abstract syntax tree)。
然后我找到了多个使用 JavaScript 编写的 JavaScript 解析器:
从提交记录来看,维护情况都蛮好的,ES 各种发展的特性都跟得上,我分别都简单了解了一下,聊聊他们的一些情况。
Esprima 是很经典的一个解析器,Acorn 在它之后诞生,都是几年前的事情了。按照 Acorn 作者的说法,当时造这个轮子更多只是好玩,速度可以和 Esprima 媲美,但是实现代码更少。其中比较关键的点是这两个解析器出来的 AST 结果(对,只是 AST,tokens 不一样)都是符合 规范(这是 Mozilla 的工程师给出的 SpiderMonkey 引擎输出的 JavaScript AST 的规范文档,也可以参考:)的,也就是得到的结果在很大部分上是兼容的。
现在很出名的 Webpack 解析代码时用的也是 Acorn。
至于 Uglify,很出名的一个 JavaScript 代码压缩器,其实它自带了一个代码解析器,也可以输出 AST,但是它的功能更多还是用于压缩代码,如果拿来解析代码感觉不够纯粹。
Shift 这个没做多少了解,只知道他定义了自己的一套 AST 规范。
Esprima 官网上有一个,我在 chrome 上跑的结果如下:
可见,Acorn 的性能很不错,而且还有一个 Estree 的规范呢(规范很重要,我个人觉得遵循通用的规范是代码复用的重要基础),所以我就直接选用 Acorn 来做代码解析了。
图中做性能对比的还有 Google 的 Traceur,它更多是一个 ES6 to ES5 的 compiler,于我们想要找的解析器定位不符。
下面进入正题,如何使用 Acorn 来解析 JavaScript。
API
解析器的 API 都是很简单的:
const ast = acorn.parse(code, options)复制代码
Acorn 的配置项蛮多的,里边还包括了一些事件可以设置回调函数。我们挑几个比较重要的讲下:
- ecmaVersion字面意义,很好理解,就是设置你要解析的 JavaScript 的 ECMA 版本。默认是 ES7。
- sourceType这个配置项有两个值:
module
和script
,默认是script
。主要是严格模式和import/export
的区别。ES6 中的模块是严格模式,也就是你无须添加use strict
。我们通常浏览器中使用的 script 是没有import/export
语法的。所以,选择了script
则出现import/export
会报错,可以使用严格模式声明,选择了module
,则不用严格模式声明,可以使用import/export
语法。 - locations默认值是
false
,设置为true
之后会在 AST 的节点中携带多一个loc
对象来表示当前的开始和结束的行数和列数。 - onComment传入一个回调函数,每当解析到代码中的注释时会触发,可以获取当年注释内容,参数列表是:
[block, text, start, end]
。block
表示是否是块注释,text
是注释内容,start
和end
是注释开始和结束的位置。
上边提及的 Espree 需要 Esprima 的
attachComment
的配置项,设置为 true 后,Esprima 会在代码解析结果的节点中携带注释相关信息(trailingComments
和leadingComments
)。Espree 则是利用 Acorn 的onComment
配置来实现这个 Esprima 特性的兼容。
解析器通常还会有一个获取词法分析结果的接口:
const tokens = [...acorn.tokenizer(code, options)]复制代码
tokenizer
方法的第二个参数也能够配置 locations
。
词法结果 token 和 Esprima 的结果数据结构上有一定的区别(Espree 又是做了这一层的兼容),有兴趣了解的可以看下 Esprima 的解析结果: 。
至于 Acorn 解析的 AST 和 token 的内容我们接下来详述。
Token
我找了半天,没找到关于 token 数据结构的详细介绍,只能自己动手来看一下了。
我用来测试解析的代码是:
import "hello.js"var a = 2;// testfunction name() { console.log(arguments); }复制代码
解析出来的 token 数组是一个个类似这样的对象:
Token { type: TokenType { label: 'import', keyword: 'import', beforeExpr: false, startsExpr: false, isLoop: false, isAssign: false, prefix: false, postfix: false, binop: null, updateContext: null }, value: 'import', start: 5, end: 11 },复制代码
看上去其实很好理解对不对,在 type
对应的对象中,label
表示当前标识的一个类型,keyword
就是关键词,像例子中的 import
,或者 function
之类的。
value
则是当前标识的值,start/end
分别是开始和结束的位置。
通常我们需要关注的就是 label/keyword/value
这些了。其他的详细可以参考源码:。
The Estree Spec
这一部分是重头戏,因为实际上我需要的还是解析出来的 AST。最原滋原味的内容来自于:,我只是阅读了之后的搬运工。
提供了标准文档的好处是,很多东西有迹可循,这里还有一个工具,用于把满足 Estree 标准的 AST 转换为 ESMAScript 代码:。
好吧,回到正题,我们先来看一下 ES5 的部分,可以在 这个页面测试各种代码的解析结果。
符合这个规范的解析出来的 AST 节点用 Node
对象来标识,Node
对象应该符合这样的接口:
interface Node { type: string; loc: SourceLocation | null;}复制代码
type
字段表示不同的节点类型,下边会再讲一下各个类型的情况,分别对应了 JavaScript 中的什么语法。
loc
字段表示源码的位置信息,如果没有相关信息的话为 null
,否则是一个对象,包含了开始和结束的位置。接口如下: interface SourceLocation { source: string | null; start: Position; end: Position;}复制代码
这里的 Position
对象包含了行和列的信息,行从 1 开始,列从 0 开始:
interface Position { line: number; // >= 1 column: number; // >= 0}复制代码
好了,基础部分就是这样,接下来看各种类型的节点,顺带温习一下 JavaScript 语法的一些东西吧。对于这里每一部分的内容,会简单谈一下,但不会展开(内容不少),对 JavaScript 了解的人很容易就明白的。
我觉得看完就像把 JavaScript 的基础语法整理了一遍。
Identifier
标识符,我觉得应该是这么叫的,就是我们写 JS 时自定义的名称,如变量名,函数名,属性名,都归为标识符。相应的接口是这样的:
interface Identifier <: Expression, Pattern { type: "Identifier"; name: string;}复制代码
一个标识符可能是一个表达式,或者是解构的模式(ES6 中的解构语法)。我们等会会看到 Expression
和 Pattern
相关的内容的。
Literal
字面量,这里不是指 []
或者 {}
这些,而是本身语义就代表了一个值的字面量,如 1
,“hello”
, true
这些,还有正则表达式(有一个扩展的 Node
来表示正则表达式),如 /\d?/
。我们看一下文档的定义:
interface Literal <: Expression { type: "Literal"; value: string | boolean | null | number | RegExp;}复制代码
value
这里即对应了字面量的值,我们可以看出字面量值的类型,字符串,布尔,数值,null
和正则。
RegExpLiteral
这个针对正则字面量的,为了更好地来解析正则表达式的内容,添加多一个 regex
字段,里边会包括正则本身,以及正则的 flags
。
interface RegExpLiteral <: Literal { regex: { pattern: string; flags: string; };}复制代码
Programs
一般这个是作为跟节点的,即代表了一棵完整的程序代码树。
interface Program <: Node { type: "Program"; body: [ Statement ];}复制代码
body
属性是一个数组,包含了多个 Statement
(即语句)节点。
Functions
函数声明或者函数表达式节点。
interface Function <: Node { id: Identifier | null; params: [ Pattern ]; body: BlockStatement;}复制代码
id
是函数名,params
属性是一个数组,表示函数的参数。body
是一个块语句。
有一个值得留意的点是,你在测试过程中,是不会找到 type: "Function"
的节点的,但是你可以找到 type: "FunctionDeclaration"
和 type: "FunctionExpression"
,因为函数要么以声明语句出现,要么以函数表达式出现,都是节点类型的组合类型,后边会再提及 FunctionDeclaration
和 FunctionExpression
的相关内容。
这让人感觉这个文档规划得蛮细致的,函数名,参数和函数块是属于函数部分的内容,而声明或者表达式则有它自己需要的东西。
Statement
语句节点没什么特别的,它只是一个节点,一种区分,但是语句有很多种,下边会详述。
interface Statement <: Node { }复制代码
ExpressionStatement
表达式语句节点,a = a + 1
或者 a++
里边会有一个 expression
属性指向一个表达式节点对象(后边会提及表达式)。
interface ExpressionStatement <: Statement { type: "ExpressionStatement"; expression: Expression;}复制代码
BlockStatement
块语句节点,举个例子:if (...) { // 这里是块语句的内容 }
,块里边可以包含多个其他的语句,所以有一个 body
属性,是一个数组,表示了块里边的多个语句。
interface BlockStatement <: Statement { type: "BlockStatement"; body: [ Statement ];}复制代码
EmptyStatement
一个空的语句节点,没有执行任何有用的代码,例如一个单独的分号 ;
interface EmptyStatement <: Statement { type: "EmptyStatement";}复制代码
DebuggerStatement
debugger
,就是表示这个,没有其他了。
interface DebuggerStatement <: Statement { type: "DebuggerStatement";}复制代码
WithStatement
with
语句节点,里边有两个特别的属性,object
表示 with
要使用的那个对象(可以是一个表达式),body
则是对应 with
后边要执行的语句,一般会是一个块语句。
interface WithStatement <: Statement { type: "WithStatement"; object: Expression; body: Statement;}复制代码
下边是控制流的语句:
ReturnStatement
返回语句节点,argument
属性是一个表达式,代表返回的内容。
interface ReturnStatement <: Statement { type: "ReturnStatement"; argument: Expression | null;}复制代码
LabeledStatement
label
语句,平时可能会比较少接触到,举个例子:
loop: for(let i = 0; i < len; i++) { // ... for (let j = 0; j < min; j++) { // ... break loop; }}复制代码
这里的 loop
就是一个 label
了,我们可以在循环嵌套中使用 break loop
来指定跳出哪个循环。所以这里的 label
语句指的就是 loop: ...
这个。
一个 label
语句节点会有两个属性,一个 label
属性表示 label
的名称,另外一个 body
属性指向对应的语句,通常是一个循环语句或者 switch
语句。
interface LabeledStatement <: Statement { type: "LabeledStatement"; label: Identifier; body: Statement;}复制代码
BreakStatement
break
语句节点,会有一个 label
属性表示需要的 label
名称,当不需要 label
的时候(通常都不需要),便是 null
。
interface BreakStatement <: Statement { type: "BreakStatement"; label: Identifier | null;}复制代码
ContinueStatement
continue
语句节点,和 break
类似。
interface ContinueStatement <: Statement { type: "ContinueStatement"; label: Identifier | null;}复制代码
下边是条件语句:
IfStatement
if
语句节点,很常见,会带有三个属性,test
属性表示 if (...)
括号中的表达式。
consequent
属性是表示条件为 true
时的执行语句,通常会是一个块语句。
alternate
属性则是用来表示 else
后跟随的语句节点,通常也会是块语句,但也可以又是一个 if
语句节点,即类似这样的结构:
if (a) { //... } else if (b) { // ... }
。alternate
当然也可以为 null
。 interface IfStatement <: Statement { type: "IfStatement"; test: Expression; consequent: Statement; alternate: Statement | null;}复制代码
SwitchStatement
switch
语句节点,有两个属性,discriminant
属性表示 switch
语句后紧随的表达式,通常会是一个变量,cases
属性是一个 case
节点的数组,用来表示各个 case
语句。
interface SwitchStatement <: Statement { type: "SwitchStatement"; discriminant: Expression; cases: [ SwitchCase ];}复制代码
SwitchCase
switch
的 case
节点。test
属性代表这个 case
的判断表达式,consequent
则是这个 case
的执行语句。
当 test
属性是 null
时,则是表示 default
这个 case
节点。
interface SwitchCase <: Node { type: "SwitchCase"; test: Expression | null; consequent: [ Statement ];}复制代码
下边是异常相关的语句:
ThrowStatement
throw
语句节点,argument
属性用以表示 throw
后边紧跟的表达式。
interface ThrowStatement <: Statement { type: "ThrowStatement"; argument: Expression;}复制代码
TryStatement
try
语句节点,block
属性表示 try
的执行语句,通常是一个块语句。
hanlder
属性是指 catch
节点,finalizer
是指 finally
语句节点,当 hanlder
为 null
时,finalizer
必须是一个块语句节点。
interface TryStatement <: Statement { type: "TryStatement"; block: BlockStatement; handler: CatchClause | null; finalizer: BlockStatement | null;}复制代码
CatchClause
catch
节点,param
用以表示 catch
后的参数,body
则表示 catch
后的执行语句,通常是一个块语句。
interface CatchClause <: Node { type: "CatchClause"; param: Pattern; body: BlockStatement;}复制代码
下边是循环语句:
WhileStatement
while
语句节点,test
表示括号中的表达式,body
是表示要循环执行的语句。
interface WhileStatement <: Statement { type: "WhileStatement"; test: Expression; body: Statement;}复制代码
DoWhileStatement
do/while
语句节点,和 while
语句类似。
interface DoWhileStatement <: Statement { type: "DoWhileStatement"; body: Statement; test: Expression;}复制代码
ForStatement
for
循环语句节点,属性 init/test/update
分别表示了 for
语句括号中的三个表达式,初始化值,循环判断条件,每次循环执行的变量更新语句(init
可以是变量声明或者表达式)。这三个属性都可以为 null
,即 for(;;){}
。
body
属性用以表示要循环执行的语句。 interface ForStatement <: Statement { type: "ForStatement"; init: VariableDeclaration | Expression | null; test: Expression | null; update: Expression | null; body: Statement;}复制代码
ForInStatement
for/in
语句节点,left
和 right
属性分别表示在 in
关键词左右的语句(左侧可以是一个变量声明或者表达式)。body
依旧是表示要循环执行的语句。
interface ForInStatement <: Statement { type: "ForInStatement"; left: VariableDeclaration | Pattern; right: Expression; body: Statement;}复制代码
Declarations
声明语句节点,同样也是语句,只是一个类型的细化。下边会介绍各种声明语句类型。
interface Declaration <: Statement { }复制代码
FunctionDeclaration
函数声明,和之前提到的 Function 不同的是,id
不能为 null
。
interface FunctionDeclaration <: Function, Declaration { type: "FunctionDeclaration"; id: Identifier;}复制代码
VariableDeclaration
变量声明,kind
属性表示是什么类型的声明,因为 ES6 引入了 const/let
。
declarations
表示声明的多个描述,因为我们可以这样:let a = 1, b = 2;
。 interface VariableDeclaration <: Declaration { type: "VariableDeclaration"; declarations: [ VariableDeclarator ]; kind: "var";}复制代码
VariableDeclarator
变量声明的描述,id
表示变量名称节点,init
表示初始值的表达式,可以为 null
。
interface VariableDeclarator <: Node { type: "VariableDeclarator"; id: Pattern; init: Expression | null;}复制代码
Expressions
表达式节点。
interface Expression <: Node { }复制代码
ThisExpression
表示 this
。
interface ThisExpression <: Expression { type: "ThisExpression";}复制代码
ArrayExpression
数组表达式节点,elements
属性是一个数组,表示数组的多个元素,每一个元素都是一个表达式节点。
interface ArrayExpression <: Expression { type: "ArrayExpression"; elements: [ Expression | null ];}复制代码
ObjectExpression
对象表达式节点,property
属性是一个数组,表示对象的每一个键值对,每一个元素都是一个属性节点。
interface ObjectExpression <: Expression { type: "ObjectExpression"; properties: [ Property ];}复制代码
Property
对象表达式中的属性节点。key
表示键,value
表示值,由于 ES5 语法中有 get/set
的存在,所以有一个 kind
属性,用来表示是普通的初始化,或者是 get/set
。
interface Property <: Node { type: "Property"; key: Literal | Identifier; value: Expression; kind: "init" | "get" | "set";}复制代码
FunctionExpression
函数表达式节点。
interface FunctionExpression <: Function, Expression { type: "FunctionExpression";}复制代码
下边是一元运算符相关的表达式部分:
UnaryExpression
一元运算表达式节点(++/--
是 update 运算符,不在这个范畴内),operator
表示运算符,prefix
表示是否为前缀运算符。argument
是要执行运算的表达式。
interface UnaryExpression <: Expression { type: "UnaryExpression"; operator: UnaryOperator; prefix: boolean; argument: Expression;}复制代码
UnaryOperator
一元运算符,枚举类型,所有值如下:
enum UnaryOperator { "-" | "+" | "!" | "~" | "typeof" | "void" | "delete"}复制代码
UpdateExpression
update 运算表达式节点,即 ++/--
,和一元运算符类似,只是 operator
指向的节点对象类型不同,这里是 update 运算符。
interface UpdateExpression <: Expression { type: "UpdateExpression"; operator: UpdateOperator; argument: Expression; prefix: boolean;}复制代码
UpdateOperator
update 运算符,值为 ++
或 --
,配合 update 表达式节点的 prefix
属性来表示前后。
enum UpdateOperator { "++" | "--"}复制代码
下边是二元运算符相关的表达式部分:
BinaryExpression
二元运算表达式节点,left
和 right
表示运算符左右的两个表达式,operator
表示一个二元运算符。
interface BinaryExpression <: Expression { type: "BinaryExpression"; operator: BinaryOperator; left: Expression; right: Expression;}复制代码
BinaryOperator
二元运算符,所有值如下:
enum BinaryOperator { "==" | "!=" | "===" | "!==" | "<" | "<=" | ">" | ">=" | "<<" | ">>" | ">>>" | "+" | "-" | "*" | "/" | "%" | "|" | "^" | "&" | "in" | "instanceof"}复制代码
AssignmentExpression
赋值表达式节点,operator
属性表示一个赋值运算符,left
和 right
是赋值运算符左右的表达式。
interface AssignmentExpression <: Expression { type: "AssignmentExpression"; operator: AssignmentOperator; left: Pattern | Expression; right: Expression;}复制代码
AssignmentOperator
赋值运算符,所有值如下:(常用的并不多)
enum AssignmentOperator { "=" | "+=" | "-=" | "*=" | "/=" | "%=" | "<<=" | ">>=" | ">>>=" | "|=" | "^=" | "&="}复制代码
LogicalExpression
逻辑运算表达式节点,和赋值或者二元运算类型,只不过 operator
是逻辑运算符类型。
interface LogicalExpression <: Expression { type: "LogicalExpression"; operator: LogicalOperator; left: Expression; right: Expression;}复制代码
LogicalOperator
逻辑运算符,两种值,即与或。
enum LogicalOperator { "||" | "&&"}复制代码
MemberExpression
成员表达式节点,即表示引用对象成员的语句,object
是引用对象的表达式节点,property
是表示属性名称,computed
如果为 false
,是表示 .
来引用成员,property
应该为一个 Identifier
节点,如果 computed
属性为 true
,则是 []
来进行引用,即 property
是一个 Expression
节点,名称是表达式的结果值。
interface MemberExpression <: Expression, Pattern { type: "MemberExpression"; object: Expression; property: Expression; computed: boolean;}复制代码
下边是其他的一些表达式:
ConditionalExpression
条件表达式,通常我们称之为三元运算表达式,即 boolean ? true : false
。属性参考条件语句。
interface ConditionalExpression <: Expression { type: "ConditionalExpression"; test: Expression; alternate: Expression; consequent: Expression;}复制代码
CallExpression
函数调用表达式,即表示了 func(1, 2)
这一类型的语句。callee
属性是一个表达式节点,表示函数,arguments
是一个数组,元素是表达式节点,表示函数参数列表。
interface CallExpression <: Expression { type: "CallExpression"; callee: Expression; arguments: [ Expression ];}复制代码
NewExpression
new
表达式。
interface NewExpression <: CallExpression { type: "NewExpression";}复制代码
SequenceExpression
这个就是逗号运算符构建的表达式(不知道确切的名称),expressions
属性为一个数组,即表示构成整个表达式,被逗号分割的多个表达式。
interface SequenceExpression <: Expression { type: "SequenceExpression"; expressions: [ Expression ];}复制代码
Patterns
模式,主要在 ES6 的解构赋值中有意义,在 ES5 中,可以理解为和 Identifier
差不多的东西。
interface Pattern <: Node { }复制代码
这一部分的内容比较多,但都可以举一反三,写这个的时候我就当把 JavaScript 语法再复习一遍。这个文档还有 ES2015,ES2016,ES2017 相关的内容,涉及的东西也蛮多,但是理解了上边的这一些,然后从语法层面去思考这个文档,其他的内容也就很好理解了,这里略去,有需要请参阅:。
Plugins
回到我们的主角,Acorn,提供了一种扩展的方式来编写相关的插件:。
我们可以使用插件来扩展解析器,来解析更多的一些语法,如 .jsx
语法,有兴趣的看看这个插件:。
官方表示 Acorn 的插件是用于方便扩展解析器,但是需要对 Acorn 内部的运行极致比较了解,扩展的方式会在原本的基础上重新定义一些方法。这里不展开讲了,如果我需要插件的话,会再写文章聊聊这个东西。
Examples
现在我们来看一下如何应用这个解析器,例如我们需要用来解析出一个符合 CommonJS 规范的模块依赖了哪些模块,我们可以用 Acorn 来解析 require
这个函数的调用,然后取出调用时的传入参数,便可以获取依赖的模块。
下边是示例代码:
// 遍历所有节点的函数function walkNode(node, callback) { callback(node) // 有 type 字段的我们认为是一个节点 Object.keys(node).forEach((key) => { const item = node[key] if (Array.isArray(item)) { item.forEach((sub) => { sub.type && walkNode(sub, callback) }) } item && item.type && walkNode(item, callback) })}function parseDependencies(str) { const ast = acorn.parse(str, { ranges: true }) const resource = [] // 依赖列表 // 从根节点开始 walkNode(ast, (node) => { const callee = node.callee const args = node.arguments // require 我们认为是一个函数调用,并且函数名为 require,参数只有一个,且必须是字面量 if ( node.type === 'CallExpression' && callee.type === 'Identifier' && callee.name === 'require' && args.length === 1 && args[0].type === 'Literal' ) { const args = node.arguments // 获取依赖的相关信息 resource.push({ string: str.substring(node.range[0], node.range[1]), path: args[0].value, start: node.range[0], end: node.range[1] }) } }) return resource}复制代码
这只是简单的一个情况的处理,但是已经给我们呈现了如何使用解析器,Webpack 则在这个的基础上做了更多的东西,包括 var r = require; r('a')
或者 require.async('a')
等的处理。
AST 这个东西对于前端来说,我们无时无刻不在享受着它带来的成果(模块构建,代码压缩,代码混淆),所以了解一下总归有好处。
有问题欢迎讨论。