Vue 3源码深度解析之：`Vue`的`Vite`集成：`Vite`的`Hot Module Replacement`（`HMR`）工作原理。 - 智猿学院-前后端，数据库，人工智能，云计算等领域前沿技术讲座

各位靓仔靓女，晚上好！我是你们的老朋友，今天咱们来聊聊Vue 3源码深度解析里一个挺有意思的话题：Vue的Vite集成，特别是Vite的HMR（Hot Module Replacement）工作原理。

咱们都知道，用Vue开发前端项目，那开发体验直接起飞。Vite作为新一代构建工具，那速度更是嗖嗖的。这俩家伙凑一块儿，简直就是前端开发的黄金搭档。但是，你有没有好奇过，Vite的HMR到底是怎么实现的？为什么改动代码后，页面不用刷新就能更新？别急，今儿咱们就来扒一扒它的底裤。

一、Vite HMR：一个“有预谋”的替换

首先，HMR全称是Hot Module Replacement，中文名“热模块替换”。听起来高大上，其实原理很简单，就是在应用程序运行过程中，替换掉需要更新的模块，而不用刷新整个页面。想象一下，你正在玩游戏，突然想换个皮肤，不用退出游戏重新启动，直接换上，是不是很爽？HMR就是干这个事儿的。

传统的webpack HMR，通常是基于整个依赖图进行的。每次修改一个模块，webpack会重新编译整个依赖图，然后发送给浏览器，浏览器再局部更新。这效率嘛，你懂的，项目一大，等待时间就长了。

Vite就不一样了，它利用了浏览器原生ESM（ES Modules）的能力，直接把ESM模块交给浏览器去处理。Vite HMR的核心思想是：只更新修改的模块及其依赖的模块，尽量减少需要更新的范围。

二、Vite HMR的工作流程：环环相扣的“间谍游戏”

Vite HMR的工作流程可以用一个“间谍游戏”来形容，各个角色各司其职，互相配合，完成模块的替换任务。

文件监听者 (Vite Server): Vite Server就像一个无处不在的间谍，时刻监听着文件的变化。一旦发现文件被修改，它会立即通知模块更新。
模块图谱维护者 (Module Graph): Vite维护着一个模块图谱，记录了所有模块之间的依赖关系。当某个模块发生变化时，Vite可以根据这个图谱找到所有依赖于它的模块，以及它所依赖的模块。
WebSocket信使 (WebSocket Connection): Vite Server通过WebSocket与浏览器建立连接，就像一个信使，负责传递模块更新的消息。
HMR API执行者 (HMR Runtime): 浏览器端的HMR Runtime负责接收Vite Server发来的消息，并执行相应的HMR API，完成模块的替换。
模块更新处理者 (Module Handlers): 每个模块都有自己的HMR处理函数，负责处理模块更新后的逻辑，例如更新组件的状态、重新渲染DOM等。

下面咱们来用代码模拟一下这个过程，虽然简化了很多，但能帮助你理解原理。

2.1 模拟Vite Server的文件监听和消息发送

// 模拟Vite Server
class ViteServer {
  constructor() {
    this.moduleGraph = new ModuleGraph(); // 模块图谱
    this.ws = null; // WebSocket连接
  }

  // 启动服务器
  start() {
    // 模拟建立WebSocket连接
    this.ws = {
      send: (message) => {
        console.log('Vite Server 发送消息给浏览器:', message);
        // 模拟浏览器接收消息并处理
        handleHMRUpdate(message);
      },
    };
    console.log('Vite Server 启动成功，监听文件变化...');
  }

  // 文件发生变化
  onFileChange(filePath) {
    console.log(`文件 ${filePath} 发生变化`);
    const affectedModules = this.moduleGraph.getAffectedModules(filePath);
    console.log(`受影响的模块:`, affectedModules);

    // 发送HMR更新消息
    this.ws.send({
      type: 'update',
      payload: affectedModules.map((module) => ({
        path: module.filePath,
        acceptedPath: module.filePath, // 简化处理，假设接受更新的模块就是自身
      })),
    });
  }
}

// 模拟模块图谱
class ModuleGraph {
  constructor() {
    this.modules = new Map(); // 存储模块信息，key是文件路径，value是模块对象
  }

  // 添加模块
  addModule(filePath, dependencies) {
    this.modules.set(filePath, {
      filePath,
      dependencies,
    });
  }

  // 获取受影响的模块
  getAffectedModules(filePath) {
    const affectedModules = [];
    this.modules.forEach((module) => {
      if (module.dependencies.includes(filePath) || module.filePath === filePath) {
        affectedModules.push(module);
      }
    });
    return affectedModules;
  }
}

// 创建Vite Server实例
const viteServer = new ViteServer();
viteServer.start();

// 模拟添加模块到模块图谱
viteServer.moduleGraph.addModule('src/App.vue', ['src/components/HelloWorld.vue']);
viteServer.moduleGraph.addModule('src/components/HelloWorld.vue', []);

// 模拟文件发生变化
setTimeout(() => {
  viteServer.onFileChange('src/components/HelloWorld.vue');
}, 2000);

这段代码模拟了Vite Server的核心功能：监听文件变化，维护模块图谱，以及通过WebSocket发送HMR更新消息。

2.2 模拟浏览器端的HMR Runtime

// 模拟浏览器端的HMR Runtime
function handleHMRUpdate(message) {
  console.log('浏览器接收到HMR消息:', message);
  if (message.type === 'update') {
    message.payload.forEach((update) => {
      const { path, acceptedPath } = update;
      console.log(`准备更新模块: ${path}`);

      // 模拟执行模块的HMR处理函数
      if (moduleHandlers[path]) {
        moduleHandlers[path]();
      } else {
        console.warn(`模块 ${path} 没有注册HMR处理函数，需要手动刷新页面`);
      }
    });
  }
}

// 模拟模块的HMR处理函数
const moduleHandlers = {
  'src/components/HelloWorld.vue': () => {
    console.log('HelloWorld.vue 模块已更新，执行相应的更新逻辑...');
    // 这里可以更新组件的状态、重新渲染DOM等
  },
};

这段代码模拟了浏览器端的HMR Runtime，负责接收Vite Server发来的消息，并执行相应的HMR处理函数。

三、Vue组件的HMR：深度定制的“皮肤替换术”

对于Vue组件来说，HMR不仅仅是替换模块那么简单，还需要更新组件的状态、重新渲染DOM等。Vue的HMR实现，可以说是深度定制的“皮肤替换术”。

__file和__hmrId: 在开发环境下，Vue Loader会给每个组件添加__file属性（记录组件的文件路径）和__hmrId属性（记录组件的HMR ID）。这些属性用于在HMR过程中找到对应的组件。
useHMR: Vue提供了一个useHMR API，用于在组件中注册HMR处理函数。这个函数会在组件被更新时执行。
invalidate和rerender: 在HMR处理函数中，我们可以使用invalidate函数来标记组件需要重新渲染，使用rerender函数来执行重新渲染。

下面是一个简单的Vue组件HMR示例：

// HelloWorld.vue
<template>
  <div>
    <h1>{{ msg }}</h1>
    <button @click="count++">Count: {{ count }}</button>
  </div>
</template>

<script>
import { ref, useHMR } from 'vue';

export default {
  props: {
    msg: String,
  },
  setup(props) {
    const count = ref(0);

    if (import.meta.hot) {
      useHMR((newModule) => {
        console.log('HelloWorld.vue 模块已更新，更新props和data...');
        // 更新props
        props.msg = newModule.default.props.msg;
        // 更新data (这里简化处理，实际需要更复杂的逻辑)
        count.value = newModule.default.setup().count.value;
      });
    }

    return {
      count,
    };
  },
};
</script>

在这个例子中，useHMR函数注册了一个HMR处理函数，当HelloWorld.vue模块被更新时，这个函数会被执行。在这个函数中，我们可以更新组件的props和data，从而实现组件的“热更新”。

四、Vite HMR的优势：快、准、狠

相比于传统的webpack HMR，Vite HMR具有以下优势：

速度快： Vite利用浏览器原生ESM的能力，避免了webpack的打包过程，大大提高了HMR的速度。
范围小： Vite HMR只更新修改的模块及其依赖的模块，尽量减少需要更新的范围。
体验好： Vite HMR可以在不刷新整个页面的情况下更新模块，大大提高了开发体验。

可以用表格来总结一下对比：

特性	webpack HMR	Vite HMR
依赖关系	基于整个依赖图	基于ESM模块依赖关系
更新范围	整个依赖图	仅修改模块及其依赖模块
启动速度	慢	快
HMR速度	慢，项目越大越慢	快，基本无感知
开发体验	刷新页面或局部刷新	无刷新，状态保持
原生ESM支持	需要loader支持	原生支持，无需额外配置

五、HMR的局限性：并非万能药

虽然HMR很强大，但它并不是万能药。有些情况下，HMR可能无法正常工作，需要手动刷新页面。

无法处理全局状态： HMR只能更新模块内的状态，无法处理全局状态。例如，如果你的应用程序使用了全局的Redux store，HMR可能无法更新这个store的状态。
无法处理CSS Modules： 虽然Vite支持CSS Modules，但HMR可能无法完全处理CSS Modules的更新。有些情况下，你可能需要手动刷新页面才能看到CSS Modules的更新。
复杂的依赖关系： 如果你的应用程序具有非常复杂的依赖关系，HMR可能无法正确地更新所有模块。

六、总结：拥抱Vite，拥抱未来

Vite HMR是Vite的核心特性之一，它大大提高了前端开发的效率和体验。理解Vite HMR的工作原理，可以帮助你更好地使用Vite，解决HMR过程中遇到的问题。

虽然HMR有一些局限性，但它仍然是前端开发中不可或缺的工具。拥抱Vite，拥抱HMR，拥抱更高效、更愉悦的开发体验吧！

好了，今天的讲座就到这里。希望大家有所收获。记住，多敲代码，多思考，才能成为真正的前端大神！下课！

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