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手写 Vue2 系列 之 编译器

前言

接下来就要正式进入手写 Vue2 系列了。这里不会从零开始,会基于 lyn-vue 直接进行升级,所以如果你没有阅读过 手写 Vue 系列 之 Vue1.x,请先从这篇文章开始,按照顺序进行学习。

都知道,Vue1 存在的问题就是在大型应用中 Watcher 太多,如果不清楚其原理请查看 手写 Vue 系列 之 Vue1.x

所以在 Vue2 中通过引入了 VNode 和 diff 算法来解决该问题。通过降低 Watcher 的粒度,一个组件对应一个 Watcher(渲染 Watcher),这样就不会出现大型页面 Watcher 太多导致性能下降的问题。

在 Vue1 中,Watcher 和 页面中的响应式数据一一对应,当响应式数据发生改变,Dep 通知 Watcher 完成对应的 DOM 更新。但是在 Vue2 中一个组件对应一个 Watcher,当响应式数据发生改变时,Watcher 并不知道这个响应式数据在组件中的什么位置,那又该如何完成更新呢?

阅读过之前的 源码系列,大家肯定都知道,Vue2 引入了 VNode 和 diff 算法,将组件 编译 成 VNode,每次响应式数据发生变化时,会生成新的 VNode,通过 diff 算法对比新旧 VNode,找出其中发生改变的地方,然后执行对应的 DOM 操作完成更新。

所以,到这里大家也能明白,Vue1 和 Vue2 在核心的数据响应式部分其实没什么变化,主要的变动在编译器部分。

目标

完成 Vue2 编译器的一个简版实现,从字符串模版解析开始,到最终得到 render 函数。

编译器

在手写 Vue1 时,编译器时通过 DOM API 来遍历模版的 DOM 结构来完成的,在 Vue2 中不再使用这种方式,而是和官方一样,直接编译组件的模版字符串,生成 AST,然后从 AST 生成渲染函数。

首先将 Vue1 的 compiler 目录备份,然后新建一个 compiler 目录,作为 Vue2 的编译器目录

mv compiler compiler-vue1 && mkdir compiler
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mount

/src/compiler/index.js

/**
 * 编译器
 */
export default function mount(vm) {
  if (!vm.$options.render) { // 没有提供 render 选项,则编译生成 render 函数
    // 获取模版
    let template = ''

    if (vm.$options.template) {
      // 模版存在
      template = vm.$options.template
    } else if (vm.$options.el) {
      // 存在挂载点
      template = document.querySelector(vm.$options.el).outerHTML
      // 在实例上记录挂载点,this._update 中会用到
      vm.$el = document.querySelector(vm.$options.el)
    }

    // 生成渲染函数
    const render = compileToFunction(template)
    // 将渲染函数挂载到 $options 上
    vm.$options.render = render
  }
}

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compileToFunction

/src/compiler/compileToFunction.js

/**
 * 解析模版字符串,得到 AST 语法树
 * 将 AST 语法树生成渲染函数
 * @param { String } template 模版字符串
 * @returns 渲染函数
 */
export default function compileToFunction(template) {
  // 解析模版,生成 ast
  const ast = parse(template)
  // 将 ast 生成渲染函数
  const render = generate(ast)
  return render
}

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parse

/src/compiler/parse.js

/**
 * 解析模版字符串,生成 AST 语法树
 * @param {*} template 模版字符串
 * @returns {AST} root ast 语法树
 */
export default function parse(template) {
  // 存放所有的未配对的开始标签的 AST 对象
  const stack = []
  // 最终的 AST 语法树
  let root = null

  let html = template
  while (html.trim()) {
    // 过滤注释标签
    if (html.indexOf('<!--') === 0) {
      // 说明开始位置是一个注释标签,忽略掉
      html = html.slice(html.indexOf('-->') + 3)
      continue
    }
    // 匹配开始标签
    const startIdx = html.indexOf('<')
    if (startIdx === 0) {
      if (html.indexOf('</') === 0) {
        // 说明是闭合标签
        parseEnd()
      } else {
        // 处理开始标签
        parseStartTag()
      }
    } else if (startIdx > 0) {
      // 说明在开始标签之间有一段文本内容,在 html 中找到下一个标签的开始位置
      const nextStartIdx = html.indexOf('<')
      // 如果栈为空,则说明这段文本不属于任何一个元素,直接丢掉,不做处理
      if (stack.length) {
        // 走到这里说说明栈不为空,则处理这段文本,并将其放到栈顶元素的肚子里
        processChars(html.slice(0, nextStartIdx))
      }
      html = html.slice(nextStartIdx)
    } else {
      // 说明没有匹配到开始标签,整个 html 就是一段文本
    }
  }
  return root
  
  // parseStartTag 函数的声明
  // ...
  // processElement 函数的声明
}

// processVModel 函数的声明
// ...
// processVOn 函数的声明

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parseStartTag

/src/compiler/parse.js

/**
 * 解析开始标签
 * 比如: <div id="app">...</div>
 */
function parseStartTag() {
  // 先找到开始标签的结束位置 >
  const end = html.indexOf('>')
  // 解析开始标签里的内容 <内容>,标签名 + 属性,比如: div id="app"
  const content = html.slice(1, end)
  // 截断 html,将上面解析的内容从 html 字符串中删除
  html = html.slice(end + 1)
  // 找到 第一个空格位置
  const firstSpaceIdx = content.indexOf(' ')
  // 标签名和属性字符串
  let tagName = '', attrsStr = ''
  if (firstSpaceIdx === -1) {
    // 没有空格,则认为 content 就是标签名,比如 <h3></h3> 这种情况,content = h3
    tagName = content
    // 没有属性
    attrsStr = ''
  } else {
    tagName = content.slice(0, firstSpaceIdx)
    // content 的剩下的内容就都是属性了,比如 id="app" xx=xx
    attrsStr = content.slice(firstSpaceIdx + 1)
  }
  // 得到属性数组,[id="app", xx=xx]
  const attrs = attrsStr ? attrsStr.split(' ') : []
  // 进一步解析属性数组,得到一个 Map 对象
  const attrMap = parseAttrs(attrs)
  // 生成 AST 对象
  const elementAst = generateAST(tagName, attrMap)
  // 如果根节点不存在,说明当前节点为整个模版的第一个节点
  if (!root) {
    root = elementAst
  }
  // 将 ast 对象 push 到栈中,当遇到结束标签的时候就将栈顶的 ast 对象 pop 出来,它两就是一对儿
  stack.push(elementAst)

  // 自闭合标签,则直接调用 end 方法,进入闭合标签的处理截断,就不入栈了
  if (isUnaryTag(tagName)) {
    processElement()
  }
}

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parseEnd

/src/compiler/parse.js

/**
 * 处理结束标签,比如: <div id="app">...</div>
 */
function parseEnd() {
  // 将结束标签从 html 字符串中截掉
  html = html.slice(html.indexOf('>') + 1)
  // 处理栈顶元素
  processElement()
}

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parseAttrs

/src/compiler/parse.js

/**
 * 解析属性数组,得到一个属性 和 值组成的 Map 对象
 * @param {*} attrs 属性数组,[id="app", xx="xx"]
 */
function parseAttrs(attrs) {
  const attrMap = {}
  for (let i = 0, len = attrs.length; i < len; i++) {
    const attr = attrs[i]
    const [attrName, attrValue] = attr.split('=')
    attrMap[attrName] = attrValue.replace(/"/g, '')
  }
  return attrMap
}

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generateAST

/src/compiler/parse.js

/**
 * 生成 AST 对象
 * @param {*} tagName 标签名
 * @param {*} attrMap 标签组成的属性 map 对象
 */
function generateAST(tagName, attrMap) {
  return {
    // 元素节点
    type: 1,
    // 标签
    tag: tagName,
    // 原始属性 map 对象,后续还需要进一步处理
    rawAttr: attrMap,
    // 子节点
    children: [],
  }
}

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processChars

/src/compiler/parse.js

/**
 * 处理文本
 * @param {string} text 
 */
function processChars(text) {
  // 去除空字符或者换行符的情况
  if (!text.trim()) return

  // 构造文本节点的 AST 对象
  const textAst = {
    type: 3,
    text,
  }
  if (text.match(/{{(.*)}}/)) {
    // 说明是表达式
    textAst.expression = RegExp.$1.trim()
  }
  // 将 ast 放到栈顶元素的肚子里
  stack[stack.length - 1].children.push(textAst)
}

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processElement

/src/compiler/parse.js

/**
 * 处理元素的闭合标签时会调用该方法
 * 进一步处理元素上的各个属性,将处理结果放到 attr 属性上
 */
function processElement() {
  // 弹出栈顶元素,进一步处理该元素
  const curEle = stack.pop()
  const stackLen = stack.length
  // 进一步处理 AST 对象中的 rawAttr 对象 { attrName: attrValue, ... }
  const { tag, rawAttr } = curEle
  // 处理结果都放到 attr 对象上,并删掉 rawAttr 对象中相应的属性
  curEle.attr = {}
  // 属性对象的 key 组成的数组
  const propertyArr = Object.keys(rawAttr)

  if (propertyArr.includes('v-model')) {
    // 处理 v-model 指令
    processVModel(curEle)
  } else if (propertyArr.find(item => item.match(/^v-bind:(.*)/))) {
    // 处理 v-bind 指令,比如 <span v-bind:test="xx" />
    processVBind(curEle, RegExp.$1, rawAttr[`v-bind:${RegExp.$1}`])
  } else if (propertyArr.find(item => item.match(/^v-on:(.*)/))) {
    // 处理 v-on 指令,比如 <button v-on:click="add"> add </button>
    processVOn(curEle, RegExp.$1, rawAttr[`v-on:${RegExp.$1}`])
  }

  // 节点处理完以后让其和父节点产生关系
  if (stackLen) {
    stack[stackLen - 1].children.push(curEle)
    curEle.parent = stack[stackLen - 1]
  }
}

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processVModel

/src/compiler/parse.js

/**
 * 处理 v-model 指令,将处理结果直接放到 curEle 对象身上
 * @param {*} curEle 
 */
function processVModel(curEle) {
  const { tag, rawAttr, attr } = curEle
  const { type, 'v-model': vModelVal } = rawAttr

  if (tag === 'input') {
    if (/text/.test(type)) {
      // <input type="text" v-model="inputVal" />
      attr.vModel = { tag, type: 'text', value: vModelVal }
    } else if (/checkbox/.test(type)) {
      // <input type="checkbox" v-model="isChecked" />
      attr.vModel = { tag, type: 'checkbox', value: vModelVal }
    }
  } else if (tag === 'textarea') {
    // <textarea v-model="test" />
    attr.vModel = { tag, value: vModelVal }
  } else if (tag === 'select') {
    // <select v-model="selectedValue">...</select>
    attr.vModel = { tag, value: vModelVal }
  }
}

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processVBind

/src/compiler/parse.js

/**
 * 处理 v-bind 指令
 * @param {*} curEle 当前正在处理的 AST 对象
 * @param {*} bindKey v-bind:key 中的 key
 * @param {*} bindVal v-bind:key = val 中的 val
 */
function processVBind(curEle, bindKey, bindVal) {
  curEle.attr.vBind = { [bindKey]: bindVal }
}

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processVOn

/src/compiler/parse.js

/**
 * 处理 v-on 指令
 * @param {*} curEle 当前被处理的 AST 对象
 * @param {*} vOnKey v-on:key 中的 key
 * @param {*} vOnVal v-on:key="val" 中的 val
 */
function processVOn(curEle, vOnKey, vOnVal) {
  curEle.attr.vOn = { [vOnKey]: vOnVal }
}

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isUnaryTag

/src/utils.js

/**
 * 是否为自闭合标签,内置一些自闭合标签,为了处理简单
 */
export function isUnaryTag(tagName) {
  const unaryTag = ['input']
  return unaryTag.includes(tagName)
}

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generate

/src/compiler/generate.js

/**
 * 从 ast 生成渲染函数
 * @param {*} ast ast 语法树
 * @returns 渲染函数
 */
export default function generate(ast) {
  // 渲染函数字符串形式
  const renderStr = genElement(ast)
  // 通过 new Function 将字符串形式的函数变成可执行函数,并用 with 为渲染函数扩展作用域链
  return new Function(`with(this) { return ${renderStr} }`)
}

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genElement

/src/compiler/generate.js

/**
 * 解析 ast 生成 渲染函数
 * @param {*} ast 语法树 
 * @returns {string} 渲染函数的字符串形式
 */
function genElement(ast) {
  const { tag, rawAttr, attr } = ast

  // 生成属性 Map 对象,静态属性 + 动态属性
  const attrs = { ...rawAttr, ...attr }

  // 处理子节点,得到一个所有子节点渲染函数组成的数组
  const children = genChildren(ast)

  // 生成 VNode 的可执行方法
  return `_c('${tag}', ${JSON.stringify(attrs)}, [${children}])`
}

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genChildren

/src/compiler/generate.js

/**
 * 处理 ast 节点的子节点,将子节点变成渲染函数
 * @param {*} ast 节点的 ast 对象 
 * @returns [childNodeRender1, ....]
 */
function genChildren(ast) {
  const ret = [], { children } = ast
  // 遍历所有的子节点
  for (let i = 0, len = children.length; i < len; i++) {
    const child = children[i]
    if (child.type === 3) {
      // 文本节点
      ret.push(`_v(${JSON.stringify(child)})`)
    } else if (child.type === 1) {
      // 元素节点
      ret.push(genElement(child))
    }
  }
  return ret
}

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结果

mount 方法中加一句 console.log(vm.$options.render),打开控制台,刷新页面,看到如下内容,说明编译器就完成了

image.png

接下来就会进入正式的挂载阶段,完成页面的初始渲染。

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