聊聊Vue.js的template编译的问题

写在前面

因为对Vue.js很感兴趣，而且平时工作的技术栈也是Vue.js，这几个月花了些时间研究学习了一下Vue.js源码，并做了总结与输出。

文章的原地址：https://github.com/answershuto/learnVue。

在学习过程中，为Vue加上了中文的注释https://github.com/answershuto/learnVue/tree/master/vue-src，希望可以对其他想学习Vue源码的小伙伴有所帮助。

可能会有理解存在偏差的地方，欢迎提issue指出，共同学习，共同进步。

$mount

首先看一下mount的代码

/*把原本不带编译的$mount方法保存下来，在最后会调用。*/
const mount = Vue.prototype.$mount
/*挂载组件，带模板编译*/
Vue.prototype.$mount = function (
 el?: string | Element,
 hydrating?: boolean
): Component {
 el = el && query(el)

 /* istanbul ignore if */
 if (el === document.body || el === document.documentElement) {
  process.env.NODE_ENV !== 'production' && warn(
   `Do not mount Vue to <html> or <body> - mount to normal elements instead.`
  )
  return this
 }

 const options = this.$options
 // resolve template/el and convert to render function
 /*处理模板templete，编译成render函数，render不存在的时候才会编译template，否则优先使用render*/
 if (!options.render) {
  let template = options.template
  /*template存在的时候取template，不存在的时候取el的outerHTML*/
  if (template) {
   /*当template是字符串的时候*/
   if (typeof template === 'string') {
    if (template.charAt(0) === '#') {
     template = idToTemplate(template)
     /* istanbul ignore if */
     if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && !template) {
      warn(
       `Template element not found or is empty: ${options.template}`,
       this
      )
     }
    }
   } else if (template.nodeType) {
    /*当template为DOM节点的时候*/
    template = template.innerHTML
   } else {
    /*报错*/
    if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
     warn('invalid template option:' + template, this)
    }
    return this
   }
  } else if (el) {
   /*获取element的outerHTML*/
   template = getOuterHTML(el)
  }
  if (template) {
   /* istanbul ignore if */
   if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && config.performance && mark) {
    mark('compile')
   }

   /*将template编译成render函数，这里会有render以及staticRenderFns两个返回，这是vue的编译时优化，static静态不需要在VNode更新时进行patch，优化性能*/
   const { render, staticRenderFns } = compileToFunctions(template, {
    shouldDecodeNewlines,
    delimiters: options.delimiters
   }, this)
   options.render = render
   options.staticRenderFns = staticRenderFns

   /* istanbul ignore if */
   if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && config.performance && mark) {
    mark('compile end')
    measure(`${this._name} compile`, 'compile', 'compile end')
   }
  }
 }
 /*Github:https://github.com/answershuto*/
 /*调用const mount = Vue.prototype.$mount保存下来的不带编译的mount*/
 return mount.call(this, el, hydrating)
}

通过mount代码我们可以看到，在mount的过程中，如果render函数不存在（render函数存在会优先使用render）会将template进行compileToFunctions得到render以及staticRenderFns。譬如说手写组件时加入了template的情况都会在运行时进行编译。而render function在运行后会返回VNode节点，供页面的渲染以及在update的时候patch。接下来我们来看一下template是如何编译的。

一些基础

首先，template会被编译成AST语法树，那么AST是什么？

在计算机科学中，抽象语法树（abstract syntax tree或者缩写为AST），或者语法树（syntax tree），是源代码的抽象语法结构的树状表现形式，这里特指编程语言的源代码。

AST会经过generate得到render函数，render的返回值是VNode，VNode是Vue的虚拟DOM节点，具体定义如下：

export default class VNode {
 tag: string | void;
 data: VNodeData | void;
 children: ?Array<VNode>;
 text: string | void;
 elm: Node | void;
 ns: string | void;
 context: Component | void; // rendered in this component's scope
 functionalContext: Component | void; // only for functional component root nodes
 key: string | number | void;
 componentOptions: VNodeComponentOptions | void;
 componentInstance: Component | void; // component instance
 parent: VNode | void; // component placeholder node
 raw: boolean; // contains raw HTML? (server only)
 isStatic: boolean; // hoisted static node
 isRootInsert: boolean; // necessary for enter transition check
 isComment: boolean; // empty comment placeholder?
 isCloned: boolean; // is a cloned node?
 isOnce: boolean; // is a v-once node?
 /*Github:https://github.com/answershuto*/

 constructor (
  tag?: string,
  data?: VNodeData,
  children?: ?Array<VNode>,
  text?: string,
  elm?: Node,
  context?: Component,
  componentOptions?: VNodeComponentOptions
 ) {
  /*当前节点的标签名*/
  this.tag = tag
  /*当前节点对应的对象，包含了具体的一些数据信息，是一个VNodeData类型，可以参考VNodeData类型中的数据信息*/
  this.data = data
  /*当前节点的子节点，是一个数组*/
  this.children = children
  /*当前节点的文本*/
  this.text = text
  /*当前虚拟节点对应的真实dom节点*/
  this.elm = elm
  /*当前节点的名字空间*/
  this.ns = undefined
  /*编译作用域*/
  this.context = context
  /*函数化组件作用域*/
  this.functionalContext = undefined
  /*节点的key属性，被当作节点的标志，用以优化*/
  this.key = data && data.key
  /*组件的option选项*/
  this.componentOptions = componentOptions
  /*当前节点对应的组件的实例*/
  this.componentInstance = undefined
  /*当前节点的父节点*/
  this.parent = undefined
  /*简而言之就是是否为原生HTML或只是普通文本，innerHTML的时候为true，textContent的时候为false*/
  this.raw = false
  /*静态节点标志*/
  this.isStatic = false
  /*是否作为跟节点插入*/
  this.isRootInsert = true
  /*是否为注释节点*/
  this.isComment = false
  /*是否为克隆节点*/
  this.isCloned = false
  /*是否有v-once指令*/
  this.isOnce = false
 }

 // DEPRECATED: alias for componentInstance for backwards compat.
 /* istanbul ignore next */
 get child (): Component | void {
  return this.componentInstance
 }
}

关于VNode的一些细节，请参考VNode节点。

createCompiler

createCompiler用以创建编译器，返回值是compile以及compileToFunctions。compile是一个编译器，它会将传入的template转换成对应的AST树、render函数以及staticRenderFns函数。而compileToFunctions则是带缓存的编译器，同时staticRenderFns以及render函数会被转换成Funtion对象。

因为不同平台有一些不同的options，所以createCompiler会根据平台区分传入一个baseOptions，会与compile本身传入的options合并得到最终的finalOptions。

compileToFunctions

首先还是贴一下compileToFunctions的代码。

 /*带缓存的编译器，同时staticRenderFns以及render函数会被转换成Funtion对象*/
 function compileToFunctions (
  template: string,
  options?: CompilerOptions,
  vm?: Component
 ): CompiledFunctionResult {
  options = options || {}

  /* istanbul ignore if */
  if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
   // detect possible CSP restriction
   try {
    new Function('return 1')
   } catch (e) {
    if (e.toString().match(/unsafe-eval|CSP/)) {
     warn(
      'It seems you are using the standalone build of Vue.js in an ' +
      'environment with Content Security Policy that prohibits unsafe-eval. ' +
      'The template compiler cannot work in this environment. Consider ' +
      'relaxing the policy to allow unsafe-eval or pre-compiling your ' +
      'templates into render functions.'
     )
    }
   }
  }
  /*Github:https://github.com/answershuto*/
  // check cache
  /*有缓存的时候直接取出缓存中的结果即可*/
  const key = options.delimiters
   ? String(options.delimiters) + template
   : template
  if (functionCompileCache[key]) {
   return functionCompileCache[key]
  }

  // compile
  /*编译*/
  const compiled = compile(template, options)

  // check compilation errors/tips
  if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
   if (compiled.errors && compiled.errors.length) {
    warn(
     `Error compiling template:\n\n${template}\n\n` +
     compiled.errors.map(e => `- ${e}`).join('\n') + '\n',
     vm
    )
   }
   if (compiled.tips && compiled.tips.length) {
    compiled.tips.forEach(msg => tip(msg, vm))
   }
  }

  // turn code into functions
  const res = {}
  const fnGenErrors = []
  /*将render转换成Funtion对象*/
  res.render = makeFunction(compiled.render, fnGenErrors)
  /*将staticRenderFns全部转化成Funtion对象 */
  const l = compiled.staticRenderFns.length
  res.staticRenderFns = new Array(l)
  for (let i = 0; i < l; i++) {
   res.staticRenderFns[i] = makeFunction(compiled.staticRenderFns[i], fnGenErrors)
  }

  // check function generation errors.
  // this should only happen if there is a bug in the compiler itself.
  // mostly for codegen development use
  /* istanbul ignore if */
  if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
   if ((!compiled.errors || !compiled.errors.length) && fnGenErrors.length) {
    warn(
     `Failed to generate render function:\n\n` +
     fnGenErrors.map(({ err, code }) => `${err.toString()} in\n\n$[code]\n`).join('\n'),
     vm
    )
   }
  }

  /*存放在缓存中，以免每次都重新编译*/
  return (functionCompileCache[key] = res)
 }

我们可以发现，在闭包中，会有一个functionCompileCache对象作为缓存器。

 /*作为缓存，防止每次都重新编译*/
 const functionCompileCache: {
  [key: string]: CompiledFunctionResult;
 } = Object.create(null)

在进入compileToFunctions以后，会先检查缓存中是否有已经编译好的结果，如果有结果则直接从缓存中读取。这样做防止每次同样的模板都要进行重复的编译工作。

  // check cache
  /*有缓存的时候直接取出缓存中的结果即可*/
  const key = options.delimiters
   ? String(options.delimiters) + template
   : template
  if (functionCompileCache[key]) {
   return functionCompileCache[key]
  }

在compileToFunctions的末尾会将编译结果进行缓存

 /*存放在缓存中，以免每次都重新编译*/
 return (functionCompileCache[key] = res)

 compile

 /*编译，将模板template编译成AST树、render函数以及staticRenderFns函数*/
 function compile (
  template: string,
  options?: CompilerOptions
 ): CompiledResult {
  const finalOptions = Object.create(baseOptions)
  const errors = []
  const tips = []
  finalOptions.warn = (msg, tip) => {
   (tip ? tips : errors).push(msg)
  }

  /*做下面这些merge的目的因为不同平台可以提供自己本身平台的一个baseOptions，内部封装了平台自己的实现，然后把共同的部分抽离开来放在这层compiler中，所以在这里需要merge一下*/
  if (options) {
   // merge custom modules
   /*合并modules*/
   if (options.modules) {
    finalOptions.modules = (baseOptions.modules || []).concat(options.modules)
   }
   // merge custom directives
   if (options.directives) {
    /*合并directives*/
    finalOptions.directives = extend(
     Object.create(baseOptions.directives),
     options.directives
    )
   }
   // copy other options
   for (const key in options) {
    /*合并其余的options，modules与directives已经在上面做了特殊处理了*/
    if (key !== 'modules' && key !== 'directives') {
     finalOptions[key] = options[key]
    }
   }
  }

  /*基础模板编译，得到编译结果*/
  const compiled = baseCompile(template, finalOptions)
  if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
   errors.push.apply(errors, detectErrors(compiled.ast))
  }
  compiled.errors = errors
  compiled.tips = tips
  return compiled
 }

compile主要做了两件事，一件是合并option（前面说的将平台自有的option与传入的option进行合并），另一件是baseCompile，进行模板template的编译。

来看一下baseCompile

baseCompile

function baseCompile (
 template: string,
 options: CompilerOptions
): CompiledResult {
 /*parse解析得到ast树*/
 const ast = parse(template.trim(), options)
 /*
  将AST树进行优化
  优化的目标：生成模板AST树，检测不需要进行DOM改变的静态子树。
  一旦检测到这些静态树，我们就能做以下这些事情：
  1.把它们变成常数，这样我们就再也不需要每次重新渲染时创建新的节点了。
  2.在patch的过程中直接跳过。
 */
 optimize(ast, options)
 /*根据ast树生成所需的code（内部包含render与staticRenderFns）*/
 const code = generate(ast, options)
 return {
  ast,
  render: code.render,
  staticRenderFns: code.staticRenderFns
 }
}

baseCompile首先会将模板template进行parse得到一个AST语法树，再通过optimize做一些优化，最后通过generate得到render以及staticRenderFns。

parse

parse的源码可以参见https://github.com/answershuto/learnVue/blob/master/vue-src/compiler/parser/index.js#L53。

parse会用正则等方式解析template模板中的指令、class、style等数据，形成AST语法树。

optimize

optimize的主要作用是标记static静态节点，这是Vue在编译过程中的一处优化，后面当update更新界面时，会有一个patch的过程，diff算法会直接跳过静态节点，从而减少了比较的过程，优化了patch的性能。

generate

generate是将AST语法树转化成render funtion字符串的过程，得到结果是render的字符串以及staticRenderFns字符串。

至此，我们的template模板已经被转化成了我们所需的AST语法树、render function字符串以及staticRenderFns字符串。

举个例子

来看一下这段代码的编译结果

<div class="main" :class="bindClass">
  <div>{{text}}</div>
  <div>hello world</div>
  <div v-for="(item, index) in arr">
    <p>{{item.name}}</p>
    <p>{{item.value}}</p>
    <p>{{index}}</p>
    <p>---</p>
  </div>
  <div v-if="text">
    {{text}}
  </div>
  <div v-else></div>
</div>

转化后得到AST树，如下图：

我们可以看到最外层的div是这颗AST树的根节点，节点上有许多数据代表这个节点的形态，比如static表示是否是静态节点，staticClass表示静态class属性（非bind:class）。children代表该节点的子节点，可以看到children是一个长度为4的数组，里面包含的是该节点下的四个div子节点。children里面的节点与父节点的结构类似，层层往下形成一棵AST语法树。

再来看看由AST得到的render函数

with(this){
  return _c( 'div',
        {
          /*static class*/
          staticClass:"main",
          /*bind class*/
          class:bindClass
        },
        [
          _c( 'div', [_v(_s(text))]),
          _c('div',[_v("hello world")]),
          /*这是一个v-for循环*/
          _l(
            (arr),
            function(item,index){
              return _c( 'div',
                    [_c('p',[_v(_s(item.name))]),
                    _c('p',[_v(_s(item.value))]),
                    _c('p',[_v(_s(index))]),
                    _c('p',[_v("---")])]
                  )
            }
          ),
          /*这是v-if*/
          (text)?_c('div',[_v(_s(text))]):_c('div',[_v("no text")])],
          2
      )
}

_c，_v，_s，_q

看了render function字符串，发现有大量的_c，_v，_s，_q，这些函数究竟是什么？

带着问题，我们来看一下core/instance/render。

/*处理v-once的渲染函数*/
 Vue.prototype._o = markOnce
 /*将字符串转化为数字，如果转换失败会返回原字符串*/
 Vue.prototype._n = toNumber
 /*将val转化成字符串*/
 Vue.prototype._s = toString
 /*处理v-for列表渲染*/
 Vue.prototype._l = renderList
 /*处理slot的渲染*/
 Vue.prototype._t = renderSlot
 /*检测两个变量是否相等*/
 Vue.prototype._q = looseEqual
 /*检测arr数组中是否包含与val变量相等的项*/
 Vue.prototype._i = looseIndexOf
 /*处理static树的渲染*/
 Vue.prototype._m = renderStatic
 /*处理filters*/
 Vue.prototype._f = resolveFilter
 /*从config配置中检查eventKeyCode是否存在*/
 Vue.prototype._k = checkKeyCodes
 /*合并v-bind指令到VNode中*/
 Vue.prototype._b = bindObjectProps
 /*创建一个文本节点*/
 Vue.prototype._v = createTextVNode
 /*创建一个空VNode节点*/
 Vue.prototype._e = createEmptyVNode
 /*处理ScopedSlots*/
 Vue.prototype._u = resolveScopedSlots

 /*创建VNode节点*/
 vm._c = (a, b, c, d) => createElement(vm, a, b, c, d, false)

通过这些函数，render函数最后会返回一个VNode节点，在_update的时候，经过patch与之前的VNode节点进行比较，得出差异后将这些差异渲染到真实的DOM上。

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持我们。