Vue 3 编译器原理探究：模板 AST 到渲染函数的转换过程
开场白
大家好，欢迎来到今天的讲座！今天我们要聊的是 Vue 3 的编译器，特别是从模板到渲染函数的转换过程。听起来可能有点复杂，但别担心，我会尽量用轻松诙谐的语言来解释这个过程，让你觉得这就像是一次愉快的编程之旅。
如果你已经熟悉了 Vue 2，那么你可能会知道，在 Vue 2 中，我们可以通过 template 或者 JSX 来编写组件的模板。Vue 3 也继承了这一特性，但它的编译器做了很多优化和改进，使得模板到渲染函数的转换更加高效和灵活。
好了，话不多说，让我们开始吧！
什么是 AST？
首先，我们需要了解一个重要的概念——抽象语法树（AST）。AST 是一种树形结构，用来表示代码或模板的语法结构。它就像是把我们的模板“拆解”成了一个个小部件，每个部件都有自己的属性和子节点。
举个例子，假设我们有这样一个简单的 Vue 模板：
<div>
<h1>Hello, {{ name }}!</h1>
<p>{{ message }}</p>
</div>当我们把这个模板交给 Vue 3 的编译器时，它会先将其解析成一个 AST。AST 可能看起来像这样：
{
"type": "root",
"children": [
{
"type": "element",
"tag": "div",
"children": [
{
"type": "element",
"tag": "h1",
"children": [
{
"type": "text",
"content": "Hello, "
},
{
"type": "interpolation",
"content": "{{ name }}"
},
{
"type": "text",
"content": "!"
}
]
},
{
"type": "element",
"tag": "p",
"children": [
{
"type": "interpolation",
"content": "{{ message }}"
}
]
}
]
}
]
}可以看到，AST 把模板中的每个元素、文本和插值表达式都分解成了独立的节点。这种结构化的表示方式，使得我们可以更容易地对模板进行分析和操作。
模板到 AST 的解析
接下来，我们来看看 Vue 3 是如何将模板解析成 AST 的。这个过程主要分为两个步骤：
-
词法分析（Lexing）：将模板字符串分解成一个个“标记（token）”。例如，
<div>会被识别为一个开始标签，</div>会被识别为一个结束标签，而{{ name }}会被识别为一个插值表达式。 -
语法分析（Parsing）：根据这些标记，构建出 AST。Vue 3 的编译器会根据 HTML 和 Vue 特有的语法规则，逐层解析这些标记，并生成相应的 AST 节点。
词法分析的例子
假设我们有一个简单的模板：
<h1>Hello, {{ name }}</h1>在词法分析阶段，Vue 3 会将其分解成以下标记：
| 标记类型 | 内容 |
|---|---|
< |
开始标签 |
h1 |
标签名 |
> |
结束标签 |
Hello, |
文本 |
{{ |
插值开始 |
name |
表达式 |
}} |
插值结束 |
</ |
结束标签开始 |
h1 |
标签名 |
> |
结束标签结束 |
语法分析的例子
在语法分析阶段，Vue 3 会根据这些标记构建出如下的 AST：
{
"type": "element",
"tag": "h1",
"children": [
{
"type": "text",
"content": "Hello, "
},
{
"type": "interpolation",
"content": "{{ name }}"
}
]
}AST 到渲染函数的转换
一旦我们有了 AST，下一步就是将其转换为渲染函数。渲染函数是 Vue 3 中的核心概念之一，它负责生成虚拟 DOM（VNode），并将其渲染到真实的 DOM 中。
在 Vue 3 中，渲染函数是由编译器自动生成的。编译器会遍历 AST，根据每个节点的类型和属性，生成相应的 JavaScript 代码。这个过程可以分为以下几个步骤：
-
遍历 AST：编译器会递归地遍历 AST 的每个节点，根据节点的类型（如元素、文本、插值等）生成不同的代码。
-
生成 VNode 创建代码：对于每个元素节点，编译器会生成调用
h()函数的代码。h()是 Vue 3 中用于创建 VNode 的函数，它接受三个参数：标签名、属性对象和子节点。 -
处理动态内容：对于插值表达式（如
{{ name }}），编译器会生成相应的代码，确保这些表达式在运行时能够动态更新。
生成渲染函数的例子
假设我们有如下的 AST：
{
"type": "element",
"tag": "div",
"children": [
{
"type": "element",
"tag": "h1",
"children": [
{
"type": "text",
"content": "Hello, "
},
{
"type": "interpolation",
"content": "{{ name }}"
},
{
"type": "text",
"content": "!"
}
]
},
{
"type": "element",
"tag": "p",
"children": [
{
"type": "interpolation",
"content": "{{ message }}"
}
]
}
]
}编译器会将其转换为如下的渲染函数：
function render(_ctx, _cache) {
return (_openBlock(), _createBlock("div", null, [
_createVNode("h1", null, [
_toDisplayString("Hello, "),
_toDisplayString(_ctx.name),
_toDisplayString("!")
]),
_createVNode("p", null, [
_toDisplayString(_ctx.message)
])
]))
}在这个渲染函数中，_createBlock 和 _createVNode 是 Vue 3 提供的内部函数，用于创建 VNode。_toDisplayString 用于处理插值表达式的输出，确保它们在渲染时能够正确显示。
优化与静态提升
Vue 3 的编译器不仅仅是一个简单的解析器，它还引入了很多优化技术，使得渲染函数更加高效。其中最重要的优化之一就是静态提升。
静态提升
所谓静态提升，就是将模板中不会发生变化的部分（即静态节点）提取出来，避免在每次渲染时重新创建。这样可以减少不必要的 DOM 操作，提升性能。
例如，假设我们有如下的模板：
<div>
<h1>Static Title</h1>
<p>{{ message }}</p>
</div>在这个模板中，<h1>Static Title</h1> 是一个静态节点，因为它不会随着组件的状态变化而改变。因此，Vue 3 的编译器会将其提取出来，生成如下的渲染函数：
function render(_ctx, _cache) {
return (_openBlock(), _createBlock("div", null, [
_hoisted_1,
_createVNode("p", null, [
_toDisplayString(_ctx.message)
])
]))
}
const _hoisted_1 = _createTextVNode("<h1>Static Title</h1>")可以看到，静态节点被提取到了一个常量 _hoisted_1 中，这样在每次渲染时，Vue 只需要引用这个常量，而不需要重新创建它。
其他优化
除了静态提升，Vue 3 的编译器还引入了许多其他优化技术，例如：
- 缓存计算属性：对于复杂的计算属性，编译器会在渲染函数中使用缓存机制，避免重复计算。
- 事件监听器优化：编译器会自动优化事件监听器的绑定，确保只在必要的时候触发事件处理函数。
- 指令优化：对于常用的指令（如
v-if、v-for等），编译器会生成高效的代码，减少不必要的开销。
总结
通过今天的讲座，我们深入了解了 Vue 3 编译器的工作原理，特别是从模板到渲染函数的转换过程。我们学习了 AST 的概念，了解了编译器是如何将模板解析成 AST，并最终生成高效的渲染函数的。此外，我们还探讨了 Vue 3 编译器中的优化技术，如静态提升和缓存机制，这些优化使得 Vue 3 在性能上有了显著的提升。
希望今天的讲解对你有所帮助！如果你有任何问题，欢迎在评论区留言，我会尽力解答。下次见！ ?
参考资料：
- Vue 3 官方文档（英文版）
- Vue 3 源码中的编译器模块
- 各种国外技术博客和文章中的 Vue 3 编译器相关讨论