关于javascript:Vue3源码分析编译模块和编译器

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Vue3 的编译模块蕴含 4 个目录：

compiler-core // 编译外围
Compiler-DOM // 浏览器相干
Compiler-sfc // 单文件组件
Compiler-SSR // 服务端渲染

其中，compiler-core 模块是 Vue 编译的外围模块，与平台无关。其余三个基于 compiler-core，实用于不同的平台。

Vue 的编译分为三个阶段，即 解析 (Parse)、转换(Transform) 和代码生成(Codegen)。

Parse 阶段将模板字符串转换为语法形象树 AST。Transform 阶段对 AST 做一些转换解决。Codegen 阶段依据 AST 生成相应的渲染函数字符串。

Parse 阶段

剖析模板字符串时，Vue 可分为两种状况：以< 结尾的字符串，和不是以 < 结尾的字符串。

不是以 < 结尾的字符串有两种状况：文本节点或者插入表达式 {{exp}}。

应用 < 将字符串的结尾分为以下几种状况：

  1. 元素开始标签 <div>
  2. 元素完结标签 </div>
  3. 正文节点 <!– 123 –>
  4. 文件申明 <!DOCTYPE html>

用伪代码示意，近似过程如下：

while (s.length) {if (startsWith(s, '{{')) { // 如果开始为 '{{'
        node = parseInterpolation(context, mode)
    } else if (s[0] === '<') { // 元素开始标签
        if (s[1] === '!') {if (startsWith(s, '<!--')) { // 正文节点
                node = parseComment(context)
            } else if (startsWith(s, '<!DOCTYPE')) { // 文档语句
                node = parseBogusComment(context)
            }
        } else if (s[1] === '/') { // 完结标签
            parseTag(context, TagType.End, parent)
        } else if (/[a-z]/i.test(s[1])) { // 开始标签名
            node = parseElement(context, ancestors)
        }
    } else { // 一般文本节点     
        node = parseText(context, mode)
    }
}

原始代码点这里 vue-next parse.ts

绝对应的几个函数如下:

  1. parseChildren(), 入口函数
  2. parseInterpolation()，剖析双花插值表达式
  3. parseComment()，解析正文
  4. parseBogusComment()，剖析文件申明
  5. parseTag()，剖析标签
  6. parseElement()，剖析元素节点，它将在外部执行 parseTag()
  7. parseText()，剖析一般文本
  8. parseAttribute()，分析属性

当标签、文本、正文等每个节点生成相应的 AST 节点时，Vue 将截断解析的字符串。

字符串被截断是应用 AdvanceBy(context,numberOfCharacters)函数，context 是字符串的上下文对象，numberOfCharacters是要截断的字符数。

应用一个简略的示例来模仿截断操作：

<div name="test">
  <p></p>
</div>

首先剖析 <div，而后执行 advanceBy(context,4) 截断操作（外部执行 s=s.slice(4)），变成：

name="test">
  <p></p>
</div>

而后分析属性，并将其截断为：

<p></p>
</div>

相似地，以下内容的截断为：

></p>
</div>
</div>
<!-- 所有字符串都已解析 -->

所有 AST 节点定义都在 Compiler-core/astts 文件中，上面是元素节点的定义：

export interface BaseElementNode extends Node {
     TYPE: NODETYPES.EEMENT / / Type 类型
     NS: namespace // 名称空间默认为 html, ie 0
     Tag: String // 标签名称
     tagType: ElementTypes // 元素类型
     IsselfClosing: boolean // 是否为自闭标记, 例如 <hr />
     Props: Array <Attribute | DirectiveNode> // 属性, 蕴含 Html 属性和指令
     Children: TemplateChildNode [] // 子级模板指向}

用一个比较复杂的例子来解释解析过程。

<div name="test">
     <!-- This is a comment-->
  <p>{{test}}</p>
     A text node
  <div>good job!</div>
</div>

下面的模板字符串假设为 S，第一个字符 S[0] 在开始时为 <，这意味着它只能是方才提到的四种状况之一。

再看看 S[1] 第二个字符的规定：

  1. 遇到 ! 时，调用字符串原始办法 startsWith()，剖析是 <!–的结尾，还是 <!DOCTYPE 的结尾，它们对应的处理函数不同，例子中代码最终将解析到正文节点。
  2. 如果是 /，按完结标签。
  3. 如果不是 /，按开始标签解决。

在咱们的示例中，这是一个 <div> 开始标签。

这里要提到的一点，Vue 将应用栈来保留已解析的元素标签。当遇到开始标记时，标签被推入栈中。当遇到完结标记时，将弹出栈。它的作用是保留已解析但尚未解析完的元素标签。在这个栈中还有另一个角色，通过 stack[stack.length-1]，能够失去它的父元素。

从咱们的例子来看，在解析过程中，栈中存储如下：

1. [div] // div 入栈
2. [div, P] // p 入栈
3. [div] // P 弹出
4. [div, div] // div 入栈
5. [div] // div 弹出
6. [] // 最初一个 div 弹出后，模板字符串已解析，栈为空。

依照下面的例子，接下来将截断 <div 字符串，并解析其属性。

属性有两种状况：

  1. HTML 的一般属性
  2. Vue 的指令

生成的类型节点值，HTML 一般属性节点类型为 6，Vue 指令节点类型为 7。

所有节点类型值详情如下:

Root, // 根节点为 0
Element, // 元素节点为 1
Text, // 文本节点为 2
Comment, // 正文节点为 3
Simple_expression, // 简略表达式为 4
Interpolation, // 双花插值 {{}} 为 5
Attribute, // 属性为 6
Directive, // 指令为 7

属性剖析后，div 开始标签被剖析结束，<div name=”test”> 此行字符串被截断。其余字符串当初如下所示：

<!-- This is a comment -->
  <p>{{test}}</p>
     A text node
  <div>good job!</div>
</div>

正文文本和一般文本节点解析规定比较简单简略，间接截断，生成节点。正文节点调用 parseComment() 函数解决，Text 节点调用 parseText() 解决。

双花插值 {{test}} 的字符串解决逻辑略微简单一些：

  1. 首先提取出双括号内的内容，即 test，调用 trim 函数去掉两边空格。
  2. 而后生成两个节点，一个节点为 INTERPOLATION 类型值为 5，示意它是一个双花插值。
  3. 第二个节点是其内容 test，将生成节点为 Simple_expression，类型值为 4。
return {
  TYPE: NODETYPES.ITERPOLATION, // 双花括号类型
  content: {
    type: NodeTypes.SIMPLE_EXPRESSION, // 简略表达式类型
    Isstatic: false, // 不是动态节点
    isConstant: false,
    content,
    loc: getSelection(context, innerStart, innerEnd)
  },
  loc: getSelection(context, start)
}

字符串解析逻辑的其余部分与上述内容相似，因而未对其进行解释。示例解析 AST 如下所示：

从 AST 中，还能够看到一些节点上的其余属性：

  1. NS，命名空间，通常为 HTML，值为 0
  2. LOC，它是一条地位音讯，批示此节点位于源 HTML 字符串的地位，蕴含行、列、偏移量等信息。
  3. {{test}} 解析后的节点将具备 isStatic属性，该值为 false，示意这是一个动静节点。如果是动态节点，则只生成一次，并且会复用雷同的节点，不须要进行差别比拟。

还有一个标签类型值，它有 4 个值：

export const enum ElementTypes {
  ELEMENT, // 0 元素节点 
  Component, // 1 正文节点
  Slot, // 2 插槽节点
  Template // 3 模板
}

次要用于辨别以上四种类型的节点。

Transform 阶段

在转换阶段，Vue 将对 AST 执行一些转换操作，次要是依据 CodeGen 阶段 应用的不同 AST 节点增加不同的选项参数。以下是一些重要的选项：

cacheHandlers 缓存处理程序

如果 CacheHandlers 的值为 true，则启用函数缓存。例如 @click=”foo” 默认状况下编译为 {onClick:foo}，如果关上此选项，则编译为：

{onClick: _cache[0] || (_cache[0] = e => _ctx.foo(e)) }  // 具备缓存性能

hoistStatic 动态晋升

hoistStatic 是一个标识符，示意是否应启用动态节点晋升。如果值为 true，动态节点将被晋升在 render() 函数内部，生成名为 _hoisted_x 的变量。

例如，文本 A text node 生成的代码为 const hoisted_2 = / # pure / createtextVNode (“a text node”)。

在上面两张图片中，前一张为 hoistStatic=false，后一张为 hoistStatic=true，都能够本人尝试一下 地址。

prefixIdentifiers 前缀标识

此参数的角色用于代码生成。例如，{{foo}} 模块 (module) 模式下生成的代码是 _ctx.foo，函数 (function) 模式下生成的代码是 width(this){…}。因为在模块 (module) 模式下，默认为严格模式，不能应用 with 语句。

PatchFlags 补丁标识

转换为 AST 节点时，应用 PatchFlag 参数，该参数次要用于差别比拟 diff 过程。当 DOM 节点具备此标记且大于 0 时，它将被更新，并且不会跳过。

来看看 PatchFlag 的值：

export const enum PatchFlags {
  // 动静文本节点
  TEXT = 1,
    // 动静类
  CLASS = 1 << 1, // 2
    // 动静 Style
  STYLE = 1 << 2, // 4
    // 动静属性，但不包含 calss 和 style
  // 如果是组件，则能够蕴含 calss 和 style。PROPS = 1 << 3, // 8
  // 具备动静键属性，当键更改时，须要进行残缺的 DIFF 差别比拟
  FULL_PROPS = 1 << 4, // 16
    // 具备侦听事件的节点
  HYDRATE_EVENTS = 1 << 5, // 32
    // 不扭转子序列的片段
  STABLE_FRAGMENT = 1 << 6, // 64
    // 具备 key 属性的片段或局部子字节具备 key
  KEYED_FRAGMENT = 1 << 7, // 128
  // 子节点没有密钥的 key
  UNKEYED_FRAGMENT = 1 << 8, // 256
  // 节点将仅执行 non-PROPS 比拟
  NEED_PATCH = 1 << 9, // 512
  // 动静插槽
  DYNAMIC_SLOTS = 1 << 10, // 1024
  // 动态节点
  HOISTED = -1,
  // 退出 DIFF 差别比拟优化模式
  BAIL = -2
}

从下面的代码能够看出，PatchFlag 应用 bit-map 来示意不同的值，每个值都有不同的含意。Vue 会在 diff 过程中依据不同的修补标记应用不同的修补办法。

下图为变换后的 AST：

能够看到 CodegenNode、Helpers 和 Hoists 已填充了相应的值。CodegenNode 是生成要应用的代码的数据。Hoists 存储动态节点。Helpers 存储创立 vNode 的函数名（实际上是 Symbol）。

在正式开始转换之前，须要创立一个 transformContext，即转换上下文。与这三个属性相干的数据和办法如下：

helpers: new Set(),
hoists: [],

// methods
helper(name) {context.helpers.add(name)
  return name
},
helperString(name) {return `_${helperNameMap[context.helper(name)]}`
},
hoist(exp) {context.hoists.push(exp)
  const identifier = createSimpleExpression(`_hoisted_${context.hoists.length}`,
    false,
    exp.loc,
    true
  )
  identifier.hoisted = exp
  return identifier
},

让咱们来看看具体的转换过程是如何应用的。用 <p>{{test}}</p> 举例说明。

此节点对应 TransformElement() 转换函数，因为 p 没有绑定动静属性，没有绑定指令，所以焦点不在它下面。而 {{test}} 是一个双花插值表达式，所以将其 patchflag 设置为 1（动静文本节点），相应的执行代码 patchFlag |=1。而后执行 createVNodeCall() 函数，其返回值为该节点的 codegennode 值。

node.codegenNode = createVNodeCall(
    context,
    vnodeTag,
    vnodeProps,
    vnodeChildren,
    vnodePatchFlag,
    vnodeDynamicProps,
    vnodeDirectives,
    !!shouldUseBlock,
    false /* disableTracking */,
    node.loc
)

createVNodeCall() 会相应的在 createVNode() 中增加一个符号，它搁置在 helpers 中。事实上，helpers 性能将在代码生成阶段引入。

// createVNodeCall () 外部执行过程，多余代码已删除
context.helper(CREATE_VNODE)
return {
  type: NodeTypes.VNODE_CALL,
  tag,
  props,
  children,
  patchFlag,
  dynamicProps,
  directives,
  isBlock,
  disableTracking,
  loc
}

hoists 晋升

是否将节点晋升，次要看它是否是动态节点。

<div name = "test"> // 动态属性节点
     <! - This is a comment->
  <p>{{test}}</p>
     A text node // 动态节点
     <div> good job! </div> // 动态节点
</div>

能够看到，下面有三个动态节点，因而 hoists 数组有 3 个值。正文为什么不算动态节点，临时还没有找到起因。。。

TYPE changes 类型扭转

从上图中能够看出，最外层 div 的类型为 1，由 Transform 生成的 CodeGen node 中的类型为 13。

这 13 是 VNODE_CALL 对应的类型值，其余还有：

// codegen
VNODE_CALL, // 13
JS_CALL_EXPRESSION, // 14
JS_OBJECT_EXPRESSION, // 15
JS_PROPERTY, // 16
JS_ARRAY_EXPRESSION, // 17
JS_FUNCTION_EXPRESSION, // 18
JS_CONDITIONAL_EXPRESSION, // 19
JS_CACHE_EXPRESSION, // 20

方才提到的例子 {{test}}, 其 codegen node是 createVnodeCall 函数生成。

return {
  type: NodeTypes.VNODE_CALL,
  tag,
  props,
  children,
  patchFlag,
  dynamicProps,
  directives,
  isBlock,
  disableTracking,
  loc
}

从下面的代码能够看出，type 设置为 nodetypes.VNODE_CALL，即 13。
每个不同的节点由不同的变换函数解决。能够本人再深刻的理解。

Codegen 阶段

代码生成阶段最初生成了一个字符串，去掉了字符串的双引号，具体内容是什么：

const _Vue = Vue
const {createVNode: _createVNode, createCommentVNode: _createCommentVNode, createTextVNode: _createTextVNode} = _Vue

const _hoisted_1 = {name: "test"}
 const _hoisted_2 = / * # __ pure __ * / _ createtextVNode ("a text node")
const _hoisted_3 = /*#__PURE__*/_createVNode("div", null, "good job!", -1 /* HOISTED */)

return function render(_ctx, _cache) {with (_ctx) {const { createCommentVNode: _createCommentVNode, toDisplayString: _toDisplayString, createVNode: _createVNode, createTextVNode: _createTextVNode, openBlock: _openBlock, createBlock: _createBlock} = _Vue

    return (_openBlock(), _createBlock("div", _hoisted_1, [_CreateCommentVNode ("This is a comment"),
      _createVNode("p", null, _toDisplayString(test), 1 /* TEXT */),
      _hoisted_2,
      _hoisted_3
    ]))
  }
}

代码生成模式

能够看到下面的代码最终返回了 render() 函数，生成相应的 VNODE。

实际上，代码生成有两种模式：模块和函数。选取哪种模式由前缀标识符决定。

函数模式性能：应用 const {helpers…}=Vue 获取帮忙函数的办法，即 createVode()、createCommentVNode() 这些函数，最初返回 render() 函数。

模块模式为：应用 ES6 模块导入导出性能，即 import 和 export。

Static node 动态节点

此外，还有三个变量。以 hoisted 命名，前面跟数字，示意这是动态变量。

看看解析阶段的 HTML 模板字符串：

<div name="test">
     <! - This is a comment->
  <p>{{test}}</p>
     A text node
  <div>good job!</div>
</div>

这个示例只有一个动静节点，即 {{test}，其余的都是动态节点。从生成的代码中还能够看出，生成的节点和模板中的代码对应于一个或多个节点。动态节点的作用是只生成一次，当前间接重用。

仔细的你可能会发现 Highed_2 和 Highed_3 变量有一个 /#\_PURE_/ 的正文。

此正文的 作用是表明此性能是纯性能，无副作用，次要用于 Tree-shaking 。压缩工具将间接从打包时未应用的代码中删除。

来看下一代动静节点，{{test}} 生成代码对应为 _createVNode(“p”, null, _toDisplayString(test), 1 / TEXT /)。

其中，_toDisplayString(test) 的外部实现是：

return val == null
    ? ''
    : isObject(val)
      ? JSON.stringify(val, replacer, 2)
      : String(val)

该代码非常简单，它是一个字符串转换输入。

_createVNode(“p”, null, _toDisplayString(test), 1 / TEXT /) 的最初一个参数减少转换时的 Patchflag 值。

Help function 辅助函数

在 Transform 和 Codegen 阶段，都看到了 helpers 辅助函数的影子，它是什么呢？

Name mapping for runtime helpers that need to be imported from 'vue' in
generated code. Make sure these are correctly exported in the runtime!
Using `any` here because TS doesn't allow symbols as index type.
// 须要从生成代码中的“vue”导入的运行时帮忙程序的名称映射。// 确保这些文件在运行时正确导出！// 此处应用 'any'，因为 TS 不容许将符号作为索引类型。export const helperNameMap: any = {[FRAGMENT]: `Fragment`,
  [TELEPORT]: `Teleport`,
  [SUSPENSE]: `Suspense`,
  [KEEP_ALIVE]: `KeepAlive`,
  [BASE_TRANSITION]: `BaseTransition`,
  [OPEN_BLOCK]: `openBlock`,
  [CREATE_BLOCK]: `createBlock`,
  [CREATE_VNODE]: `createVNode`,
  [CREATE_COMMENT]: `createCommentVNode`,
  [CREATE_TEXT]: `createTextVNode`,
  [CREATE_STATIC]: `createStaticVNode`,
  [RESOLVE_COMPONENT]: `resolveComponent`,
  [RESOLVE_DYNAMIC_COMPONENT]: `resolveDynamicComponent`,
  [RESOLVE_DIRECTIVE]: `resolveDirective`,
  [WITH_DIRECTIVES]: `withDirectives`,
  [RENDER_LIST]: `renderList`,
  [RENDER_SLOT]: `renderSlot`,
  [CREATE_SLOTS]: `createSlots`,
  [TO_DISPLAY_STRING]: `toDisplayString`,
  [MERGE_PROPS]: `mergeProps`,
  [TO_HANDLERS]: `toHandlers`,
  [CAMELIZE]: `camelize`,
  [CAPITALIZE]: `capitalize`,
  [SET_BLOCK_TRACKING]: `setBlockTracking`,
  [PUSH_SCOPE_ID]: `pushScopeId`,
  [POP_SCOPE_ID]: `popScopeId`,
  [WITH_SCOPE_ID]: `withScopeId`,
  [WITH_CTX]: `withCtx`
}

export function registerRuntimeHelpers(helpers: any) {Object.getOwnPropertySymbols(helpers).forEach(s => {helperNameMap[s] = helpers[s]
  })
}

事实上，帮忙函数是 Vue 在代码生成时引入的一些函数，因而程序能够失常执行，从下面生成的代码能够看出。helperNameMap 是默认的映射表名，它是要从 Vue 引入的函数名。

此外，咱们还能够看到一个注册函数。registerRuntimeHelpers(helpers: any() 是做什么用的呢？

咱们晓得编译模块的编译器外围是一个独立于平台的，而 编译 Dom是一个与浏览器相干的编译模块。要在浏览器中运行 Vue 程序，请导入与浏览器相干的 Vue 数据和性能。

registerRuntimeHelpers(helpers: any() 用于执行此操作，能够从 Compiler-dom 的 runtimehelpers.ts 文件中看到：

registerRuntimeHelpers({[V_MODEL_RADIO]: `vModelRadio`,
  [V_MODEL_CHECKBOX]: `vModelCheckbox`,
  [V_MODEL_TEXT]: `vModelText`,
  [V_MODEL_SELECT]: `vModelSelect`,
  [V_MODEL_DYNAMIC]: `vModelDynamic`,
  [V_ON_WITH_MODIFIERS]: `withModifiers`,
  [V_ON_WITH_KEYS]: `withKeys`,
  [V_SHOW]: `vShow`,
  [TRANSITION]: `Transition`,
  [TRANSITION_GROUP]: `TransitionGroup`
})

运行 registerRuntimeHelpers(helpers: any() 映射表被注入与浏览器相干的函数。

如何应用这些辅助函数？

在解析阶段，解析不同节点时会生成相应的类型。

在转换阶段，生成一个辅助对象，它是一个汇合数据结构。每当转换 AST 时，都会依据 AST 节点的类型增加不同的帮忙器函数。

例如，假如当初正在转换正文节点，它将执行 context.helper(CREATE_COMMENT)，外部通过 helpers.add(‘createCommentVNode’) 增加。

而后在 Codegen 阶段，遍历 helpers，从 Vue 导入所需的函数，代码实现如下：

// 这是模块模式
`import { ${ast.helpers
  .map(s => `${helperNameMap[s]} as _${helperNameMap[s]}`)
  .join(',')} } from ${JSON.stringify(runtimeModuleName)}\n`

如何生成代码？

从 Codegen.ts 文件中，能够看到许多代码生成函数：

Generate () // 入口文件
 GenfunctionExpression () // 生成函数表达式
 Gennode () // 生成 vNode 节点
...

生成代码是基于不同的 AST 节点调用不同的代码生成函数，最初将代码字符串拼合在一起，输入残缺的代码字符串。

老规矩，还是看一个例子：

const _hoisted_1 = {name: "test"}
 const _hoisted_2 = / * # __ pure __ * / _ createtextVNode ("a text node")
const _hoisted_3 = /*#__PURE__*/_createVNode("div", null, "good job!", -1 /* HOISTED */)

看看这段代码是如何生成的，外部会执行 genHoists(ast.hoists, context)，晋升的动态节点作为第一个参数，genHoists() 外部简化实现：

hoists.forEach((exp, i) => {if (exp) {push(`const _hoisted_${i + 1} = `);
        genNode(exp, context);
        newline();}
})

从下面的代码能够看出，遍历 hoists 数组，调用 genNode(exp, context) 函数。genNode() 依据不同的类型执行不同的性能。

const _hoisted_1 = {name: "test"}

这一行的 const _hoisted_1 = 通过 genHoists() 函数生成，{name: “test”} 是通过 genObjectExpression() 函数生成。

正文完
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2021-10-30
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