本文概要
本文将通过以下几个方面对AST进行学习：
1. 为什么要了解AST，简要说明AST在开发中的重要性；
- 什么是AST，对AST有一个直观的认识；
- AST是如何生成的，分析将代码解析成AST的原理；
- AST的具体应用，通过解读babel原理、vue模板编译过程，Prettier实现原理，来分析AST在开发中的具体使用；
- AST还能做什么，结合工作，思考AST能为我们做些什么。
为什么要学习AST
AST（抽象语法树）在开发过程中扮演一个非常重要的角色，但是我们却很少去直接接触它。
无论是代码编译（babel），打包（webpack），代码压缩，css预处理，代码校验（eslint），代码美化（pretiier），Vue中对template的编译，这些的实现都离不开AST。
了解学习AST，能够帮助我们更好的对上面说的这些工具原理进行理解，同时，我们可以利用它去开发一些工具，来优化我们的开发流程，提高开发效率。
什么是AST
AST是对源代码的抽象语法结构的树状表现形式。
在不同的场景下，会有不同的解析器将源码解析成抽象语法树。
下面直观的看一下AST是什么样的。
代码：
let answer = 2 * 3;
对应的AST语法树：
{
"type": "Program",
"body": [
{
"type": "VariableDeclaration",
"declarations": [
{
"type": "VariableDeclarator",
"id": {
"type": "Identifier",
"name": "answer"
},
"init": {
"type": "BinaryExpression",
"operator": "*",
"left": {
"type": "Literal",
"value": 2,
"raw": "2"
},
"right": {
"type": "Literal",
"value": 3,
"raw": "3"
}
}
}
],
"kind": "let"
}
],
"sourceType": "script"
}
那么AST是如何生成的呢？
AST是如何生成的
AST是通过JS Parser （解析器），将js源码转化为抽象语法树，主要分为两步：
一、分词
将整个的代码字符串，分割成 语法单元数组（token）。
JS中的语法单元（token）指标识符（function，return），运算符，括号，数字，字符串等能解析的最小单元。主要有以下几种：
1. 标识符
没有被引号括起来的连续字符，可以包含字母、数字、_、$，其中数字不能作为开头。
标识符可能是var，return，function等关键字，也可能是true，false这样的内置常量，或是一个变量。具体是哪种语义，分词阶段不区分，只要正确拆分即可。
2. 数字
十六进制，十进制，八进制以及科学表达式等都是最小单元。
3. 运算符
+、-、 *、/ 等。
4. 字符串
对计算机而言，字符串只会参与计算和展示，具体里面细分没必要分析。
5. 注释
不管是行注释还是块注释，对于计算机来说并不关心其内容，所以可以作为不可再拆分的最小单元。
6. 空格
连续的空格，换行，缩进等，只要不在字符串中都没有实际的逻辑意义，所以连续的空格可以作为一个语法单元。
7. 其他
大括号，中括号，小括号，冒号 等等。
依然拿上面的代码作为例子，分词后生成的语法单元数组如下：
[
{
"type": "Keyword",
"value": "var",
"range": [
0,
3
]
},
{
"type": "Identifier",
"value": "answer",
"range": [
4,
10
]
},
{
"type": "Punctuator",
"value": "=",
"range": [
11,
12
]
},
{
"type": "Numeric",
"value": "2",
"range": [
13,
14
]
},
{
"type": "Punctuator",
"value": "*",
"range": [
15,
16
]
},
{
"type": "Numeric",
"value": "3",
"range": [
17,
18
]
},
{
"type": "Punctuator",
"value": ";",
"range": [
18,
19
]
}
]
二、语义分析
语义分析的目的是将分词得到的语法单元进行一个整体的组合，分析确定语法单元之间的关系。
简单来说，语义分析可以理解成对语句（statement）和表达式（expression）的识别。
1. 语句
一个具备边界的代码区域。相邻的两个语句之间从语法上讲互不影响。比如：var a = 1;if(xxx){xxx}
2. 表达式
指最终会有一个结果的一小段代码，它可以嵌入到另一个表达式中，且包含在表达式中。比如：a++，i > 0 && i< 6
语义分析是一个递归的过程，它会将分词分析出来的数组转化成树形的表达形式。同时，会验证语法，语法如果存在错误的话，会抛出语法错误。
AST的具体应用
文章一开始就说到了，babel，webpack，css预处理，eslint等都应用到了AST树，那么AST到底做了一个什么样的角色呢！？下面我们就来看一下。
首先看一下babel工作原理的实现。
babel实现原理
babel是一个javascript编译器，用来将es6语法编译成es5。
babel的工作可以分为3个阶段：
第1步 解析（Parse）
通过解析器babylon将代码解析成抽象语法树。
第2步 转换（TransForm）
通过 babel-traverse plugin 对抽象语法树进行深度优先遍历，遇到需要转换的，就直接在AST对象上对节点进行添加、更新及移除操作，比如遇到箭头函数，就转换成普通函数，最后得到新的AST树。
第3步 生成（Generate）
通过 babel-generator 将AST树生成es5代码。
vue模板编译过程
Vue 提供了 2 个版本，一个是 Runtime + Compiler ，另一个是 Runtime only 的，前者是包含编译代码的，会把编译的过程放在运行时做，后者是不包含编译代码的，需要借助 webpack 的vue-loader把模板编译render函数。不管使用哪个版本，都有一个环节，就是将模板编译成render函数。
下面我们分析下vue模板的编译过程，这也是vue源码实现中非常重要的一个模块。
vue模板的编译过程分为3个阶段：
第1步 解析（Parse）
const ast = parse(template.trim(), options)将模板字符串解析生成 AST,这里的解析器是vue自己实现的，解析过程中会使用正则表达式对模板顺序解析，当解析到开始标签、闭合标签、文本的时候都会有相对应的回调函数执行，来达到构造 AST 树的目的。
生成的AST 元素节点总共有 3 种类型，1 为普通元素， 2 为表达式，3为纯文本。
下面看一个例子：
- {{item}}:{{index}}
上面模板解析生成的AST树如下：
ast = {
'type': 1,
'tag': 'ul',
'attrsList': [],
'attrsMap': {
':class': 'bindCls',
'class': 'list',
'v-if': 'isShow'
},
'if': 'isShow',
'ifConditions': [{
'exp': 'isShow',
'block': // ul ast element
}],
'parent': undefined,
'plain': false,
'staticClass': 'list',
'classBinding': 'bindCls',
'children': [{
'type': 1,
'tag': 'li',
'attrsList': [{
'name': '@click',
'value': 'clickItem(index)'
}],
'attrsMap': {
'@click': 'clickItem(index)',
'v-for': '(item,index) in data'
},
'parent': // ul ast element
'plain': false,
'events': {
'click': {
'value': 'clickItem(index)'
}
},
'hasBindings': true,
'for': 'data',
'alias': 'item',
'iterator1': 'index',
'children': [
'type': 2,
'expression': '_s(item)+":"+_s(index)'
'text': '{{item}}:{{index}}',
'tokens': [
{'@binding':'item'},
':',
{'@binding':'index'}
]
]
}]
}第2步 优化语法树（Optimize）
optimize(ast, options)vue模板中并不是所有数据都是响应式的，有很多数据是首次渲染后就永远不会变化的，那么这部分数据生成的 DOM 也不会变化，我们可以在patch的过程跳过对他们的比对。
此阶段会深度遍历生成的 AST树，检测它的每一颗子树是不是静态节点，如果是静态节点则它们生成 DOM 永远不需要改变，这对运行时对模板的更新起到极大的优化作用。
遍历过程中，会对整个 AST 树中的每一个 AST 元素节点标记static和staticRoot（递归该节点的所有children，一旦子节点有不是static的情况，则为false，否则为true）。
经过该阶段，上面例子中的ast会变成：
ast = {
'type': 1,
'tag': 'ul',
'attrsList': [],
'attrsMap': {
':class': 'bindCls',
'class': 'list',
'v-if': 'isShow'
},
'if': 'isShow',
'ifConditions': [{
'exp': 'isShow',
'block': // ul ast element
}],
'parent': undefined,
'plain': false,
'staticClass': 'list',
'classBinding': 'bindCls',
'static': false,
'staticRoot': false,
'children': [{
'type': 1,
'tag': 'li',
'attrsList': [{
'name': '@click',
'value': 'clickItem(index)'
}],
'attrsMap': {
'@click': 'clickItem(index)',
'v-for': '(item,index) in data'
},
'parent': // ul ast element
'plain': false,
'events': {
'click': {
'value': 'clickItem(index)'
}
},
'hasBindings': true,
'for': 'data',
'alias': 'item',
'iterator1': 'index',
'static': false,
'staticRoot': false,
'children': [
'type': 2,
'expression': '_s(item)+":"+_s(index)'
'text': '{{item}}:{{index}}',
'tokens': [
{'@binding':'item'},
':',
{'@binding':'index'}
],
'static': false
]
}]
}
第3步 生成代码
const code = generate(ast, options)通过generate方法，将ast生成render函数：
with(this){
return (isShow) ?
_c('ul', {
staticClass: "list",
class: bindCls
},
_l((data), function(item, index) {
return _c('li', {
on: {
"click": function($event) {
clickItem(index)
}
}
},
[_v(_s(item) + ":" + _s(index))])
})
) : _e()
}Prettier实现原理
通过上面对babel实现原理和vue模板的编译原理可以看出，他们的实现有很多相同之处，都是先将源码解析成AST树，然后对AST树就行处理，最后生成想要的东西。
Prettier的实现同样是这样，首先依然是将代码解析生成AST树，然后是对AST遍历，调整长句，整理空格，括号等，最后输出代码，这里就不赘述了。
小结
我们分析了Babel原理、vue模板编译过程、Prettier原理，这里我们简单总结一下。
如果把源码比作一个机器，那么分词过程就是将这台机器拆分成一个个零件，语义分析过程就是分析每个零件的位置以及作用，然后根据需要对零件进行加工处理，最后再组装成一个新的机器。
AST还能做什么
那么工作中我们能使用AST做些什么呢？！
这里就要发挥想象了，看看我们日常工作中有什么需求是可以通过AST开发个工具来解决。
比如，可以通过AST可以将代码自动转成流程图；
或者根据自定义的注释规范，通过工具自动生成文档；
或是通过工具自动生成骨架屏文件。
你还有什么好想法呢？