前端插件化架构的探索和实践

 babel插件、webpack插件、vue-cli插件，为啥这么多的优秀框架都是使用插件系统？插件化架构是什么？带来了什么好处？可以应用到什么场景呢？

1. 插件化架构定义

插件化架构又称微核架构，指的是软件的内核相对较小，主要功能和业务逻辑都通过插件实现。插件化架构一般有两个核心的概念：内核和插件。

•  内核（pluginCore）通常只包含系统运行的最小功能；
•  插件（plugin）则是互相独立的模块，一般会提供单一的功能。

内核一般会将要完成的所有业务进行抽象，抽象出最小粒度的基础接口，供插件方来调用。这样，插件开发的效率将会极大的提高。比方说，浏览器就是一个典型的插件化架构，浏览器是内核，页面是插件，这样通过不同的URL地址加载不同的页面，来提供非常丰富的功能。而且，我们开发网页时候，浏览器会提供很多API和能力，这些接口通过 window来挂载， 比如，DOM、BOM、Event、Location等等。

设计一个完善的插件化架构的系统，包含三要素：

• plugCore：插件内核，提供插件运行时，管理插件的加载、运行、卸载等生命周期（类比浏览器）；
•  pluginAPI：插件运行时需要的基础接口（类比浏览器例子，相当于window）；
•  plugin：一系列特定功能的独立模块（类比浏览器例子，相当于不同的网页）。

2. 插件化架构的实践

我们将从plugCore、 pluginAPI和plugin三要素，来解析jQuery、Babel和Vue CLI这三大优秀的开源库其插件化架构的实践。

2.1 jQuery的插件化架构

jQuery 是一个 JavaScript 库，极大地简化了JavaScript 编程，用更少的代码完成更多工作。早期浏览器的标准不统一，开发网页需要兼容不同浏览器的用户使用是一件十分痛苦的事情。jQuery在适配了不同浏览器的差异的基础上提供了更加完善易用API，供前端开发人员完成网页编程，使用jQuery编写的网页，在一套代码下也可以在不同厂商的浏览器上正常运行。在 MV* 框架流行之前，jQuery是绝对的扛霸子。jQuery是可扩展的，其拥有完善的插件体系，网页开发所需要的各种插件在其生态都可以找到。我们解析一下jQuery插件体系。

插件定义：

特别说明：$.fn = jQuery.protype(插件精髓)。jQuery的插件机制通过原型链来挂载。

插件机制执行过程

demo 示例

$app便可以在原型链上查找到myPlugin：

从三要素来总结：

•  pluginCore：通过原型链赋值来扩展不同的插件，再获得jQuery实例后可以被调用。
•  pluginAPI：jQuery包的核心接口，（jQuery依靠其优异的Api取胜）
•  plugin：无限制，可以是JavaScript的类型，一般是实现具体功能的模块，比如，日期选择器等。

2.2 Babel的插件化架构

Babel 是一个工具链，主要用于将 ECMAScript 2015+ 版本的代码转换为向后兼容的 JavaScript 语法，以便能够运行在当前和旧版本的浏览器或其他环境中。在代码转换的过程中会涉及许多特性和语法的转换，而且ECMAScript的提案总是不断地更新。如何组织大量（不断增加）的转换规则呢？我们来看看 Babel的工作原理。

Babel转换源码，分为三个步骤：

•    解析（parse）：进行词法分析（Lexical Analysis）和语法分析（Syntactic Analysis）以生成抽象语法树（AST）；
•    转换 (transform)：遍历AST中每个节点并进行相应的转换操作，该过程通过使用不同的插件来实现各种特性和语法的转换；
•    生成 (generate)：根据AST生成目标代码。

Babel在AST转换的过程（即上图的第2步），便使用插件化架构，下面将会详细讲解这个转换过程的插件化架构的使用。

插件定义：

插件是一个函数，返回值是一个包含visitor的对象。插件定义的部分概念说明：

•  name：插件名
•  pluginAPI:插件运行时传入的API
•  visitor:是一个对象，对象的key是AST的每节点的类型，对象的值是一个函数，AST转换的过程便在这里发生的。
•  nodePath：是一个AST的节点的实例对象，详细可以参考：@babel/parser/src/parser/node.js [1]，其中， type字段 : 该节点的类型，常见类型：VariableDeclaration（变量声明）、VariableDeclarator（变量声明表达式）、ArrowFunctionExpression（箭头函数表达式）等等，详细可以参考@babel/types [2]。

（笔者认为pluginAPI还应包括nodePath，因为，每个节点实例除了语法和词法描述，还包含需求语法间的转换方法）

插件示例

箭头函数转换成普通函数的插件：@babel/plugin-transform-arrow-functions [3]源码：

插件的执行思路：

•  第一步，执行该插件，获取到包含visitor对象；
•  第二步，ATS遍历节点，检测nodePath的type === 'ArrowFunctionExpression'，寻找到vistor对象的中key为 ArrowFunctionExpression的函数；
•  第三步，将nodePath传入该函数进行调用（AST在这步被修改）；

单个插件的执行思路很明确了，那么在ATS遍历过程，怎么做到多个插件一起工作呢？

Babel在转换源码过程中，插件化架构的工作流程是这样的：

•  第一步：通过解析babel的配置文件（或者命令行--plugins参数），获取Babel配置的所有插件的描述；
•  第二步，将插件的require进内存，获得插件函数，并执行插件函数，获取到多个包含vistor字段对象；（详细逻辑：@babel/core/src/config/full.js [4]）
•  第三步，将多个包含vistor字段对象整合成一个大的visitor源码展示（详细逻辑：@babel/core/src/transformation/index.js [5]）：

合并后的visitor对象：

visitor的对象中的值变成了 Array

•  第四步，AST遍历时，每个节点根据 NodeType，来获取 visitor[NodeType]，并依次执行。

从三要素来总结：

•  pluginCore：插件加载并整合（即vistor合并)，AST遍历期间是调用查找vistor[NodeType]并依次调用；
•  pluginAPI：nodePath，提供不同类型节点的接口来转换AST节点；
•  plugin：visitor[NodeType]=function(nodepath)。

2.3 vue-cli的插件化架构

Vue CLI 是一个基于 Vue.js 进行快速开发的完整系统。CLI插件是向你的 Vue 项目提供可选功能的 npm 包，例如 Babel/TypeScript 转译、ESLint 集成、单元测试和 end-to-end 测试等。Vue CLI 插件的名字以 @vue/cli-plugin- (内建插件) 或 vue-cli-plugin- (社区插件) 开头，非常容易使用。下面，我们将会解析cli插件的定义、执行、安装等过程。

插件定义

插件必须是vue-cli-plugin-命名的npm包，并且目录结构也是要严格遵循文件命名来定义。

注意：@vue/cli-service [6],会通过 项目根目录下package.json中dependencies和devDependencies中定义的 npm包中符合插件命名规范的 npm包作为项目的插件。

文件命名和内容说明：

•  generator.js：会在插件被添加时执行，可以安装npm包、修改项目源码等功能；

•  prompts.js：所有的对话逻辑都存储在 prompts.js 文件中。对话内部是通过 inquirer [7] 实现，在调用其获得安装选项结果，并在 generator.js调用时作为参数存入；

•  index.js：Service插件的入口，@vue/cli-service [8]启动时被执行

详情可以去看Vue Cli 插件开发指南 [9]

我们把Vue CLI的插件执行分成两种情况：

•  第一种：插件未安装，插件被添加的时候调用（prompts.js + generator.js）
•  第二种：插件已安装，插件系统启动时被执行（index.js）

第一种 安装流程

相比Babel的手动安装添加插件方式，Vue CLI的插件系统提供命令行的安装方式就显得很方便了。我们看看Vue Cli插件系统时怎么实现一行命令添加插件的功能。

安装流程的执行思路如下：

•  第一步：从命令行参数解析出插件名，使用npm（yarn）install vue-cli-plugin-xxx 安装插件，源码位置：@vue/cli/lib/add.js [10]
•  第二步：require('vue-cli-plugin-xxx/prompts'),并获取用户安装是选项结果pluginOptions，源码位置：@vue/cli/lib/invoke.js [11] 

•   第三步：使用pluginName和pluginOptions作为参数构成出Generator [12]对象的实例

•  第四步：执行generator.generate方法。这步包括了三个关键步骤：

         1）require(vue-cli-plugin-xxx/generator)，获得插件的执行函数；

         2）构建GeneratorAPI（即pluginAPI）；

         3）调用generator.js导出函数。

•  详细代码：_@vue/cli/lib/Generator.js [113]_
•  第五步：将插件的参数添加到vue.config.js文件中。

第二种 运行流程

插件运行流程是由@vue/cli-service [14]这个插件系统定义的，这里的调用插件有两种：

•  第一种 内置插件@vue/cli-service的命令和配置相关，将系插件统功能拆分出多个内置插件，在插件系统中默认调用）；
•  第二种 项目插件，package.json 中定义的npm包名符合插件命名规范）。

插件运行逻辑很简单：

这两个流程的 pluginAPI是不一样的。

•  安装流程：@vue/cli/lib/GeneratorAPI [15]
•  运行流程：@vue/cli-service/lib/PluginAPI [16]

从三要素来总结：

1）安装流程

•  pluginCore：@vue/cli [17]通过命令行参数获得插件包名，然后安装插件的npm包，并执行prompts.js获得用户安装选项结果，然后，使用选项结果和generator.js作为参数构造出generator，并在调用generator.generate中执行generator.js函数；
•  pluginAPI：GeneratorAPI [18]，提供了源码修改、npm包管理、模版文件生成等功能；
•  plugin：由prompts.js和generator.js组成，解决某种能力植入项目时，要处理的依赖。

2）运行流程

•  pluginCore：@vue/cli-service [19]，通过package.json中获得项目插件后，与系统内置插件合并，最后依次执行；
•  pluginApI：PluginAPI [20]，提供webpack配置修改和命令管理的能力；
•  plugin：index.js文件，在不同命令下进行工作。

一个插件系统是可以不多个插件类型，并且插件系统通过命令安装插件的实现，用户在使用插件系统时添加插件也是十分方便的。

3. 插件化架构的应用

3.1 应用场景

通过上述的实例，总结处理插件架构的应用场景。

•  第一种：富pluginAPI场景：代码在多种场景中运行，需要抹平场景中差异。（jQuery）；
•  第二种：富plugin场景，插件系统，可预期需求会越来越多，适合通过更多的插件来简化系统的代码量（Babel）
•  第三种：富pluginCore和pluginAPI场景，插件系统本身非常复杂，需要对开发人员要求极高，这时候，将复杂的工作放到内核和中pluginApi实现，剩下大部分的简单的编码工作留给插件方实现，插件方借助pluginApi也可以快速完成业务开发（Vue CLI）

3.2 发展方向

通过建立一个插件标准，将研发流程沉淀的能力进行插件化编程，整个公司通过使用一套的插件系统（中台），这样意味着，我们不用重复造业务轮子，团队和企业可以持续积累自己的插件生态，让软件开可以像汽车等工业制造一样，打造一条标准化装配的流水线。

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