Vue3 的模板编译优化

Bertha 。 2022-12-21 13:56 190阅读 0赞

今天的文章打算学习下 Vue3 下的模板编译与 Vue2 下的差异，以及 VDOM 下 Diff 算法的优化。

## 编译入口 ##

了解过 Vue3 的同学肯定知道 Vue3 引入了新的组合 Api，在组件 `mount` 阶段会调用 `setup` 方法，之后会判断 `render` 方法是否存在，如果不存在会调用 `compile` 方法将 `template` 转化为 `render`。

// packages/runtime-core/src/renderer.ts
    const mountComponent = (initialVNode, container) => {
      const instance = (
        initialVNode.component = createComponentInstance(
          // ...params
        )
      )
      // 调用 setup
      setupComponent(instance)
    }
    
    // packages/runtime-core/src/component.ts
    let compile
    export function registerRuntimeCompiler(_compile) {
      compile = _compile
    }
    export function setupComponent(instance) {
      const Component = instance.type
      const { setup } = Component
      if (setup) {
        // ...调用 setup
      }
      if (compile && Component.template && !Component.render) {
       // 如果没有 render 方法
        // 调用 compile 将 template 转为 render 方法
        Component.render = compile(Component.template, {...})
      }
    }

这部分都是 runtime-core 中的代码，之前的文章有讲过 Vue 分为完整版和 runtime 版本。如果使用 `vue-loader` 处理 `.vue` 文件，一般都会将 `.vue` 文件中的 `template` 直接处理成 `render` 方法。

//  需要编译器
    Vue.createApp({
      template: '<div>{
       { hi }}</div>'
    })
    
    // 不需要
    Vue.createApp({
      render() {
        return Vue.h('div', {}, this.hi)
      }
    })

完整版与 runtime 版的差异就是，完整版会引入 `compile` 方法，如果是 vue-cli 生成的项目就会抹去这部分代码，将 compile 过程都放到打包的阶段，以此优化性能。runtime-dom 中提供了 `registerRuntimeCompiler` 方法用于注入 `compile` 方法。

![985cc9766c669fabad03d5b1eb05deff.png][]

## 主流程 ##

在完整版的 `index.js` 中，调用了 `registerRuntimeCompiler` 将 `compile` 进行注入，接下来我们看看注入的 `compile` 方法主要做了什么。

// packages/vue/src/index.ts
    import { compile } from '@vue/compiler-dom'
    
    // 编译缓存
    const compileCache = Object.create(null)
    
    // 注入 compile 方法
    function compileToFunction(
     // 模板
      template: string | HTMLElement,
      // 编译配置
      options?: CompilerOptions
    ): RenderFunction {
      if (!isString(template)) {
        // 如果 template 不是字符串
        // 则认为是一个 DOM 节点，获取 innerHTML
        if (template.nodeType) {
          template = template.innerHTML
        } else {
          return NOOP
        }
      }
    
      // 如果缓存中存在，直接从缓存中获取
      const key = template
      const cached = compileCache[key]
      if (cached) {
        return cached
      }
    
      // 如果是 ID 选择器，这获取 DOM 元素后，取 innerHTML
      if (template[0] === '#') {
        const el = document.querySelector(template)
        template = el ? el.innerHTML : ''
      }
    
      // 调用 compile 获取 render code
      const { code } = compile(
        template,
        options
      )
    
      // 将 render code 转化为 function
      const render = new Function(code)();
    
     // 返回 render 方法的同时，将其放入缓存
      return (compileCache[key] = render)
    }
    
    // 注入 compile
    registerRuntimeCompiler(compileToFunction)

在讲 Vue2 模板编译的时候已经讲过，`compile` 方法主要分为三步，Vue3 的逻辑类似：

1.  模板编译，将模板代码转化为 AST；
2.  优化 AST，方便后续虚拟 DOM 更新；
3.  生成代码，将 AST 转化为可执行的代码；

// packages/compiler-dom/src/index.ts
    import { baseCompile, baseParse } from '@vue/compiler-core'
    export function compile(template, options) {
      return baseCompile(template, options)
    }
    
    // packages/compiler-core/src/compile.ts
    import { baseParse } from './parse'
    import { transform } from './transform'
    
    import { transformIf } from './transforms/vIf'
    import { transformFor } from './transforms/vFor'
    import { transformText } from './transforms/transformText'
    import { transformElement } from './transforms/transformElement'
    
    import { transformOn } from './transforms/vOn'
    import { transformBind } from './transforms/vBind'
    import { transformModel } from './transforms/vModel'
    
    export function baseCompile(template, options) {
      // 解析 html，转化为 ast
      const ast = baseParse(template, options)
      // 优化 ast，标记静态节点
      transform(ast, {
        ...options,
        nodeTransforms: [
          transformIf,
          transformFor,
          transformText,
          transformElement,
          // ... 省略了部分 transform
        ],
        directiveTransforms: {
          on: transformOn,
          bind: transformBind,
          model: transformModel
        }
      })
      // 将 ast 转化为可执行代码
      return generate(ast, options)
    }

## 计算 PatchFlag ##

这里大致的逻辑与之前的并没有多大的差异，主要是 `optimize` 方法变成了 `transform` 方法，而且默认会对一些模板语法进行 `transform`。这些 `transform` 就是后续虚拟 DOM 优化的关键，我们先看看 `transform` 的代码 。

// packages/compiler-core/src/transform.ts
    export function transform(root, options) {
      const context = createTransformContext(root, options)
      traverseNode(root, context)
    }
    export function traverseNode(node, context) {
      context.currentNode = node
      const { nodeTransforms } = context
      const exitFns = []
      for (let i = 0; i < nodeTransforms.length; i++) {
        // Transform 会返回一个退出函数，在处理完所有的子节点后再执行
        const onExit = nodeTransforms[i](node, context)
        if (onExit) {
          if (isArray(onExit)) {
            exitFns.push(...onExit)
          } else {
            exitFns.push(onExit)
          }
        }
      }
      traverseChildren(node, context)
      context.currentNode = node
      // 执行所以 Transform 的退出函数
      let i = exitFns.length
      while (i--) {
        exitFns[i]()
      }
    }

我们重点看一下 `transformElement` 的逻辑：

// packages/compiler-core/src/transforms/transformElement.ts
    export const transformElement: NodeTransform = (node, context) => {
      // transformElement 没有执行任何逻辑，而是直接返回了一个退出函数
      // 说明 transformElement 需要等所有的子节点处理完后才执行
      return function postTransformElement() {
        const { tag, props } = node
    
        let vnodeProps
        let vnodePatchFlag
        const vnodeTag = node.tagType === ElementTypes.COMPONENT
          ? resolveComponentType(node, context)
          : `"${tag}"`
        
        let patchFlag = 0
        // 检测节点属性
        if (props.length > 0) {
          // 检测节点属性的动态部分
          const propsBuildResult = buildProps(node, context)
          vnodeProps = propsBuildResult.props
          patchFlag = propsBuildResult.patchFlag
        }
    
        // 检测子节点
        if (node.children.length > 0) {
          if (node.children.length === 1) {
            const child = node.children[0]
            // 检测子节点是否为动态文本
            if (!getStaticType(child)) {
              patchFlag |= PatchFlags.TEXT
            }
          }
        }
    
        // 格式化 patchFlag
        if (patchFlag !== 0) {
            vnodePatchFlag = String(patchFlag)
        }
    
        node.codegenNode = createVNodeCall(
          context,
          vnodeTag,
          vnodeProps,
          vnodeChildren,
          vnodePatchFlag
        )
      }
    }

`buildProps` 会对节点的属性进行一次遍历，由于内部源码涉及很多其他的细节，这里的代码是经过简化之后的，只保留了 `patchFlag` 相关的逻辑。

export function buildProps(
      node: ElementNode,
      context: TransformContext,
      props: ElementNode['props'] = node.props
    ) {
      let patchFlag = 0
      for (let i = 0; i < props.length; i++) {
        const prop = props[i]
        const [key, name] = prop.name.split(':')
        if (key === 'v-bind' || key === '') {
          if (name === 'class') {
           // 如果包含 :class 属性，patchFlag | CLASS
            patchFlag |= PatchFlags.CLASS
          } else if (name === 'style') {
           // 如果包含 :style 属性，patchFlag | STYLE
            patchFlag |= PatchFlags.STYLE
          }
        }
      }
    
      return {
        patchFlag
      }
    }

上面的代码只展示了三种 `patchFlag` 的类型：

*  **节点只有一个文本子节点，且该文本包含动态的数据**（ `TEXT = 1`）

*  **节点包含可变的 class 属性**（ `CLASS = 1 << 1`）

<div :class="{ active: isActive }"></div>

*  **节点包含可变的 style 属性**（ `STYLE = 1 << 2`）

<div :style="{ color: color }"></div>

可以看到 PatchFlags 都是数字 `1` 经过 **左移操作符** 计算得到的。

export const enum PatchFlags {
      TEXT = 1,             // 1, 二进制 0000 0001
      CLASS = 1 << 1,       // 2, 二进制 0000 0010
      STYLE = 1 << 2,       // 4, 二进制 0000 0100
      PROPS = 1 << 3,       // 8, 二进制 0000 1000
      ...
    }

从上面的代码能看出来，`patchFlag` 的初始值为 0，每次对 `patchFlag` 都是执行 `|` （或）操作。如果当前节点是一个只有动态文本子节点且同时具有动态 style 属性，最后得到的 `patchFlag` 为 5（`二进制：0000 0101`）。

<p :style="{ color: color }">name: {
       {name}}</p>

patchFlag = 0
    patchFlag |= PatchFlags.STYLE
    patchFlag |= PatchFlags.TEXT
    // 或运算：两个对应的二进制位中只要一个是1，结果对应位就是1。
    // 0000 0001
    // 0000 0100
    // ------------
    // 0000 0101  =>  十进制 5

![e022e1f3658c2e9e9d032dbe755554d1.png][]

patchFlag

我们将上面的代码放到 Vue3 中运行：

const app = Vue.createApp({
      data() {
        return {
          color: 'red',
          name: 'shenfq'
        }
      },
      template: `<div>
       <p :style="{ color: color }">name: {
       {name}}</p>
      </div>`
    })
    
    app.mount('#app')

最后生成的 `render` 方法如下，和我们之前的描述基本一致。

![5e9641d25c65d2ec0197e9e3fb77f62c.png][]

function render() \{\}

## render 优化 ##

Vue3 在虚拟 DOM Diff 时，会取出 `patchFlag` 和需要进行的 diff 类型进行 `&`（与）操作，如果结果为 true 才进入对应的 diff。

![2a07bceda2b4d318fc811f423c08eb0c.png][]

patchFlag 判断

还是拿之前的模板举例：

<p :style="{ color: color }">name: {
       {name}}</p>

如果此时的 name 发生了修改，p 节点进入了 diff 阶段，此时会将判断 `patchFlag & PatchFlags.TEXT` ，这个时候结果为真，表明 p 节点存在文本修改的情况。

![5394266290d495539177c41d570c5417.png][]

patchFlag

patchFlag = 5
    patchFlag & PatchFlags.TEXT
    // 或运算：只有对应的两个二进位都为1时，结果位才为1。
    // 0000 0101
    // 0000 0001
    // ------------
    // 0000 0001  =>  十进制 1

if (patchFlag & PatchFlags.TEXT) {
      if (oldNode.children !== newNode.children) {
        // 修改文本
        hostSetElementText(el, newNode.children)
      }
    }

但是进行 `patchFlag & PatchFlags.CLASS` 判断时，由于节点并没有动态 Class，返回值为 0，所以就不会对该节点的 class 属性进行 diff，以此来优化性能。

![9ee1255ec7ebc374452d7c2971e9564f.png][]

patchFlag

patchFlag = 5
    patchFlag & PatchFlags.CLASS
    // 或运算：只有对应的两个二进位都为1时，结果位才为1。
    // 0000 0101
    // 0000 0010
    // ------------
    // 0000 0000  =>  十进制 0

## 总结 ##

其实 Vue3 相关的性能优化有很多，这里只单独将 patchFlag 的十分之一的内容拿出来讲了，Vue3 还没正式发布的时候就有看到说 Diff 过程会通过 patchFlag 来进行性能优化，所以打算看看他的优化逻辑，总的来说还是有所收获。

破解vue3.x新特性-洞见未来  
完整视频：http://yun.itheima.com/open/440.html?2010zzpqq

Vue3.0从入门到实战开发  
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[985cc9766c669fabad03d5b1eb05deff.png]: /images/20221120/d4faf0662dab40c5b3701c20da77c109.png
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[5e9641d25c65d2ec0197e9e3fb77f62c.png]: /images/20221120/d90ea1ea7a6a4dc6b832e16cea3f446f.png
[2a07bceda2b4d318fc811f423c08eb0c.png]: /images/20221120/79b08b8759a644879b4d024dca6354a1.png
[5394266290d495539177c41d570c5417.png]: /images/20221120/b5338d253431444786dd29214c2e646b.png
[9ee1255ec7ebc374452d7c2971e9564f.png]: /images/20221120/3aa2835ce2fe4d38933e4870d1b0ba1d.png