終於搞懂了!原來 Vue 3 的 generate 是這樣生成 render 函數的

来源:https://www.cnblogs.com/heavenYJJ/p/18200376
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前言 在之前的 面試官:來說說vue3是怎麼處理內置的v-for、v-model等指令? 文章中講了transform階段處理完v-for、v-model等指令後,會生成一棵javascript AST抽象語法樹。這篇文章我們來接著講generate階段是如何根據這棵javascript AST抽象 ...


前言

在之前的 面試官:來說說vue3是怎麼處理內置的v-for、v-model等指令? 文章中講了transform階段處理完v-for、v-model等指令後,會生成一棵javascript AST抽象語法樹。這篇文章我們來接著講generate階段是如何根據這棵javascript AST抽象語法樹生成render函數字元串的,本文中使用的vue版本為3.4.19

看個demo

還是一樣的套路,我們通過debug一個demo來搞清楚render函數字元串是如何生成的。demo代碼如下:

<template>
  <p>{{ msg }}</p>
</template>

<script setup lang="ts">
import { ref } from "vue";

const msg = ref("hello world");
</script>

上面這個demo很簡單,使用p標簽渲染一個msg響應式變數,變數的值為"hello world"。我們在瀏覽器中來看看這個demo生成的render函數是什麼樣的,代碼如下:

import { toDisplayString as _toDisplayString, openBlock as _openBlock, createElementBlock as _createElementBlock } from "/node_modules/.vite/deps/vue.js?v=23bfe016";
function _sfc_render(_ctx, _cache, $props, $setup, $data, $options) {
  return _openBlock(), _createElementBlock(
    "p",
    null,
    _toDisplayString($setup.msg),
    1
    /* TEXT */
  );
}

上面的render函數中使用了兩個函數:openBlockcreateElementBlock。在之前的 vue3早已具備拋棄虛擬DOM的能力了文章中我們已經講過了這兩個函數:

  • openBlock的作用為初始化一個全局變數currentBlock數組,用於收集dom樹中的所有動態節點。

  • createElementBlock的作用為生成根節點p標簽的虛擬DOM,然後將收集到的動態節點數組currentBlock塞到根節點p標簽的dynamicChildren屬性上。

render函數的生成其實很簡單,經過transform階段處理後會生成一棵javascript AST抽象語法樹,這棵樹的結構和要生成的render函數結構是一模一樣的。所以在generate函數中只需要遞歸遍歷這棵樹,進行字元串拼接就可以生成render函數啦!

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generate函數

首先給generate函數打個斷點,generate函數在node_modules/@vue/compiler-core/dist/compiler-core.cjs.js文件中。

然後啟動一個debug終端,在終端中執行yarn dev(這裡是以vite舉例)。在瀏覽器中訪問  http://localhost:5173/ ,此時斷點就會走到generate函數中了。在我們這個場景中簡化後的generate函數是下麵這樣的:

function generate(ast) {
  const context = createCodegenContext();
  const { push, indent, deindent } = context;

  const preambleContext = context;
  genModulePreamble(ast, preambleContext);

  const functionName = `render`;
  const args = ["_ctx", "_cache"];
  args.push("$props", "$setup", "$data", "$options");
  const signature = args.join(", ");
  push(`function ${functionName}(${signature}) {`);

  indent();
  push(`return `);
  genNode(ast.codegenNode, context);

  deindent();
  push(`}`);
  return {
    ast,
    code: context.code,
  };
}

generate中主要分為四部分:

  • 生成context上下文對象。

  • 執行genModulePreamble函數生成:import { xxx } from "vue";

  • 生成render函數中的函數名稱和參數,也就是function _sfc_render(_ctx, _cache, $props, $setup, $data, $options) {

  • 生成render函數中return的內容

context上下文對象

context上下文對象是執行createCodegenContext函數生成的,將斷點走進createCodegenContext函數。簡化後的代碼如下:

function createCodegenContext() {
  const context = {
    code: ``,
    indentLevel: 0,
    helper(key) {
      return `_${helperNameMap[key]}`;
    },
    push(code) {
      context.code += code;
    },
    indent() {
      newline(++context.indentLevel);
    },
    deindent(withoutNewLine = false) {
      if (withoutNewLine) {
        --context.indentLevel;
      } else {
        newline(--context.indentLevel);
      }
    },
    newline() {
      newline(context.indentLevel);
    },
  };

  function newline(n) {
    context.push("\n" + `  `.repeat(n));
  }

  return context;
}

為了代碼具有較強的可讀性,我們一般都會使用換行和鎖進。context上下文中的這些屬性和方法作用就是為了生成具有較強可讀性的render函數。

  • code屬性:當前生成的render函數字元串。

  • indentLevel屬性:當前的鎖進級別,每個級別對應兩個空格的鎖進。

  • helper方法:返回render函數中使用到的vue包中export導出的函數名稱,比如返回openBlockcreateElementBlock等函數

  • push方法:向當前的render函數字元串後插入字元串code。

  • indent方法:插入換行符,並且增加一個鎖進。

  • deindent方法:減少一個鎖進,或者插入一個換行符並且減少一個鎖進。

  • newline方法:插入換行符。

生成import {xxx} from "vue"

我們接著來看generate函數中的第二部分,生成import {xxx} from "vue"。將斷點走進genModulePreamble函數,在我們這個場景中簡化後的genModulePreamble函數代碼如下:

function genModulePreamble(ast, context) {
  const { push, newline, runtimeModuleName } = context;
  if (ast.helpers.size) {
    const helpers = Array.from(ast.helpers);
    push(
      `import { ${helpers
        .map((s) => `${helperNameMap[s]} as _${helperNameMap[s]}`)
        .join(", ")} } from ${JSON.stringify(runtimeModuleName)}
`,
      -1 /* End */
    );
  }
  genHoists(ast.hoists, context);
  newline();
  push(`export `);
}

其中的ast.helpers是在transform階段收集的需要從vue中import導入的函數,無需將vue中所有的函數都import導入。在debug終端看看helpers數組中的值如下圖:
helpers

從上圖中可以看到需要從vue中import導入toDisplayStringopenBlockcreateElementBlock這三個函數。

在執行push方法之前我們先來看看此時的render函數字元串是什麼樣的,如下圖:
before-import

從上圖中可以看到此時生成的render函數字元串還是一個空字元串,執行完push方法後,我們來看看此時的render函數字元串是什麼樣的,如下圖:
after-import

從上圖中可以看到此時的render函數中已經有了import {xxx} from "vue"了。

這裡執行的genHoists函數就是前面 搞懂 Vue 3 編譯優化:靜態提升的秘密文章中講過的靜態提升的入口。

生成render函數中的函數名稱和參數

執行完genModulePreamble函數後,已經生成了一條import {xxx} from "vue"了。我們接著來看generate函數中render函數的函數名稱和參數是如何生成的,代碼如下:

const functionName = `render`;
const args = ["_ctx", "_cache"];
args.push("$props", "$setup", "$data", "$options");
const signature = args.join(", ");
push(`function ${functionName}(${signature}) {`);

上面的代碼很簡單,都是執行push方法向render函數中添加code字元串,其中args數組就是render函數中的參數。我們在來看看執行完上面這塊代碼後的render函數字元串是什麼樣的,如下圖:
before-genNode

從上圖中可以看到此時已經生成了render函數中的函數名稱和參數了。

生成render函數中return的內容

接著來看generate函數中最後一塊代碼,如下:

indent();
push(`return `);
genNode(ast.codegenNode, context);

首先調用indent方法插入一個換行符並且增加一個鎖進,然後執行push方法添加一個return字元串。

接著以根節點的codegenNode屬性為參數執行genNode函數生成return中的內容,在我們這個場景中genNode函數簡化後的代碼如下:

function genNode(node, context) {
  switch (node.type) {
    case NodeTypes.SIMPLE_EXPRESSION:
      genExpression(node, context)
      break
    case NodeTypes.INTERPOLATION:
      genInterpolation(node, context);
      break;
    case NodeTypes.VNODE_CALL:
      genVNodeCall(node, context);
      break;
  }
}

這裡涉及到SIMPLE_EXPRESSIONINTERPOLATIONVNODE_CALL三種AST抽象語法樹node節點類型:

  • INTERPOLATION:表示當前節點是雙大括弧節點,我們這個demo中就是:{{msg}}這個文本節點。

  • SIMPLE_EXPRESSION:表示當前節點是簡單表達式節點,在我們這個demo中就是雙大括弧節點{{msg}}中的更裡層節點msg

  • VNODE_CALL:表示當前節點是虛擬節點,比如我們這裡第一次調用genNode函數傳入的ast.codegenNode(根節點的codegenNode屬性)就是虛擬節點。

genVNodeCall函數

由於當前節點是虛擬節點,第一次進入genNode函數時會執行genVNodeCall函數。在我們這個場景中簡化後的genVNodeCall函數代碼如下:

const OPEN_BLOCK = Symbol(`openBlock`);
const CREATE_ELEMENT_BLOCK = Symbol(`createElementBlock`);

function genVNodeCall(node, context) {
  const { push, helper } = context;
  const { tag, props, children, patchFlag, dynamicProps, isBlock } = node;
  if (isBlock) {
    push(`(${helper(OPEN_BLOCK)}(${``}), `);
  }
  const callHelper = CREATE_ELEMENT_BLOCK;
  push(helper(callHelper) + `(`, -2 /* None */, node);

  genNodeList(
    // 將參數中的undefined轉換成null
    genNullableArgs([tag, props, children, patchFlag, dynamicProps]),
    context
  );

  push(`)`);
  if (isBlock) {
    push(`)`);
  }
}

首先判斷當前節點是不是block節點,由於此時的node為根節點,所以isBlock為true。將斷點走進helper方法,我們來看看helper(OPEN_BLOCK)返回值是什麼。helper方法的代碼如下:

const helperNameMap = {
  [OPEN_BLOCK]: `openBlock`,
  [CREATE_ELEMENT_BLOCK]: `createElementBlock`,
  [TO_DISPLAY_STRING]: `toDisplayString`,
  // ...省略
};

helper(key) {
  return `_${helperNameMap[key]}`;
}

helper方法中的代碼很簡單,這裡的helper(OPEN_BLOCK)返回的就是_openBlock

將斷點走到第一個push方法,代碼如下:

push(`(${helper(OPEN_BLOCK)}(${``}), `);

執行完這個push方法後在debug終端看看此時的render函數字元串是什麼樣的,如下圖:
after-block

從上圖中可以看到,此時render函數中增加了一個_openBlock函數的調用。

將斷點走到第二個push方法,代碼如下:

const callHelper = CREATE_ELEMENT_BLOCK;
push(helper(callHelper) + `(`, -2 /* None */, node);

同理helper(callHelper)方法返回的是_createElementBlock,執行完這個push方法後在debug終端看看此時的render函數字元串是什麼樣的,如下圖:
after-createElementBlock

從上圖中可以看到,此時render函數中增加了一個_createElementBlock函數的調用。

繼續將斷點走到genNodeList部分,代碼如下:

genNodeList(
  genNullableArgs([tag, props, children, patchFlag, dynamicProps]),
  context
);

其中的genNullableArgs函數功能很簡單,將參數中的undefined轉換成null。比如此時的props就是undefined,經過genNullableArgs函數處理後傳給genNodeList函數的props就是null

genNodeList函數

繼續將斷點走進genNodeList函數,在我們這個場景中簡化後的代碼如下:

function genNodeList(nodes, context, multilines = false, comma = true) {
  const { push } = context;
  for (let i = 0; i < nodes.length; i++) {
    const node = nodes[i];
    if (shared.isString(node)) {
      push(node);
    } else {
      genNode(node, context);
    }
    if (i < nodes.length - 1) {
      comma && push(", ");
    }
  }
}

我們先來看看此時的nodes參數,如下圖:
nodes

這裡的nodes就是調用genNodeList函數時傳的數組:[tag, props, children, patchFlag, dynamicProps],只是將數組中的undefined轉換成了null

  • nodes數組中的第一項為字元串p,表示當前節點是p標簽。

  • 由於當前p標簽沒有props,所以第二項為null的字元串。

  • 第三項為p標簽子節點:{{msg}}

  • 第四項也是一個字元串,標記當前節點是否是動態節點。

在講genNodeList函數之前,我們先來看一下如何使用h函數生成一個<p>{{ msg }}</p>標簽的虛擬DOM節點。根據vue官網的介紹,h函數定義如下:

// 完整參數簽名
function h(
  type: string | Component,
  props?: object | null,
  children?: Children | Slot | Slots
): VNode

h函數接收的第一個參數是標簽名稱或者一個組件,第二個參數是props對象或者null,第三個參數是子節點。

所以我們要使用h函數生成demo中的p標簽虛擬DOM節點代碼如下:

h("p", null, msg)

h函數生成虛擬DOM實際就是調用的createBaseVNode函數,而我們這裡的createElementBlock函數生成虛擬DOM也是調用的createBaseVNode函數。兩者的區別是createElementBlock函數多接收一些參數,比如patchFlagdynamicProps

現在我想你應該已經反應過來了,為什麼調用genNodeList函數時傳入的第一個參數nodes為:[tag, props, children, patchFlag, dynamicProps]。這個數組的順序就是調用createElementBlock函數時傳入的參數順序。

所以在genNodeList中會遍歷nodes數組生成調用createElementBlock函數需要傳入的參數。

先來看第一個參數tag,這裡tag的值為字元串"p"。所以在for迴圈中會執行push(node),生成調用createElementBlock函數的第一個參數"p"。在debug終端看看此時的render函數,如下圖:
arg1

從上圖中可以看到createElementBlock函數的第一個參數"p"

接著來看nodes數組中的第二個參數:props,由於p標簽中沒有props屬性。所以第二個參數props的值為字元串"null",在for迴圈中同樣會執行push(node),生成調用createElementBlock函數的第二個參數"null"。在debug終端看看此時的render函數,如下圖:
arg2

從上圖中可以看到createElementBlock函數的第二個參數null

接著來看nodes數組中的第三個參數:children,由於children是一個對象,所以以當前children節點作為參數執行genNode函數。

這個genNode函數前面已經執行過一次了,當時是以根節點的codegenNode屬性作為參數執行的。回顧一下genNode函數的代碼,如下:

function genNode(node, context) {
  switch (node.type) {
    case NodeTypes.SIMPLE_EXPRESSION:
      genExpression(node, context)
      break
    case NodeTypes.INTERPOLATION:
      genInterpolation(node, context);
      break;
    case NodeTypes.VNODE_CALL:
      genVNodeCall(node, context);
      break;
  }
}

前面我們講過了NodeTypes.INTERPOLATION類型表示當前節點是雙大括弧節點,而我們這次執行genNode函數傳入的p標簽children,剛好就是{{msg}}雙大括弧節點。所以代碼會走到genInterpolation函數中。

genInterpolation函數

將斷點走進genInterpolation函數中,genInterpolation代碼如下:

function genInterpolation(node, context) {
  const { push, helper } = context;
  push(`${helper(TO_DISPLAY_STRING)}(`);
  genNode(node.content, context);
  push(`)`);
}

首先會執行push方法向render函數中插入一個_toDisplayString函數調用,在debug終端看看執行完這個push方法後的render函數,如下圖:
toDisplayString

從上圖中可以看到此時createElementBlock函數的第三個參數只生成了一半,調用_toDisplayString函數傳入的參數還沒生成。

接著會以node.content作為參數執行genNode(node.content, context);生成_toDisplayString函數的參數,此時代碼又走回了genNode函數。

將斷點再次走進genNode函數,看看此時的node是什麼樣的,如下圖:
simple-expression

從上圖中可以看到此時的node節點是一個簡單表達式節點,表達式為:$setup.msg。所以代碼會走進genExpression函數。

genExpression函數

接著將斷點走進genExpression函數中,genExpression函數中的代碼如下:

function genExpression(node, context) {
  const { content, isStatic } = node;
  context.push(
    isStatic ? JSON.stringify(content) : content,
    -3 /* Unknown */,
    node
  );
}

由於當前的msg變數是一個ref響應式變數,所以isStaticfalse。所以會執行push方法,將$setup.msg插入到render函數中。

執行完push方法後,在debug終端看看此時的render函數字元串是什麼樣的,如下圖:
after-expression

從上圖中可以看到此時的render函數基本已經生成了,剩下的就是調用push方法生成各個函數的右括弧")"和右花括弧"}"。將斷點逐層走出,直到generate函數中。代碼如下:

function generate(ast) {
  // ...省略
  genNode(ast.codegenNode, context);

  deindent();
  push(`}`);
  return {
    ast,
    code: context.code,
  };
}

執行完最後一個 push方法後,在debug終端看看此時的render函數字元串是什麼樣的,如下圖:
render

從上圖中可以看到此時的render函數終於生成啦!

總結

這是我畫的我們這個場景中generate生成render函數的流程圖:

full-progress

  • 執行genModulePreamble函數生成:import { xxx } from "vue";

  • 簡單字元串拼接生成render函數中的函數名稱和參數,也就是function _sfc_render(_ctx, _cache, $props, $setup, $data, $options) {

  • 以根節點的codegenNode屬性為參數調用genNode函數生成render函數中return的內容。

    • 此時傳入的是虛擬節點,執行genVNodeCall函數生成return _openBlock(), _createElementBlock(和調用genNodeList函數,生成createElementBlock函數的參數。

    • 處理p標簽的tag標簽名和props,生成createElementBlock函數的第一個和第二個參數。此時render函數return的內容為:return _openBlock(), _createElementBlock("p", null

    • 處理p標簽的children也就是{{msg}}節點,再次調用genNode函數。此時node節點類型為雙大括弧節點,調用genInterpolation函數。

    • genInterpolation函數中會先調用push方法,此時的render函數return的內容為:return _openBlock(), _createElementBlock("p", null, _toDisplayString(。然後以node.content為參數再次調用genNode函數。

    • node.content$setup.msg,是一個簡單表達式節點,所以在genNode函數中會調用genExpression函數。執行完genExpression函數後,此時的render函數return的內容為:return _openBlock(), _createElementBlock("p", null, _toDisplayString($setup.msg

    • 調用push方法生成各個函數的右括弧")"和右花括弧"}",生成最終的render函數

關註(圖1)公眾號:【前端歐陽】,解鎖我更多vue原理文章。
加我(圖2)微信回覆「666」,免費領取歐陽研究vue源碼過程中收集的源碼資料,歐陽寫文章有時也會參考這些資料。同時讓你的朋友圈多一位對vue有深入理解的人。
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