Vue3源码浅阅

Alan_Dorr
248 阅读11分钟

1. Vue3介绍

Vue3的背景

  • Vue3的背景：

    Vue.js 是一个渐进式 JavaScript 框架，它的目标是通过尽可能简单的 API 实现响应的数据绑定和组合的视图组件。Vue.js 在2014年首次发布，自此之后，它在前端开发中得到了广泛的应用和认可。然而，Vue.js 2.x 版本在某些方面还有一些不足之处，例如性能和体积等问题，因此Vue.js团队开始了Vue.js 3.0的开发工作。Vue.js 3.0版本在性能和体积等方面都有了很大的提升，并且还加入了很多新的特性，例如Composition API、Teleport、Fragments等。

Vue3的特点

  • 更快的渲染速度和更小的包大小
  • 更好的类型推断和类型支持
  • 更好的组合API和Composition函数
  • 更好的响应式系统和Reactivity API
  • 更好的自定义指令和渲染函数
  • 更好的Tree-shaking和Code-splitting支持
  • 更好的可扩展性和插件系统

（注：以上内容仅为举例，具体内容可根据实际情况自行补充）

Vue3的优势- 更快的渲染速度和更小的包大小

  • 更好的TypeScript支持
  • 更好的编译时优化
  • 更好的响应式系统
  • 更好的组合API
  • 更好的自定义渲染器
  • 更好的性能和可维护性

2. Vue3源码结构

Vue3源码目录结构

  • benchmarks/：性能测试相关代码
  • dist/：构建后的文件
  • examples/：官方示例代码
  • packages/：包含 Vue 的核心代码，如 reactivity、runtime-core、runtime-dom 等
  • scripts/：用于构建、测试、发布等的脚本
  • test/：测试相关代码
  • types/：TypeScript 类型声明文件
  • __tests__/：单元测试代码

Vue3模块划分- compiler-core

  • 包含编译器核心的代码
  • compiler-dom
    • 包含编译器针对浏览器的代码
  • compiler-ssr
    • 包含编译器针对服务器端渲染的代码
  • reactivity
    • 包含响应式系统的代码
  • runtime-core
    • 包含运行时核心的代码
  • runtime-dom
    • 包含运行时针对浏览器的代码
  • runtime-test
    • 包含运行时测试的代码
  • server-renderer
    • 包含服务器端渲染的代码
  • shared
    • 包含多个模块共享的代码
  • vue
    • 包含Vue3的入口文件

3. Vue3核心功能实现

3.1 响应式系统

Vue3响应式系统原理

  • Vue3响应式系统原理：

    Vue3响应式系统采用了ES6的Proxy对象来实现数据的响应式，主要包括以下几个核心概念：

    1. reactive：将一个普通对象转换为响应式对象，返回一个Proxy对象。
    const obj = { foo: 'foo', bar: { baz: 'baz' } }
const reactiveObj = reactive(obj)
    1. ref：将一个基本数据类型转换为响应式对象，返回一个带有value属性的对象。
    const count = ref(0)
console.log(count.value) // 0
count.value++
console.log(count.value) // 1
    1. computed：创建一个计算属性，返回一个带有value属性的对象。
    const count = ref(0)
const double = computed(() => count.value * 2)
console.log(double.value) // 0
count.value++
console.log(double.value) // 2
    1. effect：创建一个副作用函数，用于观察响应式对象的变化。
    const count = ref(0)
effect(() => console.log(count.value))
count.value++ // console.log输出1
    1. track：用于追踪响应式对象的依赖关系。
    const count = ref(0)
const double = computed(() => count.value * 2)
effect(() => console.log(double.value))
count.value++ // console.log输出2
    1. trigger：用于触发响应式对象的更新。
    const count = ref(0)
const double = computed(() => count.value * 2)
effect(() => console.log(double.value))
count.value++ // console.log输出2
trigger(count, 'value') // console.log输出4

Vue3响应式系统实现

  • Vue3响应式系统实现：
    • 使用ES6 Proxy实现数据劫持
    • 通过WeakMap实现对象的依赖收集
    • 通过Reactive函数将对象转换为响应式对象
    • 实现computed属性和watcher监听器的依赖收集和更新
    • 实现nextTick函数用于异步更新视图

Vue3响应式系统优化- Vue3响应式系统优化：

  • 使用Proxy替代Object.defineProperty，提高性能和可维护性
  • 支持响应式数据的reactive函数，实现数据的监听和触发更新
  • 支持ref函数，用于创建响应式的基本数据类型
  • 支持computed函数，用于创建计算属性
  • 支持watch函数，用于监听数据变化并执行相应的回调函数
  • 支持自定义响应式实现，通过实现reactive、ref、computed、effect等函数，可以实现自定义的响应式逻辑
  • 支持Composition API，提供更加灵活和可复用的组合式API编写方式。

3.2 编译器

Vue3编译器原理

  • 编译器将模板转换为渲染函数，渲染函数生成虚拟DOM，进而生成真实DOM。
  • 编译器的核心是将模板解析成AST（抽象语法树），然后对AST进行静态分析和优化，最终生成渲染函数。
  • 编译器的主要流程包括parse（解析）、transform（转换）、codegen（代码生成）三个阶段。
  • parse阶段将模板字符串转换成AST。
  • transform阶段对AST进行静态分析和优化，例如标记静态节点、提取动态节点等。
  • codegen阶段将AST转换为渲染函数的字符串形式，最终生成可执行的渲染函数。
  • Vue3的编译器使用了基于ES6的模板字符串和标签模板的方式来生成渲染函数。
  • Vue3的编译器还支持了更加灵活的指令和模板语法，例如v-for、v-if等。
  • Vue3的编译器还支持了更加灵活的插槽和组件选项，例如slot、props等。
  • Vue3的编译器还支持了更加灵活的组件生命周期和事件机制，例如beforeCreate、mounted、updated等。
  • Vue3的编译器还支持了更加灵活的组件通信方式，例如provide、inject等。
  • Vue3的编译器还支持了更加灵活的组件渲染方式，例如teleport、suspense等。
  • Vue3的编译器还支持了更加灵活的组件测试方式，例如jest、cypress等。

Vue3编译器实现

  • Vue3编译器实现：

    // 简化后的编译器入口函数
function compile(template) {
  const ast = parse(template) // 将模板解析为 AST
  optimize(ast) // 优化 AST
  const code = generate(ast) // 将 AST 生成代码
  return {
    ast,
    render: new Function(code) // 将代码字符串转换为函数
  }
}

Vue3编译器优化- 通过PatchFlag优化静态节点渲染

  • 通过缓存事件处理函数优化动态节点渲染
  • 通过缓存事件处理函数优化动态组件渲染
  • 通过缓存事件处理函数优化插槽渲染
  • 通过缓存事件处理函数优化Teleport渲染
  • 使用静态提升优化slot渲染
  • 使用SSR优化编译性能
  • 使用monorepo管理编译器和运行时的代码

3.3 组件化

Vue3组件化原理

  • Vue3组件化原理：
    • 组件注册 
      import { createApp } from 'vue'
import MyComponent from './MyComponent.vue'

const app = createApp({})
app.component('my-component', MyComponent)
    • 组件渲染 
      <template>
  <my-component />
</template>
    • 组件通信
      • 父组件向子组件传递props 
        // 父组件
<template>
  <child-component :message="hello" />
</template>

<script>
export default {
  data() {
    return {
      hello: 'Hello World!'
    }
  }
}
</script>

// 子组件
<template>
  <div>{{ message }}</div>
</template>

<script>
export default {
  props: {
    message: String
  }
}
</script>
      • 子组件向父组件派发事件 
        // 子组件
<template>
  <button @click="handleClick">Click me!</button>
</template>

<script>
export default {
  methods: {
    handleClick() {
      this.$emit('custom-event', 'Hello from child component!')
    }
  }
}
</script>

// 父组件
<template>
  <child-component @custom-event="handleCustomEvent" />
</template>

<script>
export default {
  methods: {
    handleCustomEvent(message) {
      console.log(message) // 'Hello from child component!'
    }
  }
}
</script>
      • 使用provide/inject实现祖先和后代之间的通信 
        // 祖先组件
<template>
  <parent-component>
    <child-component />
  </parent-component>
</template>

<script>
import { provide } from 'vue'
import { myData } from './data'

export default {
  setup() {
    provide('myData', myData)
  }
}
</script>

// 后代组件
<template>
  <div>{{ myData }}</div>
</template>

<script>
import { inject } from 'vue'

export default {
  setup() {
    const myData = inject('myData')
    return { myData }
  }
}
</script>

Vue3组件化实现

  • Vue3组件化实现
    • 使用createComponent函数创建组件 
      const component = createComponent(Comp, data)
    • createComponent函数内部实现 
      function createComponent(Component, data) {
  const instance = {
    // ...
    render: null,
    subTree: null,
    // ...
  }
  instance.render = () => {
    instance.subTree = Component(instance)
    return instance.subTree
  }
  return instance
}
    • 组件实例的挂载 
      function mountComponent(instance, container) {
  // ...
  const subTree = instance.render && instance.render()
  patch(null, subTree, container)
}
    • 组件的props处理 
      function createComponentInstance(vnode) {
  const instance = {
    // ...
    props: vnode.props,
    // ...
  }
  return instance
}

Vue3组件化优化- Vue3组件化优化

  • 在Vue3中，组件的实现依赖于新的API createComponent，该API接收一个组件配置对象，返回一个组件实例。

  • 组件实例的创建过程中，会先创建一个虚拟节点（VNode），然后通过渲染器（Renderer）将其转换为真实DOM节点。

  • 在组件实例的更新过程中，Vue3采用了基于Proxy的响应式系统，实现了更加高效的依赖追踪和更新机制。

  • Vue3还引入了新的组合式API，使得组件的逻辑可以更加灵活地组合和复用。同时，组合式API还可以更好地配合TypeScript等静态类型检查工具使用。

  • 除此之外，Vue3还通过优化组件的编译和渲染过程，进一步提升了组件的性能和可维护性。例如，Vue3支持编译时优化（Compile-time Optimization）和静态提升（Static Inlining）等技术，可以在编译阶段就进行组件的优化和分析，减少运行时的开销。

4. Vue3新特性

Vue3新特性介绍

  • Composition API 
    import { reactive, toRefs } from 'vue'

export default {
  setup() {
    const state = reactive({
      count: 0,
      message: 'Hello World'
    })

    const increment = () => {
      state.count++
    }

    return {
      ...toRefs(state),
      increment
    }
  }
}
  • Teleport 
    <template>
  <teleport to="body">
    <div class="modal">
      <h1>Modal Title</h1>
      <p>Modal Content</p>
    </div>
  </teleport>
</template>
  • Fragments 
    <template>
  <>
    <h1>Heading 1</h1>
    <p>Paragraph 1</p>
    <h2>Heading 2</h2>
    <p>Paragraph 2</p>
  </>
</template>
  • Suspense 
    <template>
  <Suspense>
    <template #default>
      <h1>{{ title }}</h1>
      <p>{{ content }}</p>
    </template>
    <template #fallback>
      <p>Loading...</p>
    </template>
  </Suspense>
</template>

<script>
import { defineComponent, ref } from 'vue'

const fetchData = () => {
  return new Promise(resolve => {
    setTimeout(() => {
      resolve({
        title: 'Vue3 New Features',
        content: 'This is a demo for Suspense'
      })
    }, 2000)
  })
}

export default defineComponent({
  setup() {
    const title = ref('')
    const content = ref('')

    fetchData().then(data => {
      title.value = data.title
      content.value = data.content
    })

    return {
      title,
      content
    }
  }
})
</script>

Vue3新特性实现方式

  • Composition API

    // setup函数
function setup(props, context) {
  // ...
  return {
    // 返回组合式API
  }
}

  • Teleport

    <teleport to="body">
  <!-- 组件内容 -->
</teleport>

  • Suspense

    <Suspense>
  <template #default>
    <!-- 异步组件内容 -->
  </template>
  <template #fallback>
    <!-- 加载中内容 -->
  </template>
</Suspense>

  • 新的响应式系统

    // reactive函数
const state = reactive({
  count: 0
})

// ref函数
const count = ref(0)

// toRefs函数
const stateAsRefs = toRefs(state)

  • Fragment

    <template>
  <Fragment>
    <div>内容1</div>
    <div>内容2</div>
  </Fragment>
</template>

  • 静态节点提升

    <template>
  <div class="static">静态节点</div>
</template>

Vue3新特性使用方式- Composition API

import { defineComponent, ref } from 'vue'

export default defineComponent({
  setup() {
    const count = ref(0)

    const increment = () => {
      count.value++
    }

    return {
      count,
      increment
    }
  }
})

  • Teleport

    <teleport to="body">
  <div class="modal">
    <!-- ... -->
  </div>
</teleport>

  • Fragments

    <template>
  <div>
    <h1>My App</h1>
    <table>
      <thead>
        <tr>
          <th>Name</th>
          <th>Age</th>
        </tr>
      </thead>
      <tbody>
        <tr>
          <td>John</td>
          <td>25</td>
        </tr>
        <tr>
          <td>Jane</td>
          <td>30</td>
        </tr>
      </tbody>
    </table>
  </div>
</template>

  • Suspense

    <template>
  <div>
    <Suspense>
      <template #default>
        <AsyncComponent />
      </template>

      <template #fallback>
        <div>Loading...</div>
      </template>
    </Suspense>
  </div>
</template>

5. Vue3源码阅读总结

Vue3源码阅读收获

  • Vue3源码阅读收获：
    • 了解Vue3的响应式原理，并学会手写一个简单的响应式系统
    • 理解Vue3的编译原理，包括模板编译和渲染函数编译
    • 学习Vue3的组件更新机制，包括setup函数、render函数、patch函数等
    • 掌握Vue3的Composition API，了解其使用方法和实现原理
    • 理解Vue3的虚拟DOM实现，包括vnode的创建、更新和销毁过程
    • 学习Vue3的异步更新机制，包括nextTick函数和scheduler调度器的实现
    • 熟悉Vue3的插件机制，了解其使用方法和实现原理
    • 掌握Vue3的性能优化方法，包括组件懒加载、事件优化、静态节点优化等
    • 了解Vue3的TypeScript支持，包括类型声明和装饰器的使用方法
    • 学习Vue3的测试方法，包括单元测试和端到端测试的实现方式。

Vue3源码阅读建议

  • 建议1：先了解Vue2的实现原理，再阅读Vue3源码
  • 建议2：先阅读Vue3的设计文档，了解整体架构和设计思路
  • 建议3：阅读源码时，多使用调试工具，例如Chrome DevTools
  • 建议4：重点关注响应式系统、编译器和虚拟DOM等核心模块
  • 建议5：阅读源码时，多思考和尝试调试，加深对源码的理解
  • 建议6：参考其他开源项目的实现，比较和学习不同的实现方式
  • 建议7：多阅读Vue3的测试代码，了解源码的正确性和稳定性
  • 建议8：参与Vue社区的讨论和贡献，与其他开发者交流学习
  • 建议9：不要只停留在阅读源码的层面，要尝试理解Vue3的设计思想和哲学

表格语法：

建议具体内容
建议1先了解Vue2的实现原理，再阅读Vue3源码
建议2先阅读Vue3的设计文档，了解整体架构和设计思路
建议3阅读源码时，多使用调试工具，例如Chrome DevTools
建议4重点关注响应式系统、编译器和虚拟DOM等核心模块
建议5阅读源码时，多思考和尝试调试，加深对源码的理解
建议6参考其他开源项目的实现，比较和学习不同的实现方式
建议7多阅读Vue3的测试代码，了解源码的正确性和稳定性
建议8参与Vue社区的讨论和贡献，与其他开发者交流学习
建议9不要只停留在阅读源码的层面，要尝试理解Vue3的设计思想和哲学

Vue3源码阅读进阶- Vue3源码阅读进阶：

  1. 学习Composition API的使用方法和设计思想
  2. 研究Vue3的响应式系统，包括reactive、ref、computed等API的实现原理
  3. 深入理解Vue3的虚拟DOM实现原理，了解其diff算法和优化策略
  4. 掌握Vue3的组件化开发思想和实现方式，包括组件的生命周期和渲染流程
  5. 学习Vue3的编译器实现原理，了解Vue3模板的编译过程和优化策略
  6. 熟悉Vue3的插件开发方式和原理，掌握如何开发自己的插件
  7. 了解Vue3的性能优化策略和实践方法，包括打包优化、代码分割、懒加载等技术手段
  8. 研究Vue3的源码结构和模块化设计，了解Vue3的设计思想和架构原理。
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