聊聊Vue.js的template编译的问题
2020-11-27
来源：乌哈旅游
写在前面
因为对Vue.js很感兴趣，而且平时工作的技术栈也是Vue.js，这几个月花了些时间研究学习了一下Vue.js源码，并做了总结与输出。
文章的原地址：https://github.com/answershuto/learnVue。
在学习过程中，为Vue加上了中文的注释https://github.com/answershuto/learnVue/tree/master/vue-src，希望可以对其他想学习Vue源码的小伙伴有所帮助。
可能会有理解存在偏差的地方，欢迎提issue指出，共同学习，共同进步。
$mount
首先看一下mount的代码
/*把原本不带编译的$mount方法保存下来，在最后会调用。*/
const mount = Vue.prototype.$mount
/*挂载组件，带模板编译*/
Vue.prototype.$mount = function (
el?: string | Element,
hydrating?: boolean
): Component {
el = el && query(el)
/* istanbul ignore if */
if (el === document.body || el === document.documentElement) {
process.env.NODE_ENV !== 'production' && warn(
`Do not mount Vue to <html> or <body> - mount to normal elements instead.`
)
return this
}
const options = this.$options
// resolve template/el and convert to render function
/*处理模板templete，编译成render函数，render不存在的时候才会编译template，否则优先使用render*/
if (!options.render) {
let template = options.template
/*template存在的时候取template，不存在的时候取el的outerHTML*/
if (template) {
/*当template是字符串的时候*/
if (typeof template === 'string') {
if (template.charAt(0) === '#') {
template = idToTemplate(template)
/* istanbul ignore if */
if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && !template) {
warn(
`Template element not found or is empty: ${options.template}`,
this
)
}
}
} else if (template.nodeType) {
/*当template为DOM节点的时候*/
template = template.innerHTML
} else {
/*报错*/
if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
warn('invalid template option:' + template, this)
}
return this
}
} else if (el) {
/*获取element的outerHTML*/
template = getOuterHTML(el)
}
if (template) {
/* istanbul ignore if */
if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && config.performance && mark) {
mark('compile')
}
/*将template编译成render函数，这里会有render以及staticRenderFns两个返回，这是vue的编译时优化，static静态不需要在VNode更新时进行patch，优化性能*/
const { render, staticRenderFns } = compileToFunctions(template, {
shouldDecodeNewlines,
delimiters: options.delimiters
}, this)
options.render = render
options.staticRenderFns = staticRenderFns
/* istanbul ignore if */
if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && config.performance && mark) {
mark('compile end')
measure(`${this._name} compile`, 'compile', 'compile end')
}
}
}
/*Github:https://github.com/answershuto*/
/*调用const mount = Vue.prototype.$mount保存下来的不带编译的mount*/
return mount.call(this, el, hydrating)
}
通过mount代码我们可以看到，在mount的过程中，如果render函数不存在（render函数存在会优先使用render）会将template进行compileToFunctions得到render以及staticRenderFns。譬如说手写组件时加入了template的情况都会在运行时进行编译。而render function在运行后会返回VNode节点，供页面的渲染以及在update的时候patch。接下来我们来看一下template是如何编译的。
一些基础
首先，template会被编译成AST语法树，那么AST是什么？
在计算机科学中，抽象语法树（abstract syntax tree或者缩写为AST），或者语法树（syntax tree），是源代码的抽象语法结构的树状表现形式，这里特指编程语言的源代码。
AST会经过generate得到render函数，render的返回值是VNode，VNode是Vue的虚拟DOM节点，具体定义如下：
export default class VNode {
tag: string | void;
data: VNodeData | void;
children: ?Array<VNode>;
text: string | void;
elm: Node | void;
ns: string | void;
context: Component | void; // rendered in this component's scope
functionalContext: Component | void; // only for functional component root nodes
key: string | number | void;
componentOptions: VNodeComponentOptions | void;
componentInstance: Component | void; // component instance
parent: VNode | void; // component placeholder node
raw: boolean; // contains raw HTML? (server only)
isStatic: boolean; // hoisted static node
isRootInsert: boolean; // necessary for enter transition check
isComment: boolean; // empty comment placeholder?
isCloned: boolean; // is a cloned node?
isOnce: boolean; // is a v-once node?
/*Github:https://github.com/answershuto*/
constructor (
tag?: string,
data?: VNodeData,
children?: ?Array<VNode>,
text?: string,
elm?: Node,
context?: Component,
componentOptions?: VNodeComponentOptions
) {
/*当前节点的标签名*/
this.tag = tag
/*当前节点对应的对象，包含了具体的一些数据信息，是一个VNodeData类型，可以参考VNodeData类型中的数据信息*/
this.data = data
/*当前节点的子节点，是一个数组*/
this.children = children
/*当前节点的文本*/
this.text = text
/*当前虚拟节点对应的真实dom节点*/
this.elm = elm
/*当前节点的名字空间*/
this.ns = undefined
/*编译作用域*/
this.context = context
/*函数化组件作用域*/
this.functionalContext = undefined
/*节点的key属性，被当作节点的标志，用以优化*/
this.key = data && data.key
/*组件的option选项*/
this.componentOptions = componentOptions
/*当前节点对应的组件的实例*/
this.componentInstance = undefined
/*当前节点的父节点*/
this.parent = undefined
/*简而言之就是是否为原生HTML或只是普通文本，innerHTML的时候为true，textContent的时候为false*/
this.raw = false
/*静态节点标志*/
this.isStatic = false
/*是否作为跟节点插入*/
this.isRootInsert = true
/*是否为注释节点*/
this.isComment = false
/*是否为克隆节点*/
this.isCloned = false
/*是否有v-once指令*/
this.isOnce = false
}
// DEPRECATED: alias for componentInstance for backwards compat.
/* istanbul ignore next */
get child (): Component | void {
return this.componentInstance
}
}
关于VNode的一些细节，请参考VNode节点。
createCompiler
createCompiler用以创建编译器，返回值是compile以及compileToFunctions。compile是一个编译器，它会将传入的template转换成对应的AST树、render函数以及staticRenderFns函数。而compileToFunctions则是带缓存的编译器，同时staticRenderFns以及render函数会被转换成Funtion对象。
因为不同平台有一些不同的options，所以createCompiler会根据平台区分传入一个baseOptions，会与compile本身传入的options合并得到最终的finalOptions。
compileToFunctions
首先还是贴一下compileToFunctions的代码。
/*带缓存的编译器，同时staticRenderFns以及render函数会被转换成Funtion对象*/
function compileToFunctions (
template: string,
options?: CompilerOptions,
vm?: Component
): CompiledFunctionResult {
options = options || {}
/* istanbul ignore if */
if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
// detect possible CSP restriction
try {
new Function('return 1')
} catch (e) {
if (e.toString().match(/unsafe-eval|CSP/)) {
warn(
'It seems you are using the standalone build of Vue.js in an ' +
'environment with Content Security Policy that prohibits unsafe-eval. ' +
'The template compiler cannot work in this environment. Consider ' +
'relaxing the policy to allow unsafe-eval or pre-compiling your ' +
'templates into render functions.'
)
}
}
}
/*Github:https://github.com/answershuto*/
// check cache
/*有缓存的时候直接取出缓存中的结果即可*/
const key = options.delimiters
? String(options.delimiters) + template
: template
if (functionCompileCache[key]) {
return functionCompileCache[key]
}
// compile
/*编译*/
const compiled = compile(template, options)
// check compilation errors/tips
if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
if (compiled.errors && compiled.errors.length) {
warn(
`Error compiling template:\n\n${template}\n\n` +
compiled.errors.map(e => `- ${e}`).join('\n') + '\n',
vm
)
}
if (compiled.tips && compiled.tips.length) {
compiled.tips.forEach(msg => tip(msg, vm))
}
}
// turn code into functions
const res = {}
const fnGenErrors = []
/*将render转换成Funtion对象*/
res.render = makeFunction(compiled.render, fnGenErrors)
/*将staticRenderFns全部转化成Funtion对象 */
const l = compiled.staticRenderFns.length
res.staticRenderFns = new Array(l)
for (let i = 0; i < l; i++) {
res.staticRenderFns[i] = makeFunction(compiled.staticRenderFns[i], fnGenErrors)
}
// check function generation errors.
// this should only happen if there is a bug in the compiler itself.
// mostly for codegen development use
/* istanbul ignore if */
if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
if ((!compiled.errors || !compiled.errors.length) && fnGenErrors.length) {
warn(
`Failed to generate render function:\n\n` +
fnGenErrors.map(({ err, code }) => `${err.toString()} in\n\n$[code]\n`).join('\n'),
vm
)
}
}
/*存放在缓存中，以免每次都重新编译*/
return (functionCompileCache[key] = res)
}
我们可以发现，在闭包中，会有一个functionCompileCache对象作为缓存器。
/*作为缓存，防止每次都重新编译*/
const functionCompileCache: {
[key: string]: CompiledFunctionResult;
} = Object.create(null)
在进入compileToFunctions以后，会先检查缓存中是否有已经编译好的结果，如果有结果则直接从缓存中读取。这样做防止每次同样的模板都要进行重复的编译工作。
// check cache
/*有缓存的时候直接取出缓存中的结果即可*/
const key = options.delimiters
? String(options.delimiters) + template
: template
if (functionCompileCache[key]) {
return functionCompileCache[key]
}
在compileToFunctions的末尾会将编译结果进行缓存
/*存放在缓存中，以免每次都重新编译*/ return (functionCompileCache[key] = res)
compile
/*编译，将模板template编译成AST树、render函数以及staticRenderFns函数*/
function compile (
template: string,
options?: CompilerOptions
): CompiledResult {
const finalOptions = Object.create(baseOptions)
const errors = []
const tips = []
finalOptions.warn = (msg, tip) => {
(tip ? tips : errors).push(msg)
}
/*做下面这些merge的目的因为不同平台可以提供自己本身平台的一个baseOptions，内部封装了平台自己的实现，然后把共同的部分抽离开来放在这层compiler中，所以在这里需要merge一下*/
if (options) {
// merge custom modules
/*合并modules*/
if (options.modules) {
finalOptions.modules = (baseOptions.modules || []).concat(options.modules)
}
// merge custom directives
if (options.directives) {
/*合并directives*/
finalOptions.directives = extend(
Object.create(baseOptions.directives),
options.directives
)
}
// copy other options
for (const key in options) {
/*合并其余的options，modules与directives已经在上面做了特殊处理了*/
if (key !== 'modules' && key !== 'directives') {
finalOptions[key] = options[key]
}
}
}
/*基础模板编译，得到编译结果*/
const compiled = baseCompile(template, finalOptions)
if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
errors.push.apply(errors, detectErrors(compiled.ast))
}
compiled.errors = errors
compiled.tips = tips
return compiled
}
compile主要做了两件事，一件是合并option（前面说的将平台自有的option与传入的option进行合并），另一件是baseCompile，进行模板template的编译。
来看一下baseCompile
baseCompile
function baseCompile (
template: string,
options: CompilerOptions
): CompiledResult {
/*parse解析得到ast树*/
const ast = parse(template.trim(), options)
/*
将AST树进行优化
优化的目标：生成模板AST树，检测不需要进行DOM改变的静态子树。
一旦检测到这些静态树，我们就能做以下这些事情：
1.把它们变成常数，这样我们就再也不需要每次重新渲染时创建新的节点了。
2.在patch的过程中直接跳过。
*/
optimize(ast, options)
/*根据ast树生成所需的code（内部包含render与staticRenderFns）*/
const code = generate(ast, options)
return {
ast,
render: code.render,
staticRenderFns: code.staticRenderFns
}
}
baseCompile首先会将模板template进行parse得到一个AST语法树，再通过optimize做一些优化，最后通过generate得到render以及staticRenderFns。
parse
parse的源码可以参见https://github.com/answershuto/learnVue/blob/master/vue-src/compiler/parser/index.js#L53。
parse会用正则等方式解析template模板中的指令、class、style等数据，形成AST语法树。
optimize
optimize的主要作用是标记static静态节点，这是Vue在编译过程中的一处优化，后面当update更新界面时，会有一个patch的过程，diff算法会直接跳过静态节点，从而减少了比较的过程，优化了patch的性能。
generate
generate是将AST语法树转化成render funtion字符串的过程，得到结果是render的字符串以及staticRenderFns字符串。
至此，我们的template模板已经被转化成了我们所需的AST语法树、render function字符串以及staticRenderFns字符串。
举个例子
来看一下这段代码的编译结果
<div class="main" :class="bindClass">
<div>{{text}}</div>
<div>hello world</div>
<div v-for="(item, index) in arr">
<p>{{item.name}}</p>
<p>{{item.value}}</p>
<p>{{index}}</p>
<p>---</p>
</div>
<div v-if="text">
{{text}}
</div>
<div v-else></div>
</div>
转化后得到AST树，如下图：
我们可以看到最外层的div是这颗AST树的根节点，节点上有许多数据代表这个节点的形态，比如static表示是否是静态节点，staticClass表示静态class属性（非bind:class）。children代表该节点的子节点，可以看到children是一个长度为4的数组，里面包含的是该节点下的四个div子节点。children里面的节点与父节点的结构类似，层层往下形成一棵AST语法树。
再来看看由AST得到的render函数
with(this){
return _c( 'div',
{
/*static class*/
staticClass:"main",
/*bind class*/
class:bindClass
},
[
_c( 'div', [_v(_s(text))]),
_c('div',[_v("hello world")]),
/*这是一个v-for循环*/
_l(
(arr),
function(item,index){
return _c( 'div',
[_c('p',[_v(_s(item.name))]),
_c('p',[_v(_s(item.value))]),
_c('p',[_v(_s(index))]),
_c('p',[_v("---")])]
)
}
),
/*这是v-if*/
(text)?_c('div',[_v(_s(text))]):_c('div',[_v("no text")])],
2
)
}
_c，_v，_s，_q
看了render function字符串，发现有大量的_c，_v，_s，_q，这些函数究竟是什么？
带着问题，我们来看一下core/instance/render。
/*处理v-once的渲染函数*/ Vue.prototype._o = markOnce /*将字符串转化为数字，如果转换失败会返回原字符串*/ Vue.prototype._n = toNumber /*将val转化成字符串*/ Vue.prototype._s = toString /*处理v-for列表渲染*/ Vue.prototype._l = renderList /*处理slot的渲染*/ Vue.prototype._t = renderSlot /*检测两个变量是否相等*/ Vue.prototype._q = looseEqual /*检测arr数组中是否包含与val变量相等的项*/ Vue.prototype._i = looseIndexOf /*处理static树的渲染*/ Vue.prototype._m = renderStatic /*处理filters*/ Vue.prototype._f = resolveFilter /*从config配置中检查eventKeyCode是否存在*/ Vue.prototype._k = checkKeyCodes /*合并v-bind指令到VNode中*/ Vue.prototype._b = bindObjectProps /*创建一个文本节点*/ Vue.prototype._v = createTextVNode /*创建一个空VNode节点*/ Vue.prototype._e = createEmptyVNode /*处理ScopedSlots*/ Vue.prototype._u = resolveScopedSlots /*创建VNode节点*/ vm._c = (a, b, c, d) => createElement(vm, a, b, c, d, false)
通过这些函数，render函数最后会返回一个VNode节点，在_update的时候，经过patch与之前的VNode节点进行比较，得出差异后将这些差异渲染到真实的DOM上。
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