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前端向架构突围系列 - 编译原理 [6 - 2]:Babel 插件开发与访问者模式

写在前面

很多高级的前端库都在用 Babel 插件做“魔法”。

  • React: JSX 语法根本不是 JS,是 Babel 把它变成了 React.createElement
  • Vue: v-model 的语法糖,是在编译阶段展开的。
  • babel-plugin-import: 为什么 Ant Design 可以按需加载?因为它悄悄把 import { Button } from 'antd' 改写成了引用具体文件的路径。

学会写 Babel 插件,意味着你拥有了改写语言规则的能力。

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一、 核心设计模式:访问者模式 (Visitor Pattern)

AST 是一棵深度极深、结构复杂的树。如果让你手动写递归函数去遍历每一个节点,还得判断“这是不是函数”、“这是不是变量”,你会疯掉的。

Babel 采用 访问者模式 来解决这个问题。

1.1 什么是 Visitor?

想象 AST 是一个巨大的迷宫

  • Babel (Traverser): 是一个不知疲倦的导游,他负责走遍迷宫的每一个角落(深度优先遍历)。
  • 你 (Visitor): 是游客。你不需要自己走,你只需要在特定的“景点”等着。
  • 工作流: 导游走到一个节点(比如“函数声明节点”),就会大喊:“这里有个函数声明!”如果你对这个节点感兴趣,你就处理它;不感兴趣,导游就继续走。

1.2 代码中的 Visitor

在 Babel 插件中,Visitor 就是一个对象,对象的Key 是你感兴趣的 AST 节点类型。

const visitor = {
  // 当遍历到 Identifier(标识符/变量名)节点时,执行这个函数
  Identifier(path) {
    console.log("我发现了一个变量:", path.node.name);
  },
  
  // 当遍历到 BinaryExpression(二元表达式,如 a + b)节点时...
  BinaryExpression(path) {
    console.log("我发现了一个运算");
  }
};

二、 手术刀的核心:Path 与 Types

在编写插件时,有两个最重要的概念:path@babel/types

2.1 Path:节点之间的桥梁

注意,Visitor 函数接收的参数不是 node,而是 path

  • Node (节点): 只是静态的数据(JSON 对象),比如 { type: "Identifier", name: "a" }。它没有灵魂。

  • Path (路径): 是一个响应式对象。它不仅包含当前节点的信息,还包含父节点作用域以及增删改查的方法

    • path.node: 获取当前节点数据。
    • path.parent: 获取父节点。
    • path.remove(): 自杀(把自己从树中移除)。
    • path.replaceWith(newNode): 变身(把自己替换成新节点)。
    • path.stop(): 告诉导游(Babel),停止遍历,不要往下走了。

2.2 @babel/types:节点的生成器与验证器

如果你想把 a 替换成 b,你不能直接写 path.node.name = 'b'(虽然有时候也能跑,但不规范)。你需要创建一个标准的 AST 节点。 @babel/types (通常简写为 t) 就是干这个的。

  • t.isIdentifier(node): 判断是不是标识符。
  • t.stringLiteral("hello"): 创建一个字符串字面量节点。

三、 实战演练:编写一个“去除 console.log”的插件

这是 Babel 插件开发的 "Hello World"。 需求: 生产环境构建时,自动删除代码里所有的 console.log,但保留 console.error

3.1 第一步:在 AST Explorer 中观察

输入源码:

console.log('hello');
console.error('oops');

观察 AST 结构,发现 console.log('hello') 是一个 CallExpression (调用表达式)。

  • callee 是一个 MemberExpression (成员表达式 console.log)。

    • object: console (Identifier)
    • property: log (Identifier)

3.2 第二步:编写插件代码

一个 Babel 插件就是一个函数,返回一个包含 visitor 的对象。

// my-babel-plugin.js
module.exports = function({ types: t }) {
  return {
    name: "remove-console-log",
    visitor: {
      // 监听 CallExpression 节点
      CallExpression(path) {
        // 1. 获取 callee (被调用的函数,比如 console.log)
        const { callee } = path.node;

        // 2. 判断是否是成员表达式 (MemberExpression),且不是计算属性 (a['b'])
        if (t.isMemberExpression(callee) && !callee.computed) {
          
          // 3. 检查 object 是不是 'console',property 是不是 'log'
          if (t.isIdentifier(callee.object, { name: 'console' }) &&
              t.isIdentifier(callee.property, { name: 'log' })) {
            
            // 4. 这里的 path 就是 console.log('...') 这一整行
            // 直接由手术刀切除!
            path.remove();
          }
        }
      }
    }
  };
};

3.3 第三步:测试效果

输入:

function add(a, b) {
  console.log('debug:', a);
  console.error('fatal error');
  return a + b;
}

输出:

function add(a, b) {
  console.error('fatal error');
  return a + b;
}

Bingo! 你刚刚成功完成了一次代码外科手术。


四、 进阶:作用域 (Scope) 的魔咒

架构师和普通开发者的区别在于对副作用的考虑。 上面的插件有个 Bug:如果用户自己定义了一个叫 console 的变量怎么办?

function test() {
  const console = { log: () => {} };
  console.log('这不应该被删除'); // 我们的插件会错误地删除这一行!
}

4.1 作用域检查

Babel 的 path.scope 提供了强大的作用域分析能力。 我们需要检查:console 这个引用,是否绑定(Binding) 到了全局?还是被局部变量覆盖了?

优化后的代码:

CallExpression(path) {
  const { callee } = path.node;
  if (t.isMemberExpression(callee) && 
      t.isIdentifier(callee.object, { name: 'console' }) &&
      t.isIdentifier(callee.property, { name: 'log' })) {

    // 【新增】核心检查:获取 'console' 这个标识符的绑定信息
    const binding = path.scope.getBinding('console');
    
    // 如果没有绑定(说明是全局变量),才删除
    if (!binding) {
      path.remove();
    }
  }
}

现在,Babel 能够识别出局部变量 console,从而放过它。


五、 总结与脑洞:Babel 还能干什么?

通过这个简单的例子,你掌握了 Babel 插件的精髓:Find (Visitor) -> Check (Path/Types) -> Modify (Remove/Replace)

在架构设计中,Babel 插件有无限的潜力:

  1. 自动埋点: 找到所有的 Click 事件函数,在函数体第一行自动插入 track('click') 代码。
  2. 国际化 (i18n) 提取: 扫描所有中文字符串,自动提取到 JSON 文件中,并替换为 t('key')
  3. 代码卫士: 禁止使用某些落后的 API,一旦发现直接构建报错(比 ESLint 更暴力)。

结语:从手术刀到守门员

我们现在已经拥有了修改代码的手术刀(Babel Plugin)。 但是,手术刀太锋利了,容易伤人。在日常开发中,我们更多时候不需要“修改”代码,而是需要“检查”代码,或者进行大规模的、安全的“自动化重构”。

这时候,我们需要另一套基于 AST 的工具体系。

Next Step: 既然我们能分析代码结构,那是不是可以制定一套“代码法律”? 下一节,我们将探讨**《第三篇:工具——代码质量的守门员:ESLint 原理、自定义规则与 Codemod 自动化重构》**。我们将学习如何编写自定义的 ESLint 规则,以及如何用 Codemod 瞬间修改 1000 个文件。

前端向架构突围系列 - 浏览器网络 [5 - 5]:Web Vitals 性能指标体系与全链路

写在前面

很久以前,我们用 window.onload 和“白屏时间”来衡量性能。但在单页应用(SPA)和骨架屏盛行的今天,这些老指标已经失效了。页面“加载完”了(Spinning loader 消失),但内容可能还没出来;内容出来了,可能点不动;点得动了,广告突然弹出来把你正在看的文章挤跑了。

2020 年,Google 推出了 Web Vitals,重新定义了用户体验的度量衡。

这一节,我们将手中的“秒表”换成精密的“心电图机”,不仅要让页面跑得快(LCP),还要跑得稳(CLS),更要反应灵敏(INP)。

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一、 核心指标三巨头:LCP、INP 与 CLS

Google 在几十个性能指标中,钦点了三个作为 Core Web Vitals (CWV) 。这不仅关乎用户体验,还直接影响 SEO 排名

1.1 LCP (Largest Contentful Paint) —— 视网膜的愉悦

  • 含义: 视口内最大的那块内容(通常是大图或 H1 标题)渲染完成的时间。
  • 为什么不用 load 事件? 因为 load 触发时,屏幕可能还是白的,或者只有一个 Loading 圈。用户不在乎 Loading 圈,用户在乎的是看到正文。
  • 及格线: 2.5 秒以内。

1.2 INP (Interaction to Next Paint) —— 指尖的快感

  • 注意: 以前叫 FID (First Input Delay),2024 年 3 月起已被 INP 正式取代。架构师必须更新知识库!
  • 含义: 并不是测你第一次点击有多快,而是测全生命周期内,页面对用户操作(点击、按键)的响应延时(从点击到下一帧绘制的时间)。
  • 及格线: 200 毫秒以内。
  • 底层逻辑: 如果 INP 高,说明主线程被长任务(Long Task)堵死了(回顾第四篇 Event Loop)。

1.3 CLS (Cumulative Layout Shift) —— 视觉的稳定

  • 含义: 累积布局偏移。通俗说就是“页面跳不跳”。
  • 场景: 你正要点“取消”,突然顶部加载出来一张广告图,把你挤到了下面的“确认”按钮上。这是最让用户抓狂的体验。
  • 及格线: 0.1 分以下。

二、 实验室数据 vs 真实用户数据:你被 Lighthouse 骗了吗?

很多开发者在本地跑 Lighthouse 拿了 100 分,上线后用户却骂声一片。为什么?

2.1 Lab Data (实验室数据 / 合成监控)

  • 工具: Lighthouse, Chrome DevTools Performance。
  • 环境: 你的高配 MacBook Pro + 公司千兆光纤。
  • 特点: 环境可控,适合调试,但不代表真实体验

2.2 Field Data (现场数据 / 真实用户监控 RUM)

  • 工具: Chrome UX Report (CrUX), 埋点上报。
  • 环境: 用户的红米手机 + 地铁里的弱网 4G。
  • 特点: 这才是真相

架构师策略: “用 Lab Data 治未病,用 Field Data 治已病。” 你需要在 CI/CD 流水线中跑 Lighthouse 守住底线,同时在生产环境接入 RUM (Real User Monitoring) 收集真实用户的 Web Vitals。

// 生产环境监控实战:使用 web-vitals 库
import { onLCP, onINP, onCLS } from 'web-vitals';

function sendToAnalytics(metric) {
  const body = JSON.stringify(metric);
  // 使用 navigator.sendBeacon 保证页面关闭时也能发送
  navigator.sendBeacon('/analytics', body);
}

onLCP(sendToAnalytics);
onINP(sendToAnalytics);
onCLS(sendToAnalytics);

三、 全链路优化实战:串联前四篇的知识

现在,我们拿着这三个指标,回顾前四节的内容,看看如何对症下药。

3.1 优化 LCP (加载速度) —— 考验“管道”与“守门”

LCP 慢,通常是因为资源下不来,或者渲染被阻塞。

  • 回顾第一篇 (网络): 升级 HTTP/3 (QUIC) ,消除队头阻塞,加速握手。

  • 回顾第二篇 (资源):

    • CDN 预连接: <link rel="preconnect" ...>
    • 关键资源预加载: 对 LCP 图片使用 <link rel="preload" as="image" ...>
    • Fetch Priority: <img src="hero.jpg" fetchpriority="high">

3.2 优化 INP (交互响应) —— 考验“心脏”

INP 差,说明主线程太忙,Event Loop 转不动了。

  • 回顾第四篇 (Event Loop):

    • 切片: 只有把长任务切碎(Time Slicing),主线程才有空隙去响应用户的点击。
    • Web Workers: 把繁重的计算(如加密、大文件解析)扔出主线程。
    • 避免 Layout Thrashing: 别在点击事件里强制读取 offsetWidth 导致同步重排。

3.3 优化 CLS (视觉稳定) —— 考验“画师”

CLS 高,是因为画师在画布上反复涂改。

  • 回顾第三篇 (渲染):

    • 定尺寸: 所有的 <img><video> 必须写死 widthheight 属性(或 CSS aspect-ratio),先占位,后加载。
    • 字体抖动: 使用 font-display: swapoptional,避免 FOIT (Flash of Invisible Text)。
    • 动画合成: 坚持使用 transform 做动画,避免触发布局变化。

四、 性能文化的建设:从“突击队”到“正规军”

作为架构师,最难的不是自己修 Bug,而是防止别人写 Bug。

4.1 性能预算 (Performance Budget)

在 Webpack/Vite 配置中设置阈值:

  • JS Bundle 体积不得超过 200KB。
  • 关键 CSS 不得超过 50KB。 一旦超标,构建直接失败。

4.2 自动化守门员

在 GitHub Actions 或 Jenkins 中集成 Lighthouse CI。 如果是 PR 导致 Performance 分数下降了 5 分,禁止 Merge。


结语:快,是做出来的,更是守出来的

性能优化不是一种“魔法”,而是一门“工程学”。 它需要你理解从 TCP 包的发送,到 CPU 的调度,再到像素合成的每一个环节。Web Vitals 就是这套复杂系统的仪表盘。

至此,第五阶段《浏览器运行原理 + 前端网络协议与请求模型》 圆满结束。 我们深入了管道,拜访了守门员,观摩了画师,解剖了心脏,最后拿起了度量尺。

现在,你的前端应用已经跑得飞快了。但是,代码写得快、跑得快就够了吗?如果代码乱得像一团麻,或者上线就崩,再快也是徒劳。

前端向架构突围系列 - 浏览器网络 [5 - 4]:浏览器事件循环 (Event Loop) 与异步编程模型

写在前面

你是否遇到过这种灵异现象:

  • 写了一个 while(true),结果页面按钮点不动,Gif 图不转了,甚至浏览器弹窗提示“页面无响应”。
  • 明明设置了 setTimeout(fn, 0),为什么还是比 Promise.then 慢?
  • React 的并发模式(Concurrent Mode)到底在切割什么?

这一切的答案都在 Event Loop 里。

JavaScript 之所以设计成单线程,是为了避免复杂的 DOM 并发操作(想象一下两个线程同时修改同一个 DOM)。但单线程意味着“排队”。架构师的艺术,就是**“插队”的管理学**——决定谁是 VIP(微任务),谁是普通号(宏任务),以及何时让显示器刷新(渲染时机)。

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一、 单线程的谎言:浏览器其实是多线程的

虽然我们常说 JS 是单线程的,但这并不代表浏览器是傻瓜。 JS 引擎(如 V8)确实只有一个主线程(Main Thread),既要跑 JS,又要算 Layout,还要负责 Paint。

但是,浏览器提供了强大的 Web APIs 作为后援团,它们运行在其他线程:

  • 网络线程: 负责 fetch / XHR
  • 定时器线程: 负责 setTimeout 计时。
  • 合成线程: 负责 GPU 绘制。

事件循环的本质:fetch 回来数据,或者定时器倒计时结束,后台线程会把回调函数扔进一个任务队列(Task Queue) 。主线程就像一个永不知疲倦的工人,不断地从队列里取任务执行。


二、 阶级森严:宏任务与微任务的博弈

并不是所有任务都是平等的。Event Loop 维护了两个队列,它们的优先级天差地别。

2.1 宏任务 (Macrotask / Task)

这是普通公民。

  • 成员: script (整体代码), setTimeout, setInterval, setImmediate (Node), I/O, UI Rendering。
  • 规则: 每次 Loop 只取一个 执行。

2.2 微任务 (Microtask)

这是 VIP 贵宾。

  • 成员: Promise.then, process.nextTick (Node), MutationObserver, queueMicrotask
  • 规则: 在当前宏任务结束之后,清空整个微任务队列,然后才去渲染或执行下一个宏任务。

2.3 致命的陷阱:微任务死循环

请看这段代码:

function killBrowser() {
  Promise.resolve().then(killBrowser); // 无限递归微任务
}
killBrowser();

结果: 页面彻底卡死,甚至无法渲染。 原因: 因为微任务队列会在渲染之前清空。如果你不断向微任务队列加东西,主线程永远走不到“渲染”那一步,也永远走不到下一个“宏任务”。


三、 心跳的节奏:渲染时机与 requestAnimationFrame

很多开发者误以为 setTimeout(fn, 0) 是最快的。其实不然。 在 Event Loop 的一轮循环中,渲染(Update the Rendering) 是一个可选步骤。

3.1 浏览器的 60Hz 节奏

通常屏幕刷新率是 60Hz(16.6ms 一帧)。浏览器会尽量在这个节奏下进行渲染。 流程如下:

  1. 执行一个宏任务(Task)。

  2. 执行并清空所有微任务(Microtasks)。

  3. 判断是否到了渲染时机?

    • 如果离上次渲染还没过 16ms,跳过。
    • 如果到了,执行渲染流水线(Style -> Layout -> Paint)。
  4. 回到步骤 1。

3.2 requestAnimationFrame (rAF)

它是专门为动画设计的。它不在宏任务队列,也不在微任务队列。它运行在 “渲染步骤之前”

  • setTimeout 动画: 可能在第 5ms 执行,也可能在第 20ms 执行,容易导致丢帧(Jank)。
  • rAF 动画: 浏览器保证在每一次绘制每一帧之前执行,完美同步刷新率。

四、 架构师的手段:时间切片 (Time Slicing)

理解了 Event Loop,我们就能解决前端最大的性能难题:长任务 (Long Task)

假设你需要处理 10 万条数据。

// 阻塞主线程 2秒,页面假死
data.forEach(item => process(item));

4.1 方案一:利用宏任务切片

我们可以把 10 万次计算,拆分成 1000 个小任务,每个任务处理 100 条。

function processChunk() {
  // 处理 100 条...
  if (hasMore) {
    setTimeout(processChunk, 0); // 让出主线程
  }
}

原理: setTimeout 把控制权交还给浏览器,浏览器有机会去排版、渲染、响应点击,然后再回来执行下一个 chunk。

4.2 方案二:React Fiber 的智慧 (MessageChannel)

React Fiber 架构的核心就是时间切片。它利用 MessageChannel(宏任务)来实现比 setTimeout 更高优先级的调度,在浏览器空闲时执行 Diff 算法,一有用户输入马上打断。

4.3 方案三:requestIdleCallback

这是处理“不重要任务”的神器。

requestIdleCallback((deadline) => {
  while (deadline.timeRemaining() > 0) {
    // 只有在浏览器真的没事干(发呆)的时候,才执行这里
    doLowPriorityWork();
  }
});

适用场景: 发送埋点数据、预加载资源。


五、 现代异步模型:Async/Await 的本质

到了 ES2017,我们有了 async/await。看起来像同步代码,其实它只是 Generator + Promise 的语法糖。

async function foo() {
  console.log(1);
  await bar(); // 这一行相当于 Promise.resolve(bar()).then(...)
  console.log(2); // 这一行及以后的代码,都被扔进了微任务队列!
}

架构启示: 不要滥用 await 串行。

//  慢:串行等待,总耗时 2s
await getUser();
await getPosts();

//  快:并发执行,总耗时 1s
const userPromise = getUser();
const postsPromise = getPosts();
await Promise.all([userPromise, postsPromise]);

对于架构师来说,并发控制(如 p-limit 限制并发数)是基于 Event Loop 之上的高级艺术。


结语:让心脏强健地跳动

Event Loop 是前端架构的心跳机制。

  • 微任务 适合处理高优先级的状态更新(如 Vue 的 nextTick)。
  • 宏任务 适合拆解耗时的计算逻辑。
  • rAF 是动画的唯一真神。
  • Web Workers 是真正跳出 Event Loop,开启多线程并行计算的“体外心脏”(我们将在下一节稍作提及)。

掌握了这些,你就掌握了控制时间的魔法。

Next Step: 至此,我们理解了网络管道、资源守门、画师渲染和心脏调度。 那么,如何用一套科学的指标体系来衡量这一切的综合表现?如何向老板证明你的优化提升了用户体验? 下一节,我们将迎来本阶段的终章—— 《第五篇:综合——架构师的度量尺:Web Vitals 性能指标体系与全链路优化实战》

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