同学们，大家好！ 今天咱们来聊聊 Vue 2 的编译过程，这可是 Vue 框架的核心秘密之一。 掌握了这个过程，就像拿到了葵花宝典，对理解 Vue 的运行机制、编写更高效的代码都有莫大的帮助。 别怕，虽然听起来有点玄乎，但咱们用大白话把它讲透彻。
开场白：Vue 编译器的角色
想象一下，你写了一堆 Vue 组件，里面塞满了 HTML 标签、指令、表达式。 这些东西浏览器可看不懂啊！ 浏览器只认 JavaScript、HTML 和 CSS。 那么，是谁把这些 Vue 组件“翻译”成浏览器能理解的代码呢？ 答案就是 Vue 编译器！
Vue 编译器就像一个翻译官，它把 Vue 模板（template）转换成渲染函数（render function）。 渲染函数的作用就是生成虚拟 DOM（Virtual DOM），然后 Vue 框架再把虚拟 DOM 转换成真实的 DOM，最终显示在浏览器上。
总而言之，编译器的任务就是把高级的、人类友好的 Vue 模板变成底层的、机器友好的 JavaScript 代码。
第一幕：模板解析（Template Parsing）
模板解析是编译过程的第一步，它的任务是把模板字符串转换成抽象语法树（Abstract Syntax Tree，简称 AST）。 AST 是一种用 JavaScript 对象来表示 HTML 结构的树形结构。
1. 为什么要生成 AST？
直接操作字符串效率太低，而且容易出错。 AST 是一种更结构化、更易于操作的数据结构。 编译器可以方便地遍历 AST，进行各种分析和优化。
2. 解析的过程
模板解析器会逐个字符地扫描模板字符串，根据不同的字符和状态，识别出 HTML 标签、属性、文本、指令等。
- 状态机： 模板解析器内部维护一个状态机，用于记录当前解析的状态。 状态机的状态会随着解析的进行而不断切换。
- 栈结构： 模板解析器使用一个栈结构来维护 HTML 标签的层级关系。 当遇到开始标签时，就把它压入栈中； 遇到结束标签时，就从栈中弹出对应的开始标签。
- 正则表达式： 模板解析器使用大量的正则表达式来匹配各种语法规则。
3. 举个例子
假设我们有以下模板：
<div id="app">
<h1>{{ message }}</h1>
<p v-if="show">Hello Vue!</p>
</div>经过模板解析，会生成如下的 AST：
{
type: 1, // 元素节点
tag: 'div',
attrsList: [
{ name: 'id', value: 'app' }
],
attrsMap: { id: 'app' },
parent: undefined,
children: [
{
type: 1, // 元素节点
tag: 'h1',
attrsList: [],
attrsMap: {},
parent: { /* 指向父节点 */ },
children: [
{
type: 2, // 文本节点
text: '{{ message }}',
expression: '_s(message)', // 经过处理的表达式
parent: { /* 指向父节点 */ }
}
]
},
{
type: 1, // 元素节点
tag: 'p',
attrsList: [
{ name: 'v-if', value: 'show' }
],
attrsMap: { 'v-if': 'show' },
directives: [
{ name: 'if', rawName: 'v-if', value: 'show', expression: 'show' }
],
parent: { /* 指向父节点 */ },
children: [
{
type: 3, // 纯文本节点
text: 'Hello Vue!',
parent: { /* 指向父节点 */ }
}
]
}
]
}可以看到，AST 用 JavaScript 对象完整地描述了 HTML 结构，包括标签名、属性、文本内容、指令等。
4. 核心代码片段 (简化版)
以下是一个简化的模板解析器的核心代码片段，主要展示了如何处理开始标签：
function parseHTML(html, options) {
while (html) {
// 寻找开始标签
const startTagOpen = html.indexOf('<');
if (startTagOpen === 0) {
const startTagMatch = html.match(/^<([a-zA-Z][^s/>]*)/); // 匹配开始标签
if (startTagMatch) {
const tag = startTagMatch[1];
advance(startTagMatch[0].length); // 移动指针
// 处理属性，指令等 (省略)
options.start(tag, attrs); // 调用 options.start 回调函数
}
} else {
// 处理文本 (省略)
}
}
function advance(n) {
html = html.substring(n);
}
}
// 使用示例
parseHTML('<div id="app">Hello</div>', {
start(tag, attrs) {
console.log('开始标签:', tag, attrs);
}
});这段代码只是一个非常简化的示例，实际的模板解析器要复杂得多。 它需要处理各种边界情况、错误情况，并且需要支持各种 HTML 语法。
第二幕：AST 优化（AST Optimization）
AST 优化是编译过程的第二步，它的任务是遍历 AST，找出其中可以优化的节点，并进行相应的优化。
1. 为什么要优化 AST？
优化 AST 可以减少渲染函数的大小，提高渲染性能。
2. 优化的策略
Vue 2 的 AST 优化主要包括以下策略：
- 静态标记（Static Marking）： 标记静态节点和静态根节点。 静态节点是指内容不会改变的节点，例如纯文本节点、没有动态绑定的元素节点。 静态根节点是指包含静态节点，且自身也是静态节点的节点。
- 合并相邻的静态文本节点： 将相邻的静态文本节点合并成一个节点，减少节点数量。
- 移除不必要的属性： 移除一些不必要的属性，例如
v-once指令。
3. 静态标记
静态标记是 AST 优化中最重要的一步。 编译器会遍历 AST，判断每个节点是否是静态节点。 如果一个节点是静态节点，那么它的 static 属性会被设置为 true。
-
判断静态节点的标准：
- 节点类型是文本节点，且不包含动态绑定。
- 节点类型是元素节点，且不包含动态绑定、指令、
v-if、v-for等。
-
判断静态根节点的标准：
- 节点本身是静态节点。
- 节点包含至少一个子节点，且子节点中包含静态节点。
4. 举个例子
对于以下模板：
<div id="app">
<h1>Hello Vue!</h1>
<p>This is a static text.</p>
</div>经过静态标记后，AST 可能会变成这样（简化版）：
{
type: 1,
tag: 'div',
staticRoot: false, // 不是静态根节点
children: [
{
type: 1,
tag: 'h1',
static: true, // 静态节点
staticRoot: false, // 不是静态根节点
children: [
{
type: 3,
text: 'Hello Vue!',
static: true // 静态节点
}
]
},
{
type: 1,
tag: 'p',
static: true, // 静态节点
staticRoot: true, // 是静态根节点
children: [
{
type: 3,
text: 'This is a static text.',
static: true // 静态节点
}
]
}
]
}可以看到，<h1> 标签和 <p> 标签都被标记为静态节点。 <p> 标签还被标记为静态根节点，因为它包含一个静态文本节点。
5. 核心代码片段 (简化版)
以下是一个简化的静态标记的核心代码片段：
function optimize(root) {
markStatic(root);
markStaticRoots(root);
}
function markStatic(node) {
node.static = isStatic(node);
if (node.type === 1) { // 元素节点
for (let i = 0; i < node.children.length; i++) {
const child = node.children[i];
markStatic(child);
if (!child.static) {
node.static = false; // 只要有一个子节点不是静态的，父节点就不是静态的
}
}
}
}
function markStaticRoots(node) {
if (node.type === 1 && node.static) {
node.staticRoot = true;
return;
}
if (node.type === 1) {
for (let i = 0; i < node.children.length; i++) {
const child = node.children[i];
markStaticRoots(child);
}
}
}
function isStatic(node) {
if (node.type === 2) { // 表达式节点
return false;
}
if (node.type === 3) { // 文本节点
return true;
}
return !!(node.pre || (!node.hasBindings && !node.if && !node.for));
}
// 使用示例 (假设 root 是 AST)
// optimize(root);这段代码只是一个非常简化的示例，实际的优化过程要复杂得多。 它需要考虑各种边界情况、错误情况，并且需要支持各种优化策略。
第三幕：代码生成（Code Generation）
代码生成是编译过程的最后一步，它的任务是遍历 AST，生成渲染函数（render function）的代码。
1. 为什么要生成渲染函数？
渲染函数的作用是生成虚拟 DOM（Virtual DOM）。 Vue 框架会使用虚拟 DOM 来更新真实的 DOM，从而实现高效的页面渲染。
2. 生成的过程
代码生成器会遍历 AST，根据不同的节点类型，生成不同的 JavaScript 代码。
- 元素节点： 生成
_c函数调用，用于创建 VNode。 - 文本节点： 生成
_v函数调用，用于创建文本 VNode。 - 表达式节点： 生成
_s函数调用，用于将表达式的值转换成字符串。 - 指令： 生成相应的指令处理代码。
3. 举个例子
对于以下模板：
<div id="app">
<h1>{{ message }}</h1>
<p v-if="show">Hello Vue!</p>
</div>经过代码生成，会生成如下的渲染函数：
function render() {
var _vm = this
var _h = _vm.$createElement
var _c = _vm._self._c || _h
return _c('div', { attrs: { "id": "app" } }, [_c('h1', [_vm._v(_vm._s(_vm.message))]), (_vm.show) ? _c('p', [_vm._v("Hello Vue!")]) : _vm._e()])
}可以看到，渲染函数使用 _c、_v、_s 等辅助函数来创建 VNode。 这些辅助函数都是 Vue 框架提供的。
4. 核心代码片段 (简化版)
以下是一个简化的代码生成的核心代码片段：
function generate(ast) {
const code = genElement(ast);
return {
render: `with(this){return ${code}}`
};
}
function genElement(el) {
if (el.type === 1) { // 元素节点
let data = '';
if (el.attrsList.length) {
data = genData(el);
}
const children = genChildren(el);
return `_c('${el.tag}',${data}${children ? `,${children}` : ''})`;
} else if (el.type === 3) { // 文本节点
return `_v(${JSON.stringify(el.text)})`;
} else if (el.type === 2) { // 表达式节点
return `_v(_s(${el.expression}))`;
}
}
function genData(el) {
let data = '{';
for (let i = 0; i < el.attrsList.length; i++) {
const attr = el.attrsList[i];
data += `${JSON.stringify(attr.name)}:${JSON.stringify(attr.value)},`;
}
data = data.replace(/,$/, '');
data += '}';
return data;
}
function genChildren(el) {
if (el.children && el.children.length) {
return el.children.map(child => genElement(child)).join(',');
}
}
// 使用示例 (假设 ast 是 AST)
// const code = generate(ast);
// console.log(code.render);这段代码只是一个非常简化的示例，实际的代码生成过程要复杂得多。 它需要处理各种边界情况、错误情况，并且需要支持各种指令、表达式、过滤器等。
总结：Vue 2 编译流程
为了更清晰地展示 Vue 2 的编译流程，我们用一个表格来总结一下：
| 阶段 | 输入 | 输出 | 作用 |
|---|---|---|---|
| 模板解析 | 模板字符串 (template) | 抽象语法树 (AST) | 将模板字符串转换成结构化的数据，方便后续处理 |
| AST 优化 | 抽象语法树 (AST) | 优化后的抽象语法树 (AST) | 标记静态节点和静态根节点，合并静态文本节点，移除不必要的属性，减少渲染函数的大小，提高渲染性能 |
| 代码生成 | 优化后的抽象语法树 (AST) | 渲染函数 (render function) | 将 AST 转换成渲染函数的代码，用于生成虚拟 DOM |
Vue 2 编译器的优势和局限性
-
优势：
- 高效：Vue 2 的编译器经过了精心的设计和优化，能够生成高效的渲染函数。
- 灵活：Vue 2 的编译器支持各种 HTML 语法、指令、表达式、过滤器等。
- 可扩展：Vue 2 的编译器提供了插件机制，允许开发者自定义编译过程。
-
局限性：
- 体积较大：Vue 2 的编译器代码量较大，会增加 Vue 框架的体积。
- 编译时开销：Vue 2 的编译过程需要在运行时进行，会增加一些开销。
Vue 3 的改进
Vue 3 对编译器进行了大量的改进，主要包括：
- 更快的编译速度： Vue 3 使用了新的解析器和代码生成器，编译速度更快。
- 更小的体积： Vue 3 对编译器进行了模块化，减少了编译器的体积。
- 更好的类型推导： Vue 3 使用了 TypeScript，可以进行更好的类型推导。
案例研究：v-if 指令的编译
咱们以 v-if 指令为例，看看编译器是如何处理指令的。
-
模板解析： 在模板解析阶段，当解析器遇到
v-if指令时，会将该指令的信息存储在 AST 节点的directives属性中。 -
AST 优化： 在 AST 优化阶段，编译器会分析
v-if指令的表达式，判断其是否是静态表达式。 如果是静态表达式，那么编译器可以进行一些优化，例如直接生成相应的代码。 -
代码生成： 在代码生成阶段，编译器会根据
v-if指令的表达式，生成相应的条件渲染代码。 例如，如果表达式的值为真，那么就渲染该节点； 否则，就不渲染该节点。
总结
Vue 2 的编译过程是一个复杂而精妙的过程。 通过模板解析、AST 生成、优化和代码生成，Vue 编译器将 Vue 模板转换成高效的渲染函数，从而实现了高效的页面渲染。 理解了 Vue 2 的编译过程，可以帮助我们更好地理解 Vue 框架的运行机制，编写更高效的代码，并更好地利用 Vue 框架提供的各种功能。
今天的讲座就到这里，希望大家有所收获！下次再见！