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前端软件开发最强架构Vue2.0源码分析!

2016-11-18 09:42:17

从去年9月份了解到Vue后,就被他简洁的API所吸引。1.0版本正式发布后,就在业务中开始使用,将原先jQuery的功能逐步的进行迁移。 今年的10月1日,Vue的2.0版本正式发布了,其中核心代码都进行了重写,于是就专门花时间,对Vue 2.0的源码进行了学习。本篇文章就是2.0源码学习的总结。

 

先对Vue 2.0的新特性做一个简单的介绍:

  • 大小 & 性能。Vue 2.0的线上包gzip后只有12Kb,而1.0需要22Kb,react需要44Kb。而且,Vue 2.0的性能在react等几个框架中,性能是最快的。

  • VDOM。实现了Virtual DOM, 并且将静态子树进行了提取,减少界面重绘时的对比。与1.0对比性能有明显提升。

  • template & JSX。众所周知,Vue 1.0使用的是template来实现模板,而React使用了JSX实现模板。关于template和JSX的争论也很多,很多人不使用React就是因为没有支持template写法。Vue 2.0对template和JSX写法都做了支持。使用时,可以根据具体业务细节进行选择,可以很好的发挥两者的优势。就这一点,Vue已经超过React了。

  • Server Render。2.0还对了Server Render做了支持。这一点并没有在业务中使用,不做评价。

Vue的最新源码可以去 https://github.com/vuejs/vue 获得。本文讲的是 2.0.3版本,2.0.3可以去 https://github.com/vuejs/vue/... 这里获得。

下面开始进入正题。首先从生命周期开始。

生命周期

 

上图就是官方给出的Vue 2.0的生命周期图,其中包含了Vue对象生命周期过程中的几个核心步骤。了解了这几个过程,可以很好的帮助我们理解Vue的创建与销毁过程。从图中我们可以看出,生命周期主要分为4个过程:

  • createnew Vue时,会先进行create,创建出Vue对象。

  • mount。根据el, template, render方法等属性,会生成DOM,并添加到对应位置。

  • update。当数据发生变化后,会重新渲染DOM,并进行替换。

  • destory。销毁时运行。

那么这4个过程在源码中是怎么实现的呢?我们从new Vue开始。

new Vue

 

为了更好的理解new的过程,我整理了一个序列图:

new Vue的过程主要涉及到三个对象:vm、compiler、watcher。其中,vm表示Vue的具体对象;compiler负责将template解析为AST render方法;watcher用于观察数据变化,以实现数据变化后进行re-render。

下面来分析下具体的过程和代码: 
首先,运行new Vue()的时候,会进入代码src/core/instance/index.js的Vue构造方法中,并执行this._init()方法。在_init中,会对各个功能进行初始化,并执行beforeCreatecreated两个生命周期方法。核心代码如下:

initLifecycle(vm)
initEvents(vm)
callHook(vm, 'beforeCreate')
initState(vm)
callHook(vm, 'created')
initRender(vm)

这个过程有一点需要注意: beforeCreate和created之间只有initState,和官方给出的生命周期图并不完全一样。这里的initState是用于初始化data,props等的监听的。

_init的最后,会运行initRender方法。在该方法中,会运行vm.$mount方法,代码如下:

if (vm.$options.el) {
  vm.$mount(vm.$options.el)
}

这里的vm.$mount可以在业务代码中调用,这样,new 过程和 mount过程就可以根据业务情况进行分离。

这里的$mountsrc/entries/web-runtime-with-compiler.js中,主要逻辑是根据el, template, render三个属性来获得AST render方法。代码如下:

if (!options.render) {   // 如果有render方法,直接运行mount
  let template = options.template
  if (template) {  // 如果有template, 获取template参数对于的HTML作为模板
    if (typeof template === 'string') {
      if (template.charAt(0) === '#') {
        template = idToTemplate(template)
      }
    } else if (template.nodeType) {
      template = template.innerHTML
    } else {
      if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
        warn('invalid template option:' + template, this)
      }
      return this
    }
  } else if (el) {  // 如果没有template, 且存在el,则获取el的outerHTML作为模板
    template = getOuterHTML(el)
  }
  if (template) { // 如果获取到了模板,则将模板转化为render方法
    const { render, staticRenderFns } = compileToFunctions(template, {
      warn,
      shouldDecodeNewlines,
      delimiters: options.delimiters
    }, this)
    options.render = render
    options.staticRenderFns = staticRenderFns
  }
}
return mount.call(this, el, hydrating)

这个过程有三点需要注意: 
compile时,将最大静态子树提取出来作为单独的AST渲染方法,以提升后面vNode对比时的性能。所以,当存在多个连续的静态标签时,可以在外边添加一个静态父节点,这样,staticRenderFns数目可以减少,从而提升性能。 
Vue 2.0中的模板有三种引用写法:el, template, render(JSX)。其中的优先级是render > template > el。 
el, template两种写法,最后都会通过compiler转化为render(JSX)来运行,也就是说,直接写成render(JSX)是性能最优的。当然,如果使用了构建工具,最终生成的包就是使用的render(JSX)。这样子,在源码上就可以不用过多考虑这一块的性能了,直接用可维护性最好的方式就行。

将模板转化为render,用到了compileToFunctions方法,该方法最后会通过src/compiler/index.js文件中的compile方法,将模板转化为AST语法结构的render方法,并对静态子树进行分离。

完成render方法的生成后,会进入_mount(src/core/instance.lifecycle.js)中进行DOM更新。该方法的核心逻辑如下:

vm._watcher = new Watcher(vm, () => {
  vm._update(vm._render(), hydrating)
}, noop)

首先会new一个watcher对象,在watcher对象创建后,会运行传入的方法vm._update(vm._render(), hydrating)(watcher的逻辑在下面的watcher小节中细讲)。其中的vm._render()主要作用就是运行前面compiler生成的render方法,并返回一个vNode对象。这里的vNode就是一个虚拟的DOM节点。

拿到vNode后,传入vm._update()方法,进行DOM更新。

VDOM

 

上面已经讲完了new Vue过程中的主要步骤,其中涉及到template如何转化为DOM的过程,这里单独拿出来讲下。先上序列图:

从图中可以看出,从template到DOM,有三个过程:

  • template -> AST render (compiler解析template)

  • AST render -> vNode (render方法运行)

  • vNode -> DOM (vdom.patch)

首先是template在compiler中解析为AST render方法的过程。上一节中有说到,initRender后,会调用到src/entries/web-runtime-with-compiler.js中的Vue.prototype.$mount方法。在$mount中,会获取template,然后调用src/platforms/web/compiler/index.jscompileToFunctions方法。在该方法中,会运行compile将template解析为多个render方法,也就是AST render。这里的compile在文件src/compiler/index.js中,代码如下:

const ast = parse(template.trim(), options)   // 解析template为AST
optimize(ast, options)  // 提取static tree
const code = generate(ast, options)  // 生成render 方法
return {
  ast,
  render: code.render,
  staticRenderFns: code.staticRenderFns
}

可以看出,compile方法就是将template以AST的方式进行解析,并转化为render方法进行返回。

再看第二个过程:AST render -> vNode。这个过程很简单,就是将AST render方法进行运行,获得返回的vNode对象。

最后一步,vNode -> DOM。该过程中,存在vNode的对比以及DOM的添加修改操作。 
在上一节中,有讲到vm._update()方法中对DOM进行更新。_update的主要代码如下:

// src/core/instance/lifecycle.js
if (!prevVnode) {
  // Vue.prototype.__patch__ is injected in entry points
  // based on the rendering backend used.
  vm.$el = vm.__patch__(vm.$el, vnode, hydrating)  // 首次添加
} else {
  vm.$el = vm.__patch__(prevVnode, vnode)  // 数据变化后触发的DOM更新
}

可以看出,无论是首次添加还是后期的update,都是通过__patch__来更新的。这里的__patch__核心步骤是在src/core/vdom/patch.js中的patch方法进行实现,源码如下:

function patch (oldVnode, vnode, hydrating, removeOnly) {
    if (!oldVnode) {
      ...
    } else {
      ...
      if (!isRealElement && sameVnode(oldVnode, vnode)) {
        patchVnode(oldVnode, vnode, insertedVnodeQueue, removeOnly)  // diff并更新DOM。
      } else {
        elm = oldVnode.elm
        parent = nodeOps.parentNode(elm)
        ...
        if (parent !== null) {
          nodeOps.insertBefore(parent, vnode.elm, nodeOps.nextSibling(elm))  // 添加element到DOM。
          removeVnodes(parent, [oldVnode], 0, 0)
        }
        ...
      }
    }
    ...
  }

首次添加很简单,就是通过insertBefore将转化好的element添加到DOM中。如果是update,则会调动patchVnode()。最后来看下patchVnode的代码:

function patchVnode (oldVnode, vnode, insertedVnodeQueue, removeOnly) {
  ...
  const elm = vnode.elm = oldVnode.elm
  const oldCh = oldVnode.children
  const ch = vnode.children
  ...
  if (isUndef(vnode.text)) {
    if (isDef(oldCh) && isDef(ch)) {  // 当都存在时,更新Children
      if (oldCh !== ch) updateChildren(elm, oldCh, ch, insertedVnodeQueue, removeOnly)
    } else if (isDef(ch)) {  // 只存在新节点时,即添加节点
      if (isDef(oldVnode.text)) nodeOps.setTextContent(elm, '')
      addVnodes(elm, null, ch, 0, ch.length - 1, insertedVnodeQueue)
    } else if (isDef(oldCh)) {  // 只存在老节点时,即删除节点
      removeVnodes(elm, oldCh, 0, oldCh.length - 1)
    } else if (isDef(oldVnode.text)) {  // 删除了textContent
      nodeOps.setTextContent(elm, '')
    }
  } else if (oldVnode.text !== vnode.text) { // 修改了textContent
    nodeOps.setTextContent(elm, vnode.text)
  }
}

其中有调用了updateChildren来更新子节点,代码如下:

function updateChildren (parentElm, oldCh, newCh, insertedVnodeQueue, removeOnly) {
  ...
  while (oldStartIdx <= oldEndIdx && newStartIdx <= newEndIdx) {
    if (isUndef(oldStartVnode)) {
      oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx] // Vnode has been moved left
    } else if (isUndef(oldEndVnode)) {
      oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx]
    } else if (sameVnode(oldStartVnode, newStartVnode)) {
      patchVnode(oldStartVnode, newStartVnode, insertedVnodeQueue)
      oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx]
      newStartVnode = newCh[++newStartIdx]
    } else if (sameVnode(oldEndVnode, newEndVnode)) {
      patchVnode(oldEndVnode, newEndVnode, insertedVnodeQueue)
      oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx]
      newEndVnode = newCh[--newEndIdx]
    } else if (sameVnode(oldStartVnode, newEndVnode)) { // Vnode moved right
      patchVnode(oldStartVnode, newEndVnode, insertedVnodeQueue)
      canMove && nodeOps.insertBefore(parentElm, oldStartVnode.elm, nodeOps.nextSibling(oldEndVnode.elm))
      oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx]
      newEndVnode = newCh[--newEndIdx]
    } else if (sameVnode(oldEndVnode, newStartVnode)) { // Vnode moved left
      patchVnode(oldEndVnode, newStartVnode, insertedVnodeQueue)
      canMove && nodeOps.insertBefore(parentElm, oldEndVnode.elm, oldStartVnode.elm)
      oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx]
      newStartVnode = newCh[++newStartIdx]
    } else {
      ...
    }
  }
  ...
}

可以看到updateChildren中,又通过patchVnode来更新当前节点。梳理一下,patch通过patchVnode来更新根节点,然后通过updateChildren来更新子节点,具体子节点,又通过patchVnode来更新,通过一个类似于递归的方式逐个节点的完成对比和更新。

Vue 2.0中对如何去实现VDOM的思路是否清晰,通过4层结构,很好的实现了可维护性,也为实现server render, weex等功能提供了可能。拿server render举例,只需要将最后的vNode -> DOM 改成 vNode -> String 或者 vNode -> Stream, 就可以实现server render。剩下的compiler和Vue的核心逻辑都不需要改。

Watcher

 

我们都知道MVVM框架的特征就是当数据发生变化后,会自动更新对应的DOM节点。使用MVVM之后,业务代码中就可以完全不写DOM操作代码,不仅可以将业务代码聚焦在业务逻辑上,还可以提高业务代码的可维护性和可测试性。那么Vue 2.0中是怎么实现对数据变化的监听的呢?照例,先看序列图:

可以看出,整个Watcher的过程可以分为三个过程。

  • 对state设置setter/getter

  • 对vm设置好Watcher,添加好state 触发 setter时的执行方法

  • state变化触发执行

前面有说过,在生命周期函数beforeCreatecreated直接,会运行方法initState()。在initState中,会对Props, Data, Computed等属性添加Setter/Getter。拿Data举例,设置setter/getter的代码如下:

function initData (vm: Component) {
  let data = vm.$options.data
  ...
  // proxy data on instance
  const keys = Object.keys(data)
  let i = keys.length
  while (i--) {
    ...
    proxy(vm, keys[i])   // 设置vm._data为代理
  }
  // observe data
  observe(data)
}

通过调用observe方法,会对data添加好观察者,核心代码为:

Object.defineProperty(obj, key, {
  enumerable: true,
  configurable: true,
  get: function reactiveGetter () {
    const value = getter ? getter.call(obj) : val
    if (Dep.target) {
      dep.depend()  // 处理好依赖watcher
      ...
    }
    return value
  },
  set: function reactiveSetter (newVal) {
    ...
    childOb = observe(newVal)  // 对新数据重新observe
    dep.notify()  // 通知到dep进行数据更新
  }
})

这个时候,对data的监听已经完成。可以看到,当data发生变化的时候,会运行dep.notify()。在notify方法中,会去运行watcher的update方法,内容如下:

update () {
  if (this.lazy) {
    this.dirty = true
  } else if (this.sync) {
    this.run()
  } else {
    queueWatcher(this)
  }
}
run () {
  if (this.active) {
    const value = this.get()
  }
  ...
}

update方法中,queueWatche

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