Vue SSR 中的作用域隔离：避免服务端渲染状态泄露与客户端冲突
大家好，今天我们来深入探讨 Vue SSR (Server-Side Rendering) 中一个至关重要的概念：作用域隔离。在服务端渲染中，由于 Node.js 环境的特殊性，如果处理不当，很容易出现状态泄露，导致不同用户请求之间的数据互相污染，最终影响应用的稳定性和安全性。此外，服务端渲染生成 HTML 后，客户端 Vue 应用需要接管并进行 hydration，如果服务端和客户端的状态不一致，就会导致 hydration 失败，影响用户体验。因此，理解和掌握 Vue SSR 中的作用域隔离机制，对于构建健壮的 SSR 应用至关重要。
什么是作用域隔离？
简单来说，作用域隔离指的是确保每个用户请求都拥有独立的环境和数据，避免不同请求之间产生干扰。在 Vue SSR 中，这主要涉及到两个方面：
- 服务端组件实例隔离： 每个请求都应该创建独立的 Vue 根实例，以及所有子组件的实例。不能共享同一个组件实例处理多个请求。
- 全局变量/状态隔离： 避免在服务端使用全局变量或单例模式存储状态，因为这些状态会在多个请求之间共享。
为什么需要作用域隔离？
考虑一个简单的例子：假设我们有一个计数器组件，在服务端渲染时，它的初始值为 0。如果所有请求都共享同一个组件实例，那么第一个用户访问后，计数器变为 1，第二个用户访问时，计数器就会从 1 开始，而不是 0。这显然是不正确的。
更严重的情况是，如果我们在服务端使用全局变量存储用户信息，那么一个用户的登录信息可能会泄露给其他用户，造成安全漏洞。
因此，作用域隔离是保证 Vue SSR 应用正确性和安全性的必要条件。
Vue SSR 中实现作用域隔离的方案
Vue SSR 提供了一些机制来帮助我们实现作用域隔离。主要包括：
createApp函数： 使用createApp函数创建 Vue 应用实例，确保每个请求都拥有独立的实例。context对象： 通过context对象在服务端渲染期间传递特定于请求的数据。- 模块化： 使用模块化系统（如 ES Modules 或 CommonJS）来避免全局变量污染。
vue-server-renderer的renderToString函数选项： 可以配置renderToString函数的选项来进一步控制渲染行为。
接下来，我们详细介绍这些方案，并提供相应的代码示例。
1. 使用 createApp 函数创建 Vue 应用实例
在 Vue 3 中，我们不再直接使用 new Vue() 创建应用实例，而是使用 createApp 函数。createApp 函数返回一个应用实例，我们可以使用它来挂载组件、注册全局组件、指令等。
在 Vue SSR 中，我们必须确保每个请求都调用 createApp 函数创建一个新的应用实例。这可以通过将创建应用的逻辑封装在一个函数中来实现。
// server.js
const { createSSRApp } = require('vue');
const { renderToString } = require('@vue/server-renderer');
const express = require('express');
const app = express();
function createApp() {
return createSSRApp({
data: () => ({
count: 0,
message: 'Hello from SSR!'
}),
template: `
<div>
<h1>{{ message }}</h1>
<p>Count: {{ count }}</p>
<button @click="count++">Increment</button>
</div>
`
});
}
app.get('/', async (req, res) => {
const appInstance = createApp();
const appHTML = await renderToString(appInstance);
res.send(`
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Vue SSR Example</title>
</head>
<body>
<div id="app">${appHTML}</div>
<script src="/client.js"></script>
</body>
</html>
`);
});
app.listen(3000, () => {
console.log('Server listening on port 3000');
});在这个例子中，createApp 函数负责创建 Vue 应用实例。每次请求 / 路由时，都会调用 createApp 函数创建一个新的实例，确保每个请求都拥有独立的 count 和 message 状态。
2. 使用 context 对象传递特定于请求的数据
context 对象是一个在服务端渲染期间传递数据的特殊对象。我们可以将一些特定于请求的信息（如用户信息、请求头等）存储在 context 对象中，并在组件中使用。
例如，我们可以将用户信息存储在 context 对象中，并在组件中根据用户角色显示不同的内容。
// server.js
const { createSSRApp } = require('vue');
const { renderToString } = require('@vue/server-renderer');
const express = require('express');
const app = express();
function createApp(req) {
return createSSRApp({
data: () => ({
user: req.user // 从请求对象中获取用户信息
}),
template: `
<div>
<h1>Welcome, {{ user.name }}!</h1>
<p v-if="user.isAdmin">You are an administrator.</p>
</div>
`
});
}
// Middleware to simulate user authentication
app.use((req, res, next) => {
// Replace this with your actual authentication logic
req.user = {
name: 'John Doe',
isAdmin: false
};
next();
});
app.get('/', async (req, res) => {
const appInstance = createApp(req);
const context = {}; // 创建 context 对象
const appHTML = await renderToString(appInstance, context);
//context.modules 包含了组件中使用的 CSS 模块信息，我们可以将它注入到 HTML 中
console.log(context.modules) // 打印 context.modules
res.send(`
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Vue SSR Example</title>
</head>
<body>
<div id="app">${appHTML}</div>
<script src="/client.js"></script>
</body>
</html>
`);
});
app.listen(3000, () => {
console.log('Server listening on port 3000');
});在这个例子中，我们添加了一个中间件来模拟用户认证，并将用户信息存储在 req.user 对象中。在 createApp 函数中，我们将 req.user 对象存储在组件的 data 中，并在模板中使用它来显示用户信息。
在 renderToString 函数中，我们创建了一个空的 context 对象，并将它传递给 renderToString 函数。renderToString 函数会将组件中使用的 CSS 模块信息存储在 context.modules 中，我们可以将它注入到 HTML 中，以实现 CSS 模块化。
注意： context 对象不仅仅可以用来传递数据，还可以用来收集组件中的异步操作，例如数据预取。我们将在后面的章节中讨论这个问题。
3. 使用模块化系统避免全局变量污染
在服务端渲染中，我们应该避免使用全局变量或单例模式存储状态，因为这些状态会在多个请求之间共享。相反，我们应该使用模块化系统（如 ES Modules 或 CommonJS）来组织代码，并将状态存储在模块内部。
例如，我们可以创建一个模块来管理用户的会话信息。
// session.js (ES Modules)
let sessions = {};
export function createSession(userId) {
const sessionId = generateSessionId();
sessions[sessionId] = {
userId: userId,
createdAt: new Date()
};
return sessionId;
}
export function getSession(sessionId) {
return sessions[sessionId];
}
function generateSessionId() {
return Math.random().toString(36).substring(2, 15) + Math.random().toString(36).substring(2, 15);
}// server.js
import { createSession, getSession } from './session.js'; // ES Modules
const express = require('express');
const app = express();
app.get('/login', (req, res) => {
// 模拟用户登录
const userId = 123;
const sessionId = createSession(userId);
res.cookie('sessionId', sessionId, { httpOnly: true });
res.send('Login successful!');
});
app.get('/profile', (req, res) => {
const sessionId = req.cookies.sessionId;
const session = getSession(sessionId);
if (session) {
res.send(`Welcome, user ${session.userId}!`);
} else {
res.status(401).send('Unauthorized');
}
});
app.listen(3000, () => {
console.log('Server listening on port 3000');
});在这个例子中，我们将用户的会话信息存储在 session.js 模块内部的 sessions 对象中。sessions 对象是模块私有的，不会被其他请求访问到。我们提供了 createSession 和 getSession 函数来创建和获取会话信息。
注意： 在服务端渲染中，我们应该使用内存数据库（如 Redis 或 Memcached）来存储会话信息，而不是将它存储在内存中。因为 Node.js 进程可能会被重启，导致内存中的数据丢失。
4. vue-server-renderer 的 renderToString 函数选项
vue-server-renderer 的 renderToString 函数提供了一些选项来进一步控制渲染行为。其中一些选项可以帮助我们实现作用域隔离。
-
runInNewContext： 这个选项决定是否在新的 V8 上下文中运行渲染过程。默认情况下，runInNewContext为'default'，这意味着会在一个沙箱环境中运行渲染过程，但仍然可能受到全局变量的影响。如果设置为true，则会在一个完全隔离的 V8 上下文中运行渲染过程，可以有效避免全局变量污染。但是，启用runInNewContext会带来一定的性能开销，因为它需要创建新的 V8 上下文。// server.js const { createSSRApp } = require('vue'); const { renderToString } = require('@vue/server-renderer'); async function render(req, res) { const app = createSSRApp({ template: `<div>Hello, SSR!</div>` }); try { const html = await renderToString(app, { runInNewContext: true // 启用 runInNewContext }); res.send(html); } catch (error) { console.error(error); res.status(500).send('Internal Server Error'); } }注意：
runInNewContext选项在 Vue 3 中已经不再推荐使用，因为它会带来性能开销，并且通常可以通过其他方式避免全局变量污染。
客户端 Hydration 的注意事项
服务端渲染生成 HTML 后，客户端 Vue 应用需要接管并进行 hydration，将服务端渲染的静态 HTML 转换为动态的 Vue 组件。在 hydration 过程中，客户端 Vue 应用会比较服务端渲染的 HTML 和客户端组件的虚拟 DOM，如果两者不一致，就会导致 hydration 失败，影响用户体验。
为了避免 hydration 失败，我们需要确保服务端和客户端的状态一致。这可以通过以下方式实现：
- 在服务端序列化状态： 将服务端的状态序列化为 JSON 字符串，并在 HTML 中注入。
- 在客户端反序列化状态： 在客户端 Vue 应用启动时，从 HTML 中读取 JSON 字符串，并将其反序列化为 JavaScript 对象，作为客户端的初始状态。
// server.js
const { createSSRApp } = require('vue');
const { renderToString } = require('@vue/server-renderer');
const serialize = require('serialize-javascript');
const express = require('express');
const app = express();
function createApp(req) {
const initialState = {
message: 'Hello from SSR!',
count: 0
};
return createSSRApp({
data: () => ({
...initialState
}),
template: `
<div>
<h1>{{ message }}</h1>
<p>Count: {{ count }}</p>
<button @click="count++">Increment</button>
</div>
`
});
}
app.get('/', async (req, res) => {
const appInstance = createApp(req);
const appHTML = await renderToString(appInstance);
// 获取应用实例的 data
const appData = appInstance._instance.data;
// 序列化状态
const state = serialize(appData);
res.send(`
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Vue SSR Example</title>
</head>
<body>
<div id="app">${appHTML}</div>
<script>
window.__INITIAL_STATE__ = ${state}
</script>
<script src="/client.js"></script>
</body>
</html>
`);
});
app.listen(3000, () => {
console.log('Server listening on port 3000');
});// client.js
import { createApp } from 'vue';
const app = createApp({
data() {
return {
message: 'Hello from Client!',
count: 0,
...window.__INITIAL_STATE__ // 从 window.__INITIAL_STATE__ 获取初始状态
};
},
template: `
<div>
<h1>{{ message }}</h1>
<p>Count: {{ count }}</p>
<button @click="count++">Increment</button>
</div>
`
});
app.mount('#app');在这个例子中，我们在服务端将应用实例的 data 序列化为 JSON 字符串，并将其存储在 window.__INITIAL_STATE__ 变量中。在客户端，我们从 window.__INITIAL_STATE__ 变量中读取 JSON 字符串，并将其反序列化为 JavaScript 对象，作为客户端的初始状态。
注意： serialize-javascript 是一个安全的序列化库，可以避免 XSS 攻击。
总结下
在 Vue SSR 中，作用域隔离是保证应用正确性和安全性的必要条件。我们可以通过使用 createApp 函数创建 Vue 应用实例、使用 context 对象传递特定于请求的数据、使用模块化系统避免全局变量污染、以及配置 vue-server-renderer 的 renderToString 函数选项来实现作用域隔离。此外，为了避免 hydration 失败，我们需要确保服务端和客户端的状态一致，这可以通过在服务端序列化状态并在客户端反序列化状态来实现。 理解并正确应用这些技术，能显著提升Vue SSR应用的稳定性和安全性。
更多IT精英技术系列讲座，到智猿学院