阐述 Vue 3 源码中 `compiler-core` 和 `runtime-core` 模块的职责划分，以及它们如何协同工作。 - 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

大家好！今天咱们来聊聊 Vue 3 的核心秘密：`compiler-core` 和 `runtime-core`。

别被这些“core”吓到，其实它们就像一对默契的老搭档，一个负责把你的模板“翻译”成机器能懂的语言，另一个负责真正地运行这些翻译后的“指令”，让你的页面动起来。

咱们今天就来扒一扒这对老搭档，看看它们各自负责什么，又是怎么配合的。

一、`compiler-core`：代码界的“翻译官”

compiler-core，顾名思义，是 Vue 3 编译器的核心部分。它的主要职责就是把我们写的 Vue 模板（比如 .vue 文件里的 <template> 部分）转换成渲染函数（render function）。这个过程就像是把一种语言翻译成另一种语言，只不过这里是从 Vue 模板语法翻译成 JavaScript 代码。

1. 编译流程大揭秘

compiler-core 的编译过程大致可以分为几个步骤：

解析 (Parsing): 就像阅读一篇文章，编译器首先要“读懂”你的模板。它会将模板字符串分解成一个抽象语法树 (Abstract Syntax Tree, AST)。AST 就是用 JavaScript 对象来表示你的 HTML 结构，包括标签、属性、文本等等。

举个例子，假设我们有这样一个简单的模板：

<div>
  <h1>Hello, {{ name }}!</h1>
</div>

经过解析后，可能会得到类似这样的 AST (简化版)：

{
  type: 'Root',
  children: [
    {
      type: 'Element',
      tag: 'div',
      children: [
        {
          type: 'Element',
          tag: 'h1',
          children: [
            {
              type: 'Text',
              content: 'Hello, '
            },
            {
              type: 'Interpolation',
              content: {
                type: 'SimpleExpression',
                content: 'name',
                isStatic: false
              }
            },
            {
              type: 'Text',
              content: '!'
            }
          ]
        }
      ]
    }
  ]
}

可以看到，每个 HTML 标签、文本、表达式都被转换成了 JavaScript 对象，并且保留了它们之间的父子关系。

转换 (Transforming): 有了 AST，编译器就开始“思考”如何把这些 HTML 结构转换成 JavaScript 代码。这个阶段会应用一系列的转换规则，比如处理指令（v-if、v-for 等）、事件绑定、属性绑定等等。

转换的过程就像是在 AST 上“打补丁”，根据不同的指令和属性，修改 AST 的结构，添加一些额外的属性和方法。

比如，对于 v-if 指令，编译器会生成一个条件渲染的节点；对于 v-for 指令，会生成一个循环渲染的节点。
```
<div v-if="isShow">Hello</div>
```
转换后，AST 可能会变成这样（简化版）：
```
{
  type: 'Root',
  children: [
    {
      type: 'If',
      condition: {
        type: 'SimpleExpression',
        content: 'isShow',
        isStatic: false
      },
      consequent: {
        type: 'Element',
        tag: 'div',
        children: [
          {
            type: 'Text',
            content: 'Hello'
          }
        ]
      }
    }
  ]
}
```
注意，这里多了一个 If 类型的节点，表示条件渲染。
代码生成 (Code Generation): 最后，编译器会根据转换后的 AST 生成 JavaScript 代码。这个过程就像是把 AST “翻译”成可执行的 JavaScript 代码。

生成的 JavaScript 代码就是渲染函数 (render function)，它负责创建虚拟 DOM (Virtual DOM)，并将其渲染到页面上。

对于上面的例子，生成的渲染函数可能类似这样：
```
import { createVNode } from 'vue';

export function render(_ctx, _cache, $props, $setup, $data, $options) {
  return (_ctx.isShow)
    ? (createVNode("div", null, "Hello"))
    : null
}
```
这个渲染函数使用了 createVNode 函数来创建虚拟 DOM 节点。createVNode 函数是 runtime-core 提供的，咱们稍后会讲到。

2. 核心概念：AST (抽象语法树)

AST 是 compiler-core 的核心概念。它是一种树状结构，用来表示源代码的语法结构。编译器会遍历 AST，进行各种转换和优化，最终生成目标代码。

AST 的每个节点都代表源代码中的一个语法单元，比如表达式、语句、声明等等。节点之间通过父子关系连接起来，形成一个完整的语法树。

理解 AST 对于理解编译器的原理至关重要。如果你想深入研究 compiler-core，一定要好好学习 AST 的相关知识。

3. 重要 API

compiler-core 提供了一些重要的 API，用于解析、转换和生成代码。

API	描述
`parse`	将模板字符串解析成 AST。
`transform`	转换 AST，应用各种转换规则。
`generate`	根据 AST 生成代码。
`createCompiler`	创建一个编译器实例，可以配置各种选项，比如是否开启缓存、是否开启 source map 等等。

二、`runtime-core`：代码界的“执行者”

runtime-core 是 Vue 3 运行时的核心部分。它的主要职责是提供创建、更新和渲染组件的能力。简单来说，compiler-core 负责“翻译”，而 runtime-core 负责“执行”。

1. 核心功能：虚拟 DOM (Virtual DOM)

runtime-core 的核心功能是虚拟 DOM。虚拟 DOM 是一种轻量级的 JavaScript 对象，用来描述真实的 DOM 结构。

Vue 使用虚拟 DOM 来提高渲染性能。当组件的状态发生变化时，Vue 会先更新虚拟 DOM，然后通过 diff 算法找出需要更新的真实 DOM 节点，最后只更新这些节点，而不是整个 DOM 树。

虚拟 DOM 的好处在于，它可以减少对真实 DOM 的操作，从而提高渲染性能。因为操作真实 DOM 是比较耗时的，而操作 JavaScript 对象则要快得多。

2. 组件的生命周期

runtime-core 还负责管理组件的生命周期。组件的生命周期是指组件从创建到销毁的整个过程。

Vue 组件的生命周期包括以下几个阶段：

创建 (Creation): 组件被创建时，会执行 beforeCreate 和 created 钩子函数。
挂载 (Mounting): 组件被挂载到 DOM 上时，会执行 beforeMount 和 mounted 钩子函数。
更新 (Updating): 组件的状态发生变化时，会执行 beforeUpdate 和 updated 钩子函数。
卸载 (Unmounting): 组件被销毁时，会执行 beforeUnmount 和 unmounted 钩子函数。

runtime-core 提供了 API 来注册这些生命周期钩子函数，并在合适的时机执行它们。

3. 响应式系统

runtime-core 还包含了 Vue 3 的响应式系统。响应式系统是 Vue 的核心特性之一，它能够自动追踪组件的状态变化，并在状态变化时更新视图。

Vue 3 的响应式系统基于 Proxy 实现。Proxy 是一种 JavaScript 对象，可以拦截对目标对象的各种操作，比如读取、写入、删除等等。

Vue 使用 Proxy 来拦截组件的状态对象的读取和写入操作。当读取状态对象的属性时，Vue 会将其添加到依赖列表中；当写入状态对象的属性时，Vue 会通知所有依赖于该属性的组件进行更新。

4. 重要 API

runtime-core 提供了一些重要的 API，用于创建、更新和渲染组件。

API	描述
`createApp`	创建一个 Vue 应用实例。
`createComponent`	创建一个 Vue 组件实例。
`h`	创建一个虚拟 DOM 节点。它是 `createVNode` 的别名，更简洁。
`createVNode`	创建一个虚拟 DOM 节点。
`render`	将虚拟 DOM 渲染到真实 DOM 上。
`watch`	侦听一个响应式数据源，并在数据源发生变化时执行回调函数。
`computed`	创建一个计算属性，计算属性的值会根据依赖的响应式数据自动更新。
`reactive`	将一个普通对象转换成响应式对象。
`ref`	创建一个 ref 对象，ref 对象的值可以是任何类型，当 ref 对象的值发生变化时，会通知所有依赖于该 ref 对象的组件进行更新。
`nextTick`	将一个回调函数推迟到下一个 DOM 更新周期执行。

三、`compiler-core` 和 `runtime-core` 如何协同工作？

compiler-core 和 runtime-core 就像一对合作伙伴，一个负责“翻译”，一个负责“执行”。它们协同工作，才能让 Vue 应用跑起来。

它们的合作流程大致如下：

compiler-core 编译模板： 首先，compiler-core 会将 Vue 模板编译成渲染函数。渲染函数是一个 JavaScript 函数，它负责创建虚拟 DOM，并将其渲染到页面上。
runtime-core 执行渲染函数： 然后，runtime-core 会执行渲染函数，创建虚拟 DOM，并通过 diff 算法找出需要更新的真实 DOM 节点，最后只更新这些节点。
响应式系统： 在渲染过程中，runtime-core 的响应式系统会追踪组件的状态变化。当状态发生变化时，响应式系统会通知组件重新渲染。
更新视图： 组件重新渲染时，runtime-core 会再次执行渲染函数，创建新的虚拟 DOM，并通过 diff 算法更新真实 DOM。

可以用下面这个表格来总结它们的关系：

模块	职责
`compiler-core`	将 Vue 模板编译成渲染函数。
`runtime-core`	提供创建、更新和渲染组件的能力。包括虚拟 DOM、组件生命周期、响应式系统等。

一个简单的例子

假设我们有这样一个 Vue 组件：

<template>
  <div>
    <h1>{{ message }}</h1>
    <button @click="changeMessage">Change Message</button>
  </div>
</template>

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

export default {
  setup() {
    const message = ref('Hello, Vue!');

    const changeMessage = () => {
      message.value = 'Hello, World!';
    };

    return {
      message,
      changeMessage
    };
  }
};
</script>

这个组件的功能很简单，就是显示一个消息，并且可以通过点击按钮来改变消息的内容。

下面我们来分析一下 compiler-core 和 runtime-core 是如何协同工作的：

compiler-core 编译模板： compiler-core 会将模板编译成渲染函数。生成的渲染函数可能类似这样（简化版）：

import { createVNode, toDisplayString } from 'vue';

export function render(_ctx, _cache, $props, $setup, $data, $options) {
  return (createVNode("div", null, [
    createVNode("h1", null, toDisplayString(_ctx.message)),
    createVNode("button", { onClick: _ctx.changeMessage }, "Change Message")
  ]))
}

可以看到，渲染函数使用了 createVNode 函数来创建虚拟 DOM 节点，并使用了 toDisplayString 函数来将消息转换成字符串。

runtime-core 执行渲染函数： runtime-core 会执行渲染函数，创建虚拟 DOM。然后，runtime-core 会将虚拟 DOM 渲染到真实 DOM 上。
响应式系统： 当点击按钮时，changeMessage 函数会被调用，message.value 的值会被改变。runtime-core 的响应式系统会检测到这个变化，并通知组件重新渲染。
更新视图： 组件重新渲染时，runtime-core 会再次执行渲染函数，创建新的虚拟 DOM，并通过 diff 算法更新真实 DOM。

可以看到，compiler-core 和 runtime-core 紧密配合，完成了组件的渲染和更新。

四、深入理解

要真正理解 compiler-core 和 runtime-core，最好的方法就是阅读源码。Vue 3 的源码结构清晰，注释详细，非常适合学习。

可以从以下几个方面入手：

AST 的结构和转换规则： 了解 AST 的结构和转换规则，可以帮助你理解 compiler-core 的工作原理。
虚拟 DOM 的 diff 算法： 了解虚拟 DOM 的 diff 算法，可以帮助你理解 runtime-core 的性能优化策略。
响应式系统的实现： 了解响应式系统的实现，可以帮助你理解 Vue 的数据驱动原理。
组件的生命周期： 了解组件的生命周期，可以帮助你更好地管理组件的状态和行为。

五、总结

compiler-core 和 runtime-core 是 Vue 3 的核心模块，它们分别负责编译模板和运行组件。它们协同工作，共同完成了 Vue 应用的渲染和更新。

理解这两个模块的原理，可以帮助你更好地理解 Vue 的内部机制，从而更好地使用 Vue 进行开发。

希望今天的讲解对你有所帮助！以后咱们有机会再聊其他的 Vue 3 内部实现细节。祝大家编程愉快！

大家好！今天咱们来聊聊 Vue 3 的核心秘密：compiler-core 和 runtime-core。

一、compiler-core：代码界的“翻译官”

二、runtime-core：代码界的“执行者”

三、compiler-core 和 runtime-core 如何协同工作？