Vue 3源码极客之：`compiler`中的`hoisting`：如何通过静态提升减少运行时开销。

各位观众，晚上好！我是老码农，今天给大家带来的主题是Vue 3源码极客系列之compiler中的hoisting：如何通过静态提升减少运行时开销。说白了，就是聊聊Vue 3编译器里头的优化小技巧，让你的Vue应用跑得更快。

一、开场白：为什么我们需要hoisting？

想象一下，你是一个厨师，每天要炒很多菜。有些菜需要提前准备配料，比如切葱姜蒜。如果你每次做菜都临时切，是不是很浪费时间？ hoisting就像是提前把这些配料准备好，以后直接用，省去了重复劳动的环节。

在Vue的世界里，很多组件都会重复渲染。如果每次渲染都要重新创建一些静态节点或者静态数据，那效率肯定不高。hoisting 的目的就是把这些静态的东西提取出来，只创建一次，以后直接复用，从而减少运行时开销，提高渲染性能。

二、hoisting 是什么？

简单来说，hoisting 就是静态提升。Vue 3 编译器会分析你的模板，找出那些在多次渲染中都不会改变的部分，然后把它们提升到组件的渲染函数之外，变成常量。这样，每次渲染的时候，就不需要重新创建这些静态节点，直接引用即可。

三、hoisting 能提升哪些东西？

Vue 3 中主要 hoisting 以下几种类型的数据：

• 静态节点 (Static Nodes): 指的是那些内容不会改变的 DOM 节点。例如，<p>这是一个静态段落</p>。
• 静态属性 (Static Props): 指的是那些值不会改变的属性。例如，<div class="static-class">。
• 静态事件监听器 (Static Event Listeners): 指的是那些事件处理函数不会改变的监听器。例如，<button @click="handleClick">，如果 handleClick 函数在组件中是静态定义的，那么这个事件监听器就可以被提升。
• 静态文本 (Static Text): 指的是那些文本内容不会改变的文本节点。例如，Hello, world!。

四、hoisting 的实现原理：深入源码

想要真正理解 hoisting，我们需要潜入 Vue 3 编译器的源码中一探究竟。

1. 模板解析 (Template Parsing):

   首先，Vue 编译器会将你的模板代码解析成抽象语法树 (AST)。AST 是一种树形结构，用来表示你的模板代码的结构。

   例如，对于以下模板：

   <div>
     <p class="static-class">Hello, world!</p>
     <button @click="handleClick">Click me</button>
   </div>

   编译器会生成一个 AST，它会包含 div、p 和 button 节点，以及它们的属性和事件监听器。

2. 静态节点检测 (Static Node Detection):

   接下来，编译器会遍历 AST，找出那些可以被 hoisting 的节点。判断一个节点是否是静态的，通常需要满足以下条件：

   • 节点的内容是静态的，不会因为数据变化而改变。
   • 节点的属性是静态的，不会因为数据变化而改变。
   • 节点的事件监听器是静态的，事件处理函数不会因为数据变化而改变。

   在这个阶段，编译器会为每个节点设置一个 isStatic 标志，用来表示该节点是否是静态的。

3. 静态提升 (Static Hoisting):

   一旦确定了哪些节点是静态的，编译器就会把它们从 AST 中提取出来，放到一个单独的数组中。这个数组通常被称为 hoists。

   例如，对于上面的模板，编译器可能会生成以下 hoists 数组：

   const _hoists = [
     /*#__PURE__*/ _createStaticVNode("<p class="static-class">Hello, world!</p>", 1),
   ]

   注意：_createStaticVNode 是一个用于创建静态 VNode 的辅助函数。/*#__PURE__*/ 注释告诉 tree-shaking 工具，这个函数是一个纯函数，可以安全地移除。

4. 代码生成 (Code Generation):

   最后，编译器会根据 AST 和 hoists 数组生成最终的渲染函数代码。

   生成的代码会包含以下几个部分：

   • hoists 数组: 包含了所有被提升的静态节点。
   • render 函数: 包含了组件的渲染逻辑。在渲染函数中，会直接引用 hoists 数组中的静态节点，而不是重新创建它们。

   对于上面的模板，编译器可能会生成以下渲染函数代码：

   import { createVNode, toDisplayString, createStaticVNode } from 'vue'
   
   const _hoists = [
     /*#__PURE__*/ createStaticVNode("<p class="static-class">Hello, world!</p>", 1)
   ]
   
   export function render(_ctx, _cache, $props, $setup, $data, $options) {
     return (_openBlock(), _createBlock("div", null, [
       _hoists[0],
       _createVNode("button", { onClick: _ctx.handleClick }, "Click me")
     ]))
   }

   可以看到，p 标签被提升到了 _hoists 数组中，在渲染函数中直接通过 _hoists[0] 引用。而 button 标签因为绑定了动态的事件处理函数 _ctx.handleClick，所以没有被提升。

五、代码示例：手写一个简易的 hoisting 实现

为了更好地理解 hoisting 的原理，我们可以尝试手写一个简易的 hoisting 实现。

function compile(template) {
  // 1. 模板解析 (简易版)
  const ast = parseTemplate(template);

  // 2. 静态节点检测
  const hoists = [];
  walk(ast, (node) => {
    if (isStaticNode(node)) {
      node.isHoisted = true;
      hoists.push(node);
    }
  });

  // 3. 代码生成 (简易版)
  const renderFunction = generateRenderFunction(ast, hoists);

  return {
    render: renderFunction,
    hoists: hoists,
  };

  // 辅助函数：模板解析 (简易版)
  function parseTemplate(template) {
    // 简单起见，这里只是模拟一个 AST 结构
    return {
      type: 'root',
      children: [
        { type: 'element', tag: 'div', children: [
          { type: 'element', tag: 'p', attrs: [{ name: 'class', value: 'static-class' }], children: [{ type: 'text', content: 'Hello, world!' }] },
          { type: 'element', tag: 'button', attrs: [{ name: '@click', value: 'handleClick' }], children: [{ type: 'text', content: 'Click me' }] },
        ]}
      ]
    };
  }

  // 辅助函数：静态节点判断
  function isStaticNode(node) {
    if (node.type === 'element' && node.tag === 'p' && node.attrs && node.attrs.find(attr => attr.name === 'class' && attr.value === 'static-class') && node.children && node.children.find(child => child.type === 'text' && child.content === 'Hello, world!')) {
      return true;
    }
    return false;
  }

  // 辅助函数：遍历 AST
  function walk(ast, callback) {
    function traverse(node) {
      callback(node);
      if (node.children) {
        node.children.forEach(traverse);
      }
    }
    traverse(ast);
  }

  // 辅助函数：生成渲染函数 (简易版)
  function generateRenderFunction(ast, hoists) {
    const hoistedVariables = hoists.map((node, index) => `const _hoisted_${index} = document.createElement('${node.tag}')`);
    const renderBody = ast.children[0].children.map(node => {
      if (node.isHoisted) {
        const index = hoists.indexOf(node);
        return `_hoisted_${index}`;
      } else {
        return `document.createElement('${node.tag}')`;
      }
    }).join(',');

    return new Function(`
      ${hoistedVariables.join(';')}
      return function render() {
        return [${renderBody}];
      }
    `)();
  }
}

// 使用示例
const template = `
  <div>
    <p class="static-class">Hello, world!</p>
    <button @click="handleClick">Click me</button>
  </div>
`;

const compiled = compile(template);
console.log(compiled.hoists); // 输出: [{ type: 'element', tag: 'p', ... }]
const render = compiled.render;
console.log(render()); // 输出: [p, button] (p 是被提升的节点)

这个示例代码只是一个非常简易的 hoisting 实现，它只处理了简单的静态节点和属性。但是，它可以帮助你理解 hoisting 的基本原理。

六、hoisting 的优点和局限性

• 优点:

  • 减少运行时开销: 通过避免重复创建静态节点，可以显著减少运行时开销，提高渲染性能。
  • 提高内存利用率: 静态节点只创建一次，可以减少内存占用。

• 局限性:

  • 增加了编译器的复杂度: hoisting 需要编译器进行复杂的分析和优化，增加了编译器的复杂度。
  • 可能导致代码体积增加: 如果模板中包含大量的静态节点，hoists 数组可能会很大，导致代码体积增加。

七、hoisting 的应用场景

hoisting 在 Vue 应用中被广泛应用，特别是在以下场景中：

• 静态页面: 对于静态页面，几乎所有的节点都可以被 hoisting，可以显著提高渲染性能。
• 大型列表: 对于大型列表，如果列表项包含大量的静态内容，hoisting 可以有效地减少渲染开销。
• 组件库: 组件库通常包含大量的静态组件，hoisting 可以提高组件库的性能。

八、总结：hoisting 是 Vue 3 性能优化的重要手段

hoisting 是 Vue 3 编译器中一项重要的优化技术，它可以有效地减少运行时开销，提高渲染性能。通过理解 hoisting 的原理和实现方式，我们可以更好地利用 Vue 3 的性能优化特性，开发出更加高效的 Vue 应用。

特性	描述	优势	局限性
静态提升	将模板中静态部分（节点、属性、事件）提升到渲染函数外部，避免重复创建。	降低运行时开销，减少内存占用，提升渲染性能。	增加编译器的复杂性，可能增加代码体积。
适用场景	静态页面、大型列表、组件库等包含大量静态内容的场景。	在这些场景下，性能提升效果尤为显著。	对于动态内容较多的场景，提升效果可能不明显。
实现原理	模板解析 -> 静态节点检测 -> 静态提升 -> 代码生成。	通过 AST 分析，精准识别并提取静态部分。	需要对 AST 和代码生成过程有深入理解。
手写简易版	代码示例展示了如何识别静态节点并生成优化的渲染函数。	有助于理解 hoisting 的核心思想。	实际的编译器实现远比示例复杂。

希望今天的分享能帮助大家更好地理解 Vue 3 的 hoisting 技术。记住，优化无止境，让我们一起探索更多 Vue 3 的源码奥秘，打造更高效的 Web 应用！ 谢谢大家！