Vue 3的内部模块化设计：`@vue/runtime-core`/`@vue/compiler-core`等模块的依赖与职责 - 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

Vue 3 内部模块化设计：深入 `@vue/runtime-core`、`@vue/compiler-core` 等模块的依赖与职责

大家好，今天我们来深入探讨 Vue 3 的内部模块化设计，特别是核心模块 @vue/runtime-core 和 @vue/compiler-core 及其它们之间的依赖关系和各自的职责。Vue 3 采用了更模块化的架构，这不仅提高了代码的可维护性，也使得开发者能够更灵活地使用 Vue 的各个部分。

一、Vue 3 模块化概览

Vue 3 的 Monorepo 结构将整个框架拆分成多个独立的包，每个包负责特定的功能。这种模块化的设计带来了以下好处：

更好的可维护性： 每个模块职责单一，修改和维护更加方便。
更高的可测试性： 独立的模块更容易进行单元测试。
更灵活的使用方式： 开发者可以根据需要选择性地引入特定的模块，减少不必要的代码体积。
更强的可扩展性： 模块化的设计使得扩展 Vue 的功能更加容易。

以下是一些关键的 Vue 3 模块：

模块名称	职责
`@vue/runtime-core`	包含 Vue 的核心运行时逻辑，例如组件的创建、更新、渲染、响应式系统等。它是所有 Vue 应用的基础。
`@vue/runtime-dom`	基于 `@vue/runtime-core`，提供了在浏览器 DOM 环境下运行 Vue 应用所需的功能，例如 DOM 操作、事件处理等。
`@vue/compiler-core`	负责将模板字符串编译成渲染函数 (render function)。它是 Vue 编译器的核心模块，不依赖于特定的平台（如 DOM）。
`@vue/compiler-dom`	基于 `@vue/compiler-core`，增加了对浏览器 DOM 特性的支持，例如处理 HTML 特性、事件绑定等。
`@vue/compiler-sfc`	负责编译 Vue 单文件组件 (Single-File Components, SFC)。它将 SFC 中的模板、脚本和样式分别编译成相应的代码。
`@vue/reactivity`	提供了独立的响应式系统，可以脱离 Vue 运行时独立使用。
`@vue/shared`	包含一些在多个模块之间共享的工具函数和常量。
`@vue/server-renderer`	负责将 Vue 组件渲染成服务器端的 HTML 字符串，用于服务器端渲染 (SSR)。

今天我们将重点分析 @vue/runtime-core 和 @vue/compiler-core 这两个模块。

二、@vue/runtime-core：Vue 的核心运行时

@vue/runtime-core 是 Vue 的核心运行时，它负责管理组件的生命周期、响应式系统的运作、虚拟 DOM 的更新等核心功能。这个模块不依赖于特定的平台，这意味着它可以运行在浏览器、Node.js、Weex 等多个环境中。

2.1 核心概念

组件 (Component): Vue 应用的基本构建块。@vue/runtime-core 提供了创建、挂载、更新和卸载组件的机制。
虚拟 DOM (Virtual DOM): 一种轻量级的 JavaScript 对象，用于描述真实的 DOM 结构。Vue 使用虚拟 DOM 来提高渲染性能，通过比较新旧虚拟 DOM 的差异，只更新需要更新的部分。
渲染器 (Renderer): 负责将虚拟 DOM 转换成真实的 DOM 元素，并将其插入到页面中。@vue/runtime-core 提供了一个抽象的渲染器接口，具体的渲染器实现则由 @vue/runtime-dom 等平台相关的模块提供。
响应式系统 (Reactivity System): Vue 的核心特性之一。它能够自动追踪数据的变化，并在数据变化时自动更新视图。@vue/runtime-core 依赖于 @vue/reactivity 模块来实现响应式功能。
生命周期钩子 (Lifecycle Hooks): 在组件的不同阶段执行的函数，例如 beforeCreate、mounted、updated、unmounted 等。@vue/runtime-core 负责管理和调用这些生命周期钩子。

2.2 关键功能

createApp: 用于创建一个 Vue 应用实例。
h: 用于创建虚拟 DOM 节点 (VNode)。
defineComponent: 用于定义一个 Vue 组件。
render: 用于将虚拟 DOM 渲染到真实的 DOM 中。
provide / inject: 用于实现依赖注入。
各种生命周期钩子注册函数: 例如 onMounted、onUpdated等。

2.3 代码示例

以下代码展示了如何使用 @vue/runtime-core 创建一个简单的 Vue 应用：

import { createApp, h } from '@vue/runtime-core';

const App = {
  data() {
    return {
      message: 'Hello, Vue 3!',
    };
  },
  render() {
    return h('div', null, this.message);
  },
};

const app = createApp(App);

// 这里需要一个平台相关的渲染器，例如 @vue/runtime-dom
// app.mount('#app'); // 这行代码需要 @vue/runtime-dom

这段代码使用了 @vue/runtime-core 提供的 createApp 和 h 函数。createApp 用于创建一个应用实例，h 函数用于创建虚拟 DOM 节点。请注意，app.mount('#app') 这行代码需要依赖于 @vue/runtime-dom 模块，因为它负责将虚拟 DOM 渲染到真实的 DOM 中。

2.4 依赖关系

@vue/runtime-core 主要依赖于以下模块：

@vue/reactivity: 用于实现响应式系统。
@vue/shared: 用于共享一些工具函数和常量。

@vue/runtime-core 本身并不依赖于任何平台相关的模块，例如 DOM API。这使得它可以运行在不同的环境中。

三、@vue/compiler-core：Vue 的核心编译器

@vue/compiler-core 负责将模板字符串编译成渲染函数 (render function)。渲染函数是一个 JavaScript 函数，它返回一个虚拟 DOM 树。这个模块是 Vue 编译器的核心，它不依赖于任何特定的平台（如 DOM），可以用于编译各种类型的模板，例如 HTML、Weex 模板等。

3.1 核心概念

抽象语法树 (Abstract Syntax Tree, AST): 模板字符串的抽象表示。编译器首先将模板字符串解析成 AST，然后对 AST 进行转换和优化。
渲染函数 (Render Function): 一个 JavaScript 函数，它返回一个虚拟 DOM 树。渲染函数可以被 Vue 运行时直接调用，用于生成真实的 DOM 结构。
指令 (Directives): 特殊的 HTML 属性，用于指示 Vue 如何操作 DOM。编译器会将指令转换成相应的代码。例如 v-if、v-for、v-bind 等。
表达式 (Expressions): JavaScript 代码片段，用于在模板中访问数据。编译器会将表达式转换成 JavaScript 代码。例如 {{ message }}、{{ count + 1 }} 等。

3.2 关键功能

compile: 将模板字符串编译成渲染函数。
解析 (Parse): 将模板字符串解析成 AST。
转换 (Transform): 对 AST 进行转换和优化。
代码生成 (Generate): 将 AST 生成渲染函数的代码。

3.3 编译流程

@vue/compiler-core 的编译流程主要分为三个阶段：

解析 (Parsing): 将模板字符串解析成 AST。
转换 (Transforming): 对 AST 进行转换和优化。这个阶段会应用各种转换规则，例如处理指令、优化静态节点等。
代码生成 (Code Generation): 将 AST 生成渲染函数的代码。

3.4 代码示例

以下代码展示了如何使用 @vue/compiler-core 将一个简单的模板字符串编译成渲染函数：

import { compile } from '@vue/compiler-core';

const template = '<div>{{ message }}</div>';

const { code } = compile(template);

console.log(code);
//  输出类似于:
//  "const _Vue = Vue
//  return function render(_ctx, _cache) {
//    with (_ctx) {
//      const { toDisplayString: _toDisplayString, createElementVNode: _createElementVNode, createTextVNode: _createTextVNode } = _Vue
//      return (_createElementVNode("div", null, _toDisplayString(message)))
//    }
//  }"

这段代码使用了 @vue/compiler-core 提供的 compile 函数。compile 函数将模板字符串编译成渲染函数的代码。渲染函数的代码是一个 JavaScript 字符串，它可以被 new Function() 创建成一个真正的 JavaScript 函数。

3.5 依赖关系

@vue/compiler-core 主要依赖于以下模块：

@vue/shared: 用于共享一些工具函数和常量。

@vue/compiler-core 本身不依赖于任何平台相关的模块，例如 DOM API。

四、@vue/runtime-core 和 @vue/compiler-core 之间的关系

@vue/runtime-core 和 @vue/compiler-core 是 Vue 的两个核心模块，它们共同协作来完成 Vue 应用的渲染。

@vue/compiler-core 负责将模板字符串编译成渲染函数。
@vue/runtime-core 负责执行渲染函数，生成虚拟 DOM，并将其渲染到真实的 DOM 中。

它们之间的关系可以用下图来表示：

模板字符串 --> [@vue/compiler-core] --> 渲染函数 --> [@vue/runtime-core] --> 虚拟 DOM --> 真实 DOM

在 Vue 应用的开发过程中，我们通常不需要直接使用 @vue/compiler-core。 Vue CLI 或其他构建工具会自动帮我们完成模板的编译工作。我们只需要关注如何编写模板，以及如何使用 @vue/runtime-core 提供的 API 来创建和管理组件。

五、平台相关的扩展

@vue/compiler-core 和 @vue/runtime-core 都是平台无关的模块。为了能够在不同的平台上运行 Vue 应用，我们需要使用平台相关的扩展模块，例如 @vue/runtime-dom 和 @vue/compiler-dom。

@vue/runtime-dom 提供了在浏览器 DOM 环境下运行 Vue 应用所需的功能，例如 DOM 操作、事件处理等。它基于 @vue/runtime-core，并实现了 @vue/runtime-core 提供的渲染器接口。
@vue/compiler-dom 基于 @vue/compiler-core，增加了对浏览器 DOM 特性的支持，例如处理 HTML 特性、事件绑定等。它扩展了 @vue/compiler-core 的编译功能，使其能够编译包含 DOM 特性的模板。

通过使用平台相关的扩展模块，Vue 可以运行在浏览器、Node.js、Weex 等多个环境中。

六、一个完整的例子：@vue/runtime-dom 和 @vue/compiler-dom 的协同

为了更清楚地理解 @vue/runtime-core、@vue/compiler-core 以及平台相关模块之间的关系，我们来看一个完整的例子，这个例子使用了 @vue/runtime-dom 和 @vue/compiler-dom。

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <title>Vue 3 Example</title>
</head>
<body>
  <div id="app"></div>

  <script type="module">
    import { createApp, h } from '@vue/runtime-dom';
    import { compile } from '@vue/compiler-dom';

    const template = `
      <div>
        <h1>{{ message }}</h1>
        <button @click="increment">Increment</button>
        <p>Count: {{ count }}</p>
      </div>
    `;

    const { code } = compile(template);

    // 创建一个渲染函数
    const render = new Function('Vue', code)({
        toDisplayString: Vue.toDisplayString,
        createElementVNode: Vue.createElementVNode,
        createTextVNode: Vue.createTextVNode,
        resolveComponent: Vue.resolveComponent, // for components
        withDirectives: Vue.withDirectives // for directives (v-bind, v-on, etc.)
    });

    const App = {
      data() {
        return {
          message: 'Hello, Vue 3!',
          count: 0,
        };
      },
      methods: {
        increment() {
          this.count++;
        },
      },
      render
    };

    const app = createApp(App);
    app.mount('#app');
  </script>

  <script src="https://unpkg.com/[email protected]/dist/vue.global.js"></script>
</body>
</html>

在这个例子中：

我们首先引入了 @vue/runtime-dom 提供的 createApp 和 h 函数，以及 @vue/compiler-dom 提供的 compile 函数。
我们定义了一个模板字符串 template，它包含了一些 HTML 元素、文本插值和事件绑定。
我们使用 compile 函数将模板字符串编译成渲染函数的代码。
我们创建了一个 App 组件，并将编译后的渲染函数赋值给 App.render。
我们使用 createApp 函数创建一个应用实例，并将 App 组件作为根组件。
我们使用 app.mount('#app') 将应用挂载到 #app 元素上。

在这个例子中，@vue/compiler-dom 负责将模板字符串编译成渲染函数，@vue/runtime-dom 负责执行渲染函数，生成虚拟 DOM，并将其渲染到真实的 DOM 中。 @vue/runtime-dom 依赖于浏览器 DOM API，因此它只能在浏览器环境下运行。

七、总结

@vue/runtime-core 和 @vue/compiler-core 是 Vue 3 的两个核心模块，它们分别负责运行时和编译时的核心功能。 @vue/runtime-core 提供了创建、管理和渲染组件的核心 API，而 @vue/compiler-core 负责将模板字符串编译成渲染函数。通过平台相关的扩展模块，Vue 可以在不同的环境中运行。掌握这两个模块的职责和依赖关系，可以帮助我们更深入地理解 Vue 的内部机制，并更好地使用 Vue 进行开发。

八、对关键点的概括

总的来说，Vue 3的模块化设计使得框架更灵活，更易于维护和扩展。理解 @vue/runtime-core 和 @vue/compiler-core 的职责和依赖关系对于深入理解 Vue 的工作原理至关重要。平台相关的模块使得 Vue 能够运行在不同的环境中。

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