Vue2与Vue3模板编译器对比分析

Vue2与Vue3模板编译器对比分析

编译过程概述

Vue2编译流程

// Vue2编译流程示例
function baseCompile(template, options) {
    const ast = parse(template.trim(), options)
    optimize(ast, options)
    const code = generate(ast, options)
    return code
}

1. 解析(parse)：模板 -> AST

   • 词法分析：将模板字符串分解成词法单元(Tokens)

     // 词法分析示例
     // 输入：<div class="container">{{message}}</div>
     // 输出tokens：
     [
       { type: 'tag-start', value: 'div' },
       { type: 'attribute', name: 'class', value: 'container' },
       { type: 'tag-end' },
       { type: 'interpolation', value: 'message' },
       { type: 'tag-close', value: 'div' }
     ]
     
     // Vue2词法分析器实现示例
     function parseHTML(template, options) {
       while(template) {
         // 解析开始标签
         const startTagMatch = parseStartTag()
         if (startTagMatch) {
           handleStartTag(startTagMatch)
           continue
         }
         
         // 解析结束标签
         const endTagMatch = template.match(endTag)
         if (endTagMatch) {
           advance(endTagMatch[0].length)
           handleEndTag(endTagMatch[1])
           continue
         }
         
         // 解析文本内容
         const textEnd = template.indexOf('<')
         let text
         if (textEnd >= 0) {
           text = template.substring(0, textEnd)
         } else {
           text = template
         }
         if (text) {
           advance(text.length)
           chars(text)
         }
       }
     }

   • 语法分析：基于词法单元构建AST语法树

     // AST节点示例
     {
       type: 1, // 元素节点
       tag: 'div',
       attrsList: [{ name: 'class', value: 'container' }],
       children: [{
         type: 2, // 表达式节点
         expression: '_s(message)',
         text: '{{message}}'
       }]
     }
     
     // Vue2 AST构建示例
     function createASTElement(tag, attrs, parent) {
       return {
         type: 1,
         tag,
         attrsList: attrs,
         parent,
         children: [],
         plain: !attrs.length
       }
     }
     
     // Vue3 AST节点类型定义
     export const enum NodeTypes {
       ROOT,
       ELEMENT,
       TEXT,
       COMMENT,
       SIMPLE_EXPRESSION,
       INTERPOLATION,
       ATTRIBUTE,
       DIRECTIVE,
       // list
       COMPOUND_EXPRESSION,
       IF,
       IF_BRANCH,
       FOR,
       TEXT_CALL,
       // codegen
       VNODE_CALL,
       JS_CALL_EXPRESSION
     }

   • 状态机实现：通过有限状态自动机处理不同的解析状态

     // Vue2解析状态示例
     const TextModes = {
       DATA: 'DATA',           // 普通文本模式
       RCDATA: 'RCDATA',       // 特殊标签内文本模式
       RAWTEXT: 'RAWTEXT',     // 原始文本模式
       CDATA: 'CDATA'          // CDATA区块模式
     }
     
     // Vue3解析状态实现
     function parseChildren(
       context: ParserContext,
       mode: TextModes,
       ancestors: ElementNode[]
     ): TemplateChildNode[] {
       const parent = last(ancestors)
       const nodes: TemplateChildNode[] = []
       
       while (!isEnd(context, mode, ancestors)) {
         const s = context.source
         let node: TemplateChildNode | undefined = undefined
         
         if (mode === TextModes.DATA || mode === TextModes.RCDATA) {
           if (startsWith(s, '{{')) {
             // 解析插值表达式
             node = parseInterpolation(context)
           } else if (s[0] === '<') {
             // 解析标签
             if (s.length === 1) {
               emitError(context, ErrorCodes.EOF_BEFORE_TAG_NAME)
             } else if (s[1] === '!') {
               // 解析注释或CDATA
               if (startsWith(s, '<!--')) {
                 node = parseComment(context)
               } else if (startsWith(s, '<!CDATA[')) {
                 node = parseCDATA(context, ancestors)
               }
             } else if (s[1] === '/') {
               // 解析结束标签
               parseTag(context, TagType.End, parent)
             } else if (/[a-z]/i.test(s[1])) {
               // 解析开始标签
               node = parseElement(context, ancestors)
             }
           }
         }
         
         if (!node) {
           // 解析文本节点
           node = parseText(context, mode)
         }
         
         if (Array.isArray(node)) {
           for (let i = 0; i < node.length; i++) {
             pushNode(nodes, node[i])
           }
         } else {
           pushNode(nodes, node)
         }
       }
       return nodes
     }

2. 优化(optimize)：标记静态节点

   • 节点类型判断：确定节点是否为静态节点

     // Vue2静态节点判断
     function isStatic(node) {
       // 文本节点判断
       if (node.type === 2) {
         return !node.expression; // 不含表达式的纯文本为静态节点
       }
       // 元素节点判断
       if (node.type === 1) {
         return !node.hasBindings &&      // 无动态绑定
                !node.hasVIf &&           // 无v-if/v-else
                !node.hasVFor &&          // 无v-for
                !node.hasVModel;          // 无v-model
       }
       return false;
     }
     
     // Vue2完整优化过程
     function optimize(root, options) {
       if (!root) return
       // 第一遍遍历：标记所有静态节点
       markStatic(root)
       // 第二遍遍历：标记静态根节点
       markStaticRoots(root, false)
     }

   • 静态树标记：标记静态子树以提升性能

     // Vue2静态树标记过程
     function markStaticRoots(node, isInFor) {
       if (node.type === 1) {
         // 对于v-for内的节点特殊处理
         if (node.static || node.once) {
           node.staticInFor = isInFor
         }
         // 如果一个节点是静态节点，并且有子节点
         // 并且子节点不只是一个静态文本节点
         // 那么这个节点就可以被标记为静态根节点
         if (node.static && node.children.length &&
             !(node.children.length === 1 && node.children[0].type === 3)) {
           node.staticRoot = true;
           return;
         } else {
           node.staticRoot = false;
         }
         // 递归处理子节点
         if (node.children) {
           for (let i = 0, l = node.children.length; i < l; i++) {
             markStaticRoots(node.children[i], isInFor || !!node.for)
           }
         }
       }
     }

   • Vue3 PatchFlag优化：精确标记动态节点

     // Vue3 PatchFlag标记示例
     function createVNodeCall(context, tag, props, children, patchFlag) {
       if (context.prefixIdentifiers) {
         return context.helper(CREATE_VNODE)(
           tag,
           props,
           children,
           patchFlag
         )
       } else {
         return {
           type: NodeTypes.VNODE_CALL,
           tag,
           props,
           children,
           patchFlag
         }
       }
     }
     
     // PatchFlag的应用
     function transformElement(node, context) {
       let patchFlag = 0
       let dynamicPropNames = []
       
       // 检查动态属性
       if (node.props) {
         for (let i = 0; i < node.props.length; i++) {
           const prop = node.props[i]
           if (prop.type === NodeTypes.DIRECTIVE) {
             if (prop.name === 'bind' && prop.exp) {
               // 动态属性
               patchFlag |= PatchFlags.PROPS
               dynamicPropNames.push(prop.arg)
             } else if (
               prop.name === 'on' &&
               (!prop.arg || prop.arg.type !== NodeTypes.SIMPLE_EXPRESSION)
             ) {
               // 动态事件
               patchFlag |= PatchFlags.HYDRATE_EVENTS
             }
           }
         }
       }
       
       // 检查动态文本子节点
       if (node.children) {
         for (let i = 0; i < node.children.length; i++) {
           const child = node.children[i]
           if (child.type === NodeTypes.INTERPOLATION) {
             patchFlag |= PatchFlags.TEXT
             break
           }
         }
       }
       
       // 生成VNode调用
       return createVNodeCall(
         context,
         node.tag,
         node.props,
         node.children,
         patchFlag ? patchFlag + " /* 动态标记 */" : undefined
       )
     }

3. 生成(generate)：AST -> 渲染函数

   • 代码生成策略：将AST转换为可执行的渲染函数

     // Vue2代码生成示例
     function genElement(el) {
       if (el.staticRoot && !el.staticProcessed) {
         return genStatic(el);
       } else if (el.once && !el.onceProcessed) {
         return genOnce(el);
       } else if (el.for && !el.forProcessed) {
         return genFor(el);
       } else if (el.if && !el.ifProcessed) {
         return genIf(el);
       } else {
         return `_c('${el.tag}',${genData(el)},${genChildren(el)})`;
       }
     }
     
     // 生成静态节点代码
     function genStatic(el) {
       el.staticProcessed = true
       return `_m(${staticRenderFns.length})`
     }
     
     // 生成v-for代码 
     function genFor(el) {
       el.forProcessed = true
       const exp = el.for
       const alias = el.alias
       const iterator1 = el.iterator1 ? `,${el.iterator1}` : ''
       const iterator2 = el.iterator2 ? `,${el.iterator2}` : ''
       return `_l((${exp}),function(${alias}${iterator1}${iterator2}){return ${genElement(el)}})`
     }

   • 运行时优化：生成优化的渲染代码

     // Vue3代码生成优化示例
     function genVNodeCall(node) {
       if (node.type === NodeTypes.ELEMENT) {
         return `_createElementVNode(${[node.tag, node.props, node.children, node.patchFlag].join(', ')})`;
       }
     }

Vue3编译流程

// Vue3编译流程示例
function baseCompile(template, options) {
    const ast = baseParse(template)
    transform(ast, options)
    return generate(ast, options)
}

1. 解析(parse)：模板 -> AST
2. 转换(transform)：优化AST
3. 生成(generate)：AST -> 渲染函数

主要优化对比

Vue2编译优化

1. 静态节点标记

// 静态节点标记示例
function markStatic(node) {
    node.static = isStatic(node)
    if (node.type === 1) {
        for (let i = 0; i < node.children.length; i++) {
            markStatic(node.children[i])
        }
    }
}

2. 静态根节点提升
3. 事件处理函数缓存

Vue3编译优化

1. 动态节点标记（PatchFlag）

// PatchFlag示例
export const enum PatchFlags {
    TEXT = 1,          // 动态文本节点
    CLASS = 1 << 1,    // 动态class
    STYLE = 1 << 2,    // 动态style
    PROPS = 1 << 3,    // 动态属性
    FULL_PROPS = 1 << 4,// 具有动态key属性
    HYDRATE_EVENTS = 1 << 5,    // 具有事件监听器
    STABLE_FRAGMENT = 1 << 6,   // 稳定序列
    KEYED_FRAGMENT = 1 << 7,    // 子节点有key
    UNKEYED_FRAGMENT = 1 << 8,  // 子节点无key
    NEED_PATCH = 1 << 9,        // 非props修改
    DYNAMIC_SLOTS = 1 << 10,    // 动态插槽
    DEV_ROOT_FRAGMENT = 1 << 11  // 仅供开发
}

2. 静态提升

// 静态提升示例
const _hoisted_1 = /*#__PURE__*/ _createElementVNode("div", { class: "static" }, "Static Content", -1)

3. Block树优化
4. 事件监听器缓存

编译产物对比

Vue2编译产物

// Vue2渲染函数示例
with(this) {
    return _c('div',
        { attrs: { "id": "app" }},
        [
            _c('div', { staticClass: "static" }),
            _c('div', { class: dynamic }),
            _v("\n  " + _s(message) + "\n")
        ]
    )
}

Vue3编译产物

// Vue3渲染函数示例
const _hoisted_1 = { id: "app" }

export function render(_ctx, _cache) {
    return (_openBlock(), _createElementBlock("div", _hoisted_1, [
        _createElementVNode("div", { class: "static" }),
        _createElementVNode("div", {
            class: _ctx.dynamic,
            "patchFlag": 2 // CLASS
        }),
        _createTextVNode(_toDisplayString(_ctx.message), 1 /* TEXT */)
    ]))
}

性能优化对比

Vue2性能优化

1. 编译期优化

   • 静态节点检测和提升
   • 代码生成优化

2. 运行时优化

   • 虚拟DOM重用
   • 事件处理函数缓存

Vue3性能优化

1. 编译期优化

   • 静态提升
   • PatchFlag标记
   • Block树
   • 事件监听器缓存

2. 运行时优化

   • 基于PatchFlag的靶向更新
   • 静态节点不再比较
   • 基于Block的树结构更新

优缺点对比

Vue2

优点：

• 编译过程简单直观
• 生成代码易于理解
• 运行时性能稳定

缺点：

• 静态节点优化有限
• 没有靶向更新能力
• 运行时性能提升空间受限

Vue3

优点：

• 更强的静态分析能力
• 精确的靶向更新
• 更好的代码生成
• 更小的运行时体积

缺点：

• 编译过程更复杂
• 生成代码可读性降低
• 调试难度增加

最佳实践

Vue2最佳实践

1. 合理使用v-once
2. 避免不必要的动态绑定
3. 使用计算属性优化

Vue3最佳实践

1. 充分利用静态提升
2. 合理使用Block
3. 利用PatchFlag优化更新

总结

Vue3在模板编译器方面进行了全面的升级和优化，通过引入PatchFlag、Block树等创新特性，显著提升了运行时性能。相比Vue2，Vue3的编译优化更加智能和精确，能够生成更高效的代码。虽然增加了一定的编译复杂度，但带来的性能提升是值得的。