JavaScript内核与高级编程之：`Angular`的`Ivy`：其编译器和渲染器的底层架构。 - 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，我是你们今天的Angular Ivy架构深度游导游，人称“Bug终结者”（虽然我制造的Bug也不少，嘿嘿）。今天咱们不搞那些虚头巴脑的概念，直接扒开Ivy的底裤，看看它到底是怎么把我们的Angular代码变成用户眼前的像素的。

开场白：告别旧时代，拥抱新世界

在Ivy之前，Angular使用的视图引擎叫View Engine。它就像一个笨重的蒸汽机，效率低，体积大。Ivy的出现，就是Angular的一次彻底的脱胎换骨，它更轻量、更高效，也更易于理解。想象一下，从拖拉机到跑车的转变，这就是Ivy带给我们的。

第一站：编译器，代码的炼金术士

Ivy的编译器负责将我们的Angular代码（组件、模板、指令等）转换成浏览器可以理解的JavaScript指令。但这可不是简单的翻译，而是一次精密的炼金术，把复杂的Angular语法变成高效的可执行代码。

AOT (Ahead-of-Time) 编译： 这是Ivy编译器的核心模式。它在构建时（build time）就将我们的Angular应用编译成高度优化的JavaScript代码，而不是在运行时（runtime）进行编译。这带来几个好处：
- 更快的启动速度： 浏览器无需再进行运行时编译，直接运行编译后的代码，启动速度大幅提升。
- 更小的bundle体积： 通过tree-shaking，可以移除未使用的代码，减少最终的bundle体积。
- 更好的错误检测： 编译时可以发现更多的错误，避免运行时出现意外。
编译流程： Ivy的编译流程大致如下：
1. 模板解析（Template Parsing）： 将HTML模板解析成抽象语法树（AST）。
2. 类型检查（Type Checking）： 使用TypeScript编译器进行类型检查，确保代码的类型安全。
3. 代码生成（Code Generation）： 根据AST生成优化的JavaScript代码，包括创建组件、绑定数据、处理事件等指令。
ɵfac、ɵcmp、ɵdir、ɵpipe： 这些是Ivy编译器生成的关键函数，它们分别用于创建组件、指令和管道的工厂函数和元数据。
- ɵfac (Factory Function)： 用于创建组件、指令或管道的实例。它负责依赖注入，将所需的依赖项传递给构造函数。
- ɵcmp (Component Definition)： 包含组件的元数据，如选择器、模板、样式、输入属性、输出属性等。
- ɵdir (Directive Definition)： 包含指令的元数据，如选择器、输入属性、输出属性等。
- ɵpipe (Pipe Definition)： 包含管道的元数据，如名称、是否是纯管道等。
让我们看一个简单的例子：
```
// 假设我们有一个组件
@Component({
  selector: 'app-my-component',
  template: `
    <h1>Hello, {{ name }}!</h1>
  `
})
export class MyComponent {
  name = 'Angular Ivy';
}

// Ivy编译器会生成类似这样的代码（简化版）：
function MyComponent_Factory(t) {
  return new (t || MyComponent)();
}

MyComponent_Factory.ɵfac = function (t) { return new (t || MyComponent)(); }; // 实际的工厂函数

MyComponent.ɵcmp = /*@__PURE__*/ i0.ɵɵdefineComponent({ // 组件的元数据
    type: MyComponent,
    selectors: [["app-my-component"]],
    decls: 2,
    vars: 1,
    template: function MyComponent_Template(rf, ctx) {
      if (rf & 1) {
        i0.ɵɵelementStart(0, "h1");
        i0.ɵɵtext(1);
        i0.ɵɵelementEnd();
      }
      if (rf & 2) {
        i0.ɵɵadvance(1);
        i0.ɵɵtextInterpolate1("Hello, ", ctx.name, "!");
      }
    },
    encapsulation: 2
  });
```
解释一下：
- MyComponent_Factory 是一个工厂函数，用于创建MyComponent的实例。
- MyComponent.ɵcmp 包含了组件的元数据，包括选择器、模板、渲染函数等。
- i0 是Angular的渲染器（Renderer）的别名，i0.ɵɵelementStart、i0.ɵɵtext、i0.ɵɵelementEnd 等函数是渲染器的指令，用于创建和更新DOM元素。

第二站：渲染器，像素的魔术师

Ivy的渲染器负责根据编译器生成的指令，将数据渲染到DOM中，并处理用户交互。它采用了增量DOM（Incremental DOM）技术，只更新发生变化的部分，从而提高渲染效率。

增量DOM (Incremental DOM)： 这是一种高效的渲染技术，它不使用虚拟DOM，而是直接操作真实DOM。它通过一系列指令来描述DOM结构，并只更新需要更新的部分。
- 减少内存占用： 不需要维护虚拟DOM树，减少内存占用。
- 更快的更新速度： 只更新发生变化的部分，避免不必要的DOM操作。
- 更好的性能： 特别是在大型应用中，性能提升非常明显。

渲染指令： Ivy的渲染器提供了一系列指令，用于创建、更新和删除DOM元素。

指令	描述
`ɵɵelementStart`	创建一个DOM元素
`ɵɵelementEnd`	结束一个DOM元素的创建
`ɵɵtext`	创建一个文本节点
`ɵɵattribute`	设置DOM元素的属性
`ɵɵproperty`	设置DOM元素的属性（使用property binding）
`ɵɵclassProp`	设置DOM元素的class属性
`ɵɵstyleProp`	设置DOM元素的style属性
`ɵɵlistener`	绑定事件监听器
`ɵɵtemplate`	创建一个模板实例
`ɵɵadvance`	移动到下一个DOM节点
`ɵɵtextInterpolate`	插入文本值到文本节点
`ɵɵtextInterpolate1`	插入一个变量到文本节点
`ɵɵtextInterpolate2`	插入两个变量到文本节点
…	更多指令请参考Angular官方文档

回到我们之前的例子：

// 假设我们有一个组件
@Component({
  selector: 'app-my-component',
  template: `
    <h1>Hello, {{ name }}!</h1>
  `
})
export class MyComponent {
  name = 'Angular Ivy';
}

// 渲染函数：
function MyComponent_Template(rf, ctx) {
  if (rf & 1) {
    i0.ɵɵelementStart(0, "h1"); // 创建<h1>元素
    i0.ɵɵtext(1);              // 创建文本节点
    i0.ɵɵelementEnd();          // 结束<h1>元素的创建
  }
  if (rf & 2) {
    i0.ɵɵadvance(1);          // 移动到文本节点
    i0.ɵɵtextInterpolate1("Hello, ", ctx.name, "!"); // 插入文本值
  }
}

解释一下：

rf 是一个标志位，用于区分首次渲染（rf & 1）和后续更新（rf & 2）。
ctx 是组件的实例，可以通过ctx.name访问组件的属性。
i0.ɵɵelementStart、i0.ɵɵtext、i0.ɵɵelementEnd 等指令用于创建和更新DOM元素。
i0.ɵɵadvance 指令用于移动到下一个DOM节点，以便进行更新。
i0.ɵɵtextInterpolate1 指令用于将文本值插入到文本节点中。

增量DOM的核心思想： 在后续更新时，渲染器会比较当前状态和之前的状态，只更新发生变化的部分。例如，如果name属性的值发生了变化，渲染器只会更新文本节点的值，而不会重新创建整个DOM树。

第三站：Tree-Shaking，瘦身大师

Tree-shaking是一种优化技术，它可以移除未使用的代码，从而减少最终的bundle体积。Ivy的架构设计使得tree-shaking更加有效。

模块化： Ivy将Angular框架分解成更小的模块，使得tree-shaking更容易识别和移除未使用的模块。
纯函数： Ivy大量使用纯函数，纯函数的特点是只依赖于输入参数，不产生副作用。这使得编译器更容易判断哪些函数可以被安全地移除。

第四站：本地化（Locality），性能提升的秘诀

Ivy的设计强调本地化，这意味着组件的所有信息都存储在组件本身，而不是分散在不同的地方。这使得Ivy可以更快地访问组件的信息，从而提高渲染性能。

组件上下文： 组件的所有元数据、模板、样式等都存储在组件的上下文中。
减少依赖： 组件尽可能减少对外部的依赖，降低耦合度。

第五站：元编程（Meta-Programming），灵活性的源泉

Ivy利用元编程技术，可以在运行时动态地修改组件的行为。这使得Angular更加灵活，可以适应各种不同的场景。

装饰器（Decorators）： Angular大量使用装饰器来添加元数据到类、方法和属性上。
动态编译： 可以在运行时动态地编译模板和组件。

总结：Ivy的优势

优势	描述
更小的体积	通过tree-shaking，可以移除未使用的代码，减少最终的bundle体积。
更快的速度	增量DOM只更新发生变化的部分，避免不必要的DOM操作。AOT编译减少运行时编译的开销。
更高的灵活性	元编程技术使得Angular更加灵活，可以适应各种不同的场景。
更好的调试	组件的信息存储在组件本身，更容易调试。

彩蛋：Ivy的未来

Ivy是Angular的未来，Angular团队将继续改进Ivy，使其更加强大和高效。我们可以期待以下发展方向：

更智能的编译器： 编译器可以进行更深层次的优化，例如更好的代码分割、更高效的模板编译。
更强大的渲染器： 渲染器可以支持更多的渲染特性，例如服务端渲染、原生移动应用渲染。
更易用的API： Angular团队将继续改进API，使其更加易于使用和理解。

结束语：拥抱变化，不断学习

Angular的世界变化很快，Ivy只是其中的一个里程碑。作为一名开发者，我们需要不断学习新的技术，拥抱变化，才能在这个快速发展的世界中立于不败之地。希望今天的讲解能帮助大家更好地理解Ivy的架构，并在实际开发中更好地利用它。

感谢大家的参与，祝大家编码愉快！

发表回复 取消回复

发表回复取消回复