Vue v3.0.0源码解读系列文章-编译器 02

一、编译器概述

Vue.js 3.0的编译器（Compiler）是将Vue.js的模板编译成渲染函数的核心组件。与Vue 2相比，Vue 3的编译器采用了更加灵活和高效的编译策略，支持了Vue 3的新特性，如Composition API和Teleport等。其主要由以下几个核心模块组成：

模块	作用	相关文件
@vue/compiler-dom	针对浏览器环境的模板编译	packages/compiler-dom
@vue/compiler-core	负责核心编译逻辑，如AST解析、优化、代码生成	packages/compiler-core
@vue/runtime-core	运行时核心，包括h()渲染函数	packages/runtime-core

二、编译核心流程

Vue 3的模板编译器主要经历以下3个阶段：解析（Parse）、转换（Transform）和代码生成（Codegen）。

（一）解析（Parse）

解析阶段的主要任务是将Vue模板解析为抽象语法树（AST），该过程包括标记化、词法分析和语法分析等步骤。以下是一个简单的示例：

typescript 复制代码

// src/compiler-core/src/parse/index.ts 
// 模板解析器的入口函数，将模板字符串解析为AST 
export function baseParse ( content: string , options: ParserOptions = {} ): RootNode { 
    // 创建解析上下文 
    const context = createParserContext (content, options); 
    // 解析AST节点 
    const root = parseChildren (context, 0 /* TEXT */ , []); 
    // ... 
    return root; 
} 

// 解析AST节点 
function parseChildren ( 
    context: ParserContext, 
    mode: TextModes, 
    ancestors: ElementNode[] 
): TemplateChildNode [] { 
    const parent = last (ancestors); 
    const ns = parent ? parent. ns : Namespaces . HTML ; 
    const nodes : TemplateChildNode [] = []; 
    // 解析模板字符串中的节点，包括标签、文本、注释等 
    while (! isEnd (context, mode, ancestors)) { 
        const s = context. source ; 
        let node : TemplateChildNode | undefined = undefined ; 
        if (mode === TextModes . DATA ) { 
            // 解析标签、注释节点 
            if ( startsWith (s, '<' )) { 
                if (commentRE. test (s)) { 
                    // 解析注释节点 
                    node = parseComment (context); 
                } else if (conditionalCommentRE. test (s)) { 
                    // 解析条件注释节点 
                    node = parseConditionalComment (context); 
                } else if ( DOCTYPE_RE . test (s)) { 
                    // 解析Doctype节点 
                    node = parseBogusComment (context) as any ; 
                } else { 
                    // 解析标签节点 
                    node = parseElement (context, ancestors); 
                } 
            } else if (s[ 0 ] === '{' ) { 
                // 解析插值表达式 
                node = parseInterpolation(context, mode); 
            } 
        } 
        // 解析文本节点 
        if (!node) { 
            node = parseText (context, mode); 
        } 
        // 将解析出来的节点添加到节点数组中 
        if ( isArray (node)) { 
            for ( let i = 0 ; i < node. length ; i++) { 
                nodes. push (node[i]); 
            } 
        } else if (node) { 
            if ( 
                mode !== TextModes . RAWTEXT && 
                (node. type === NodeTypes . TEXT || 
                node. type === NodeTypes . COMMENT || 
                (node. type === NodeTypes . INTERPOLATION && !node. content . trim ())) 
            ) { 
                const prev = last (nodes); 
                if ( 
                    prev && 
                    prev. type === NodeTypes . TEXT && 
                    prev. content [prev. content . length - 1 ] === ' ' 
                ) { 
                    // 合并相邻的文本节点，避免出现空格文本节点 
                    prev. content += ' ' ; 
                    continue ; 
                } 
            } 
            nodes. push (node); 
        } 
    } 
    // ... 
    return nodes; 
}

在解析过程中，编译器会根据当前解析的节点类型，调用相应的解析函数，例如parseElement解析标签节点，parseText解析文本节点等，最终将解析出来的节点添加到节点数组中。

（二）转换（Transform）

转换阶段是对解析得到的AST进行优化，以减少不必要的计算开销。Vue 3提供了NodeTransform机制，对AST进行处理，主要的优化包括：

静态提升（hoistStatic）：提前提取不变的内容，避免每次渲染时都重新创建。
PatchFlag标记（markDynamicNode）：只更新动态内容，提高渲染性能。
VNode合并（optimizeTextNode）：减少不必要的VNode生成。

以下是一个简单的示例：

typescript 复制代码

import { transform } from '@vue/compiler-core'; 
const ast = parse ( ` <div><p>{{ message }}</p></div> ` );
transform(ast, {
    nodeTransforms: [
        // 静态提升
        hoistStatic,
        // PatchFlag标记
        markDynamicNode,
        // VNode合并
        optimizeTextNode
    ]
});

（三）代码生成（Codegen）

代码生成阶段是将优化后的AST生成渲染函数。编译器会根据AST生成渲染函数的代码，包括静态节点渲染、动态节点渲染、事件处理器等步骤。最终，编译器会将生成的渲染函数输出为一个JavaScript模块或者一个字符串，以便在Vue.js应用程序中使用。以下是一个简单的示例：

javascript 复制代码

import { generate } from '@vue/compiler-core'; 
const ast = parse ( ` <div><p>{{ message }}</p></div> ` );
transform(ast, {
    nodeTransforms: [
        hoistStatic,
        markDynamicNode,
        optimizeTextNode
    ]
});
const { code } = generate(ast);
console.log(code);

最终生成的渲染函数可能类似于：

javascript 复制代码

function render ( _ctx , _cache ) { 
    return _openBlock ( ) , _createElementBlock ( "div" , null , [ 
        _createElementVNode ( "p" , null , _toDisplayString ( _ctx . message ) , 1 /* TEXT */ ) 
    ] ); 
}

三、编译优化技术

Vue 3的编译器采用了多种优化技术来提高编译性能和渲染性能，主要包括以下几个方面：

（一）静态提升

对于标签中仅仅是纯文本的节点，会将其提升到render函数外，再次渲染时无须再次创建，减少了不必要的计算和内存开销。例如：

html 复制代码

<!-- 原始模板 -->
<template>
    <div>
        <header class="header">{{ title }}</header>
        <main :class="mainClass">内容区</main>
        <footer>Copyright 2023</footer>
    </div>
</template>

编译后代码（静态提升优化）：

javascript 复制代码

const _hoisted_1 = createStaticVNode("<footer>Copyright 2023</footer>")
function render() { 
    return (_openBlock(), 
        createBlock('div', null, [ 
            createVNode('header', { class: "header" }, _toDisplayString(_ctx.title), 1), 
            createVNode('main', { class: _ctx.mainClass }, "内容区", 2), 
            _hoisted_1 
        ]) 
    )
}

（二）Patch flag

标记不同类型的节点（如动态文本节点、有动态属性的节点），在diff过程中可以只对这些标记的节点进行比较，从而提高了diff的效率。

（三）缓存事件处理器

配置编译器选项，缓存事件处理器，避免每次渲染时都重新创建事件处理函数。例如：

javascript 复制代码

// vue.config.js
module.exports = {
    chainWebpack: config => {
        config.module
          .rule('vue')
          .use('vue-loader')
          .tap(options => ({
                ...options,
                compilerOptions: {
                    cacheHandlers: true
                }
            }))
    }
}

// 不同处理方式对比
// 普通模式
const _ctx = { handleClick: () => { /*...*/ } }
createVNode('button', { onClick: _ctx.handleClick })

// 缓存模式 
const _cache = {}
createVNode('button', { 
    onClick: _cache[1] || (_cache[1] = e => _ctx.handleClick(e)) 
})

（四）动态标识符追踪

对模板层级的数据流向进行追踪，基于Proxy的数据绑定，提高数据更新时的渲染效率。例如：

html 复制代码

<!-- 模板层级数据流向追踪 -->
<template>
    <div>
        <ChildComp :data="obj.prop" />
        <span>{{ arr[offset] }}</span>
    </div>
</template>

编译结果（基于Proxy的数据绑定）：

javascript 复制代码

function render() { 
    return (_openBlock(), 
        createBlock('div', null, [ 
            createVNode(ChildComp, { 
                data: _ctx.obj.prop 
            }, null, 8 /* PROPS */, ["data"]), 
            createVNode("span", null, _toDisplayString(_ctx.arr[_ctx.offset]), 1) 
        ]) 
    )
}

（五）分支优化策略

针对不同类型的分支，采用不同的处理策略，减少重渲染的开销。具体如下：

分支类型	处理策略	重渲染触发点	更新复杂度
静态条件渲染	完全提升	无	O(0)
动态多条件分支	Block树结构缓存	父Block节点	O(1)
列表条件过滤	双向追踪	列表项动/静态项	O(n)
嵌套条件层级	建立追踪链路	各层级追踪标记	O(log n)

四、编译器进阶用法

（一）自定义编译指令

可以实现自定义编译指令，并在模板中应用。例如，实现Lazy编译指令：

typescript 复制代码

// lazy.ts
const LazyDirective: DirectiveTransform = (dir, node, context) => {
    return {
        props: [
            createObjectProperty( 
                `onLazy`, 
                createFunctionExpression( 
                    null, 
                    dir.exp ? `($event) => ${dir.exp}($event)` : `() => {}` 
                ) 
            ) 
        ]
    }
}

// 注册自定义指令
// compilerOptions.ts
app.config.compilerOptions.directiveTransforms[ 'lazy' ] = LazyDirective

// 模板应用
<template>
    <div v-lazy="handleScroll">
    </div>
</template>

（二）编译器安全策略矩阵

为了保证编译过程的安全性，Vue 3的编译器提供了一系列安全策略：

安全机制	编译器级别保护	潜在风险点	解决方案
XSS防御	自动实体编码	{{ rawHTML }}	白名单过滤
表达式沙箱	安全执行上下文	Function构造	环境变量约束
模板解析验证	严格模式检查	非法嵌套元素	Schema校验
资源加载限制	内联资源验证	动态import	CSP策略支持

综上所述，Vue v3.0.0的编译器在设计上进行了全面的优化和改进，采用了模块化架构，支持Tree-shaking，并引入了静态提升、PatchFlag等优化策略，以提高渲染性能。通过深入学习Vue v3.0.0编译器的源码和工作流程，我们可以更好地理解其工作原理，从而在实际开发中更加灵活地运用Vue的特性和API，提高开发效率和代码质量。