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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。

咳咳，各位靓仔靓女，晚上好！我是你们的老朋友，人称“源码挖掘机”的李狗蛋。今天咱们来聊聊Vue 3里两个非常重要的模块：compiler-core 和 runtime-core。

这俩哥们儿，一个负责把模板变成机器能理解的代码，另一个负责让这些代码跑起来，最终在浏览器里呈现你看到的界面。听起来有点绕，没关系，咱们慢慢来，保证你听完之后，感觉自己也能参与Vue 3的开发了。

一、compiler-core：编译器核心，模板的翻译官

想象一下，你写了一堆Vue模板代码，比如：

<template>
  <div>
    <h1>{{ message }}</h1>
    <button @click="handleClick">Click me</button>
  </div>
</template>

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

export default {
  setup() {
    const message = ref('Hello Vue 3!');

    const handleClick = () => {
      message.value = 'Button clicked!';
    };

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

浏览器可不认识这些<template>、{{ message }}、@click之类的东西。它只认识HTML、CSS和JavaScript。 所以，我们需要一个“翻译官”，把这些Vue模板代码翻译成浏览器能理解的JavaScript代码。这个“翻译官”就是compiler-core。

compiler-core 的核心任务就是将模板编译成渲染函数（render function）。 渲染函数本质上就是一个JavaScript函数，它负责创建虚拟DOM（Virtual DOM），然后Vue的runtime会利用这个Virtual DOM来更新真实的DOM。

那么，compiler-core 到底做了些什么呢？简单来说，它经历了以下几个阶段：

  1. 解析 (Parsing): 模板字符串会被解析成抽象语法树 (Abstract Syntax Tree, AST)。 AST 是一个树状结构，用来表示模板的结构。
  2. 转换 (Transforming): AST会被转换，比如处理指令、表达式等等。这个阶段会应用一系列的“转换器 (transformers)”，对AST进行修改和优化。
  3. 代码生成 (Code Generation): 转换后的AST会被用来生成渲染函数。 这个渲染函数会使用Vue runtime提供的API来创建Virtual DOM。

咱们用一个简单的例子来说明一下：

假设我们的模板是：

<div>{{ message }}</div>

compiler-core 会把它编译成类似这样的渲染函数：

import { toDisplayString, createVNode } from 'vue';

export function render(_ctx, _cache, $props, $setup, $data, $options) {
  return (createVNode("div", null, toDisplayString(_ctx.message)))
}

这个渲染函数使用了 createVNode 来创建一个 div 虚拟节点，并且使用了 toDisplayString 来处理 {{ message }} 插值。 这些函数都是 Vue runtime 提供的。

compiler-core 的重要概念：

概念 解释 作用
AST (抽象语法树) 模板代码的树状表示，包含了模板的结构信息，例如元素类型、属性、文本内容等。 为后续的转换和代码生成提供基础数据结构。
Parser (解析器) 负责将模板字符串解析成 AST。 将字符串形式的模板转化为结构化的数据，方便后续处理。
Transformer (转换器) 负责对 AST 进行转换，例如处理指令、表达式、静态提升等。 Vue 3 提供了很多内置的转换器，也可以自定义转换器。 对 AST 进行修改和优化，例如将 v-if 指令转换成条件渲染代码，将静态节点提升到渲染函数外部，避免重复创建。
Code Generator (代码生成器) 负责根据转换后的 AST 生成渲染函数代码。 将 AST 转化为可执行的 JavaScript 代码，即渲染函数。
Directive (指令) Vue 提供的特殊属性，例如 v-if、v-for、v-bind 等。 用于在模板中添加动态行为，例如条件渲染、循环渲染、数据绑定等。
Expression (表达式) 模板中可以包含 JavaScript 表达式，例如 {{ message }}、{{ count + 1 }} 等。 用于在模板中动态显示数据，或者执行一些简单的计算。
Static Hoisting (静态提升) 将模板中的静态节点提升到渲染函数外部，避免重复创建。 提高渲染性能，减少不必要的 DOM 操作。

compiler-core 的代码结构 (简化版):

compiler-core/
├── src/
│   ├── parse.ts       // 解析器，负责将模板字符串解析成 AST
│   ├── transform.ts   // 转换器，负责对 AST 进行转换
│   ├── generate.ts    // 代码生成器，负责根据 AST 生成渲染函数代码
│   ├── ast.ts         // 定义 AST 的数据结构
│   ├── options.ts     // 编译选项
│   └── ...
└── ...

二、runtime-core：运行时核心，让代码跑起来的引擎

有了 compiler-core 生成的渲染函数，接下来就要靠 runtime-core 来让这些代码跑起来了。 runtime-core 负责管理组件的生命周期、处理响应式数据、更新 DOM等等。

你可以把 runtime-core 看作是Vue的“发动机”，它负责驱动整个Vue应用运转。

runtime-core 的核心功能：

  1. 组件实例化和渲染： runtime-core 负责创建组件实例，调用渲染函数生成Virtual DOM，并将Virtual DOM渲染到真实DOM上。
  2. 响应式系统： runtime-core 提供了响应式系统，可以追踪数据的变化，并在数据变化时自动更新DOM。
  3. Virtual DOM Diffing： runtime-core 实现了Virtual DOM Diffing算法，可以高效地比较新旧Virtual DOM，找出需要更新的部分，并进行最小化的DOM操作。
  4. 生命周期管理： runtime-core 管理组件的生命周期，例如created、mounted、updated、unmounted 等。
  5. 依赖注入： runtime-core 提供了依赖注入机制，可以在组件之间共享数据和方法。

咱们用一个简单的例子来说明一下：

import { createApp, ref } from 'vue';

const app = createApp({
  setup() {
    const message = ref('Hello Vue 3!');

    return {
      message,
    };
  },
  template: '<div>{{ message }}</div>',
});

app.mount('#app');

在这个例子中，createApp 函数来自 runtime-core，它负责创建一个Vue应用实例。 ref 函数也来自 runtime-core，它用于创建响应式数据。 app.mount('#app') 会将Vue应用挂载到 id 为 app 的DOM元素上。

runtime-core 的重要概念：

| 概念 | 解释 | 作用
runtime-core 的代码结构 (简化版):

runtime-core/
├── src/
│   ├── apiLifecycle.ts // 组件生命周期相关API
│   ├── apiWatch.ts     // 监听数据变化相关API
│   ├── vnode.ts        // 虚拟DOM相关API
│   ├── renderer.ts     // 渲染器，负责将Virtual DOM渲染到真实DOM上
│   ├── component.ts    // 组件相关API
│   └── ...
└── ...

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

现在，咱们来把这两个模块串起来，看看它们是如何协同工作的。

  1. 模板编译： 首先，compiler-core 将Vue模板代码编译成渲染函数。
  2. 组件实例化： 当Vue应用启动时，runtime-core 会创建组件实例。
  3. 渲染函数执行： runtime-core 会调用 compiler-core 生成的渲染函数，生成Virtual DOM。
  4. Virtual DOM Diffing： runtime-core 会比较新旧Virtual DOM，找出需要更新的部分。
  5. DOM 更新： runtime-core 会根据Diff的结果，更新真实的DOM。
  6. 响应式更新： 当响应式数据发生变化时，runtime-core 会重新执行渲染函数，生成新的Virtual DOM，并更新DOM。

可以用一个表格来总结：

步骤 模块 职责
1 compiler-core 将Vue模板编译成渲染函数 (JavaScript 代码)。
2 runtime-core 创建组件实例。
3 runtime-core 执行渲染函数，生成 Virtual DOM。
4 runtime-core Virtual DOM Diffing，找出需要更新的部分。
5 runtime-core 根据Diff的结果，更新真实的 DOM。
6 (可选) runtime-core 当响应式数据变化时，重复步骤 3-5，实现响应式更新。

打个比方：

你可以把 compiler-core 想象成一个厨师，他负责根据菜谱（Vue模板）准备食材（Virtual DOM），并把它们做成一道菜（渲染函数）。 runtime-core 就像一个服务员，他负责把厨师做好的菜端给顾客（浏览器），并且在顾客需要的时候更新菜品（DOM更新）。

四、深入理解代码 (关键部分)

光说不练假把式，咱们来扒一扒 compiler-core 和 runtime-core 里面的一些关键代码，让你对它们的内部运作有更深入的了解。

1. compiler-core/src/parse.ts (解析器)

// (简化版)
function parse(template: string): RootNode {
  const context = createParserContext(template); // 创建解析器上下文
  return parseChildren(context, []); // 解析子节点
}

function parseChildren(context: ParserContext, ancestors: ElementNode[]): TemplateChildNode[] {
  const nodes: TemplateChildNode[] = [];

  while (!isEnd(context, ancestors)) {
    const s = context.source;
    let node: TemplateChildNode | null = null;

    if (s.startsWith('{{')) {
      // 解析插值
      node = parseInterpolation(context);
    } else if (s[0] === '<') {
      // 解析元素
      node = parseElement(context, ancestors);
    } else {
      // 解析文本
      node = parseText(context);
    }

    if (node) {
      nodes.push(node);
    }
  }

  return nodes;
}

function isEnd(context: ParserContext, ancestors: ElementNode[]): boolean {
  const s = context.source;

  // 检查是否到达模板末尾
  if (!s) {
    return true;
  }

  // 检查是否遇到闭合标签
  for (let i = ancestors.length - 1; i >= 0; i--) {
    const tag = ancestors[i].tag;
    if (startsWithEndTagOpen(s, tag)) {
      return true;
    }
  }

  return false;
}

这段代码展示了解析器的核心逻辑：

  • parse 函数是解析的入口，它会创建一个解析器上下文，然后调用 parseChildren 函数来解析子节点。
  • parseChildren 函数会循环遍历模板字符串，根据不同的情况调用不同的解析函数，例如 parseInterpolation 解析插值，parseElement 解析元素，parseText 解析文本。
  • isEnd 函数用于判断是否到达模板末尾或者遇到了闭合标签。

2. compiler-core/src/transform.ts (转换器)

// (简化版)
function transform(root: RootNode, options: TransformOptions) {
  const context = createTransformContext(root, options); // 创建转换器上下文

  // 应用内置的转换器
  const nodeTransforms = options.nodeTransforms || [];
  for (let i = 0; i < nodeTransforms.length; i++) {
    nodeTransforms[i](root, context);
  }

  // 遍历 AST，应用转换逻辑
  traverseNode(root, context);
}

function traverseNode(node: RootNode | TemplateChildNode, context: TransformContext) {
  // 应用转换逻辑
  const nodeTransforms = context.options.nodeTransforms || [];
  for (let i = 0; i < nodeTransforms.length; i++) {
    nodeTransforms[i](node, context);
  }

  // 递归遍历子节点
  if (node.type === NodeTypes.ELEMENT) {
    for (let i = 0; i < node.children.length; i++) {
      traverseNode(node.children[i], context);
    }
  }
}

这段代码展示了转换器的核心逻辑：

  • transform 函数是转换的入口，它会创建一个转换器上下文，然后应用一系列的转换器。
  • traverseNode 函数用于遍历 AST，并对每个节点应用转换逻辑。

3. runtime-core/src/renderer.ts (渲染器)

// (简化版)
function createRenderer(options: RendererOptions) {
  const {
    createElement: hostCreateElement,
    patchProp: hostPatchProp,
    insert: hostInsert,
    remove: hostRemove,
    setElementText: hostSetElementText,
  } = options;

  function render(vnode: VNode | null, container: RendererElement) {
    patch(null, vnode, container, null, null);
  }

  function patch(
    n1: VNode | null,
    n2: VNode,
    container: RendererElement,
    anchor: RendererNode | null,
    parentComponent: ComponentInternalInstance | null
  ) {
    // 处理不同类型的节点
    const { type } = n2;

    switch (type) {
      case Text:
        processText(n1, n2, container, anchor);
        break;
      case Element:
        processElement(n1, n2, container, anchor, parentComponent);
        break;
      // ... 其他节点类型
    }
  }

  function processElement(
    n1: VNode | null,
    n2: VNode,
    container: RendererElement,
    anchor: RendererNode | null,
    parentComponent: ComponentInternalInstance | null
  ) {
    if (n1 == null) {
      // 初次挂载
      mountElement(n2, container, anchor, parentComponent);
    } else {
      // 更新
      patchElement(n1, n2, parentComponent);
    }
  }

  function mountElement(
    vnode: VNode,
    container: RendererElement,
    anchor: RendererNode | null,
    parentComponent: ComponentInternalInstance | null
  ) {
    const { type, props, children, shapeFlag } = vnode;
    const el = (vnode.el = hostCreateElement(type as string)); // 创建真实DOM元素

    // 设置属性
    if (props) {
      for (const key in props) {
        hostPatchProp(el, key, null, props[key]);
      }
    }

    // 处理子节点
    if (shapeFlag & ShapeFlags.TEXT_CHILDREN) {
      hostSetElementText(el, children as string);
    } else if (shapeFlag & ShapeFlags.ARRAY_CHILDREN) {
      mountChildren(children as VNode[], el, anchor, parentComponent);
    }

    hostInsert(el, container, anchor); // 将元素插入到容器中
  }

  // ... 其他函数
  return {
    render,
  };
}

这段代码展示了渲染器的核心逻辑：

  • createRenderer 函数用于创建渲染器实例，它接受一个 options 参数，包含了平台相关的API，例如 createElement、patchProp、insert 等。
  • render 函数是渲染的入口，它会调用 patch 函数来更新DOM。
  • patch 函数会根据节点的类型调用不同的处理函数，例如 processText 处理文本节点，processElement 处理元素节点。
  • mountElement 函数用于初次挂载元素，它会创建真实的DOM元素，设置属性，处理子节点，然后将元素插入到容器中。
  • patchElement 函数用于更新元素，它会比较新旧VNode的属性和子节点，然后进行最小化的DOM操作。

五、总结

总而言之，compiler-core 负责把Vue模板翻译成JavaScript代码，runtime-core 负责让这些代码跑起来，最终在浏览器里呈现你看到的界面。 这两个模块协同工作，共同构成了Vue 3的核心。

理解了它们的工作原理，你就能更好地理解Vue 3的内部运作，也就能更高效地使用Vue 3进行开发。

好了，今天的讲座就到这里，希望对大家有所帮助。 如果有什么问题，欢迎随时提问。

下次再见！

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