vue3 框架学习概念笔记

前情提要

之前在没有接触vue3之前，就买了一本书：vue.js设计与实现 --霍春阳（基于vue3）一直没有时间看，最近几天我看完了整本书，获益颇深，使得我对框架的认识和编写项目时的动作更加得心应手，由此我将记录此书中对于各模块的概览内容，目的如下：

1. 帮助入门vue开发者对框架概念有一个轮廓
2. 给自己留下记忆碎片，以便将来使用

这篇文章中我将只会记录概念相关，不涉及代码，如果想结合代码学习，我推荐前往阅读 vue.js设计与实现 --霍春阳 这本书，霍前辈在书中的样例思路清晰，代码逻辑严密，阅读此书，会有一次js高级编程的体验；

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框架设计概览

命令式

jquery就是典型的命令式框架，通过执行各种链式函数完成动作，其一大特点是关注过程–做事的过程；

声明式

声明式框架会更加关注结果，过程交由框架完成，例如vue.js的内部实现一定是命令式的，而暴露给用户的却更加声明式；

小结

vue是内部封装了命令式代码才完成了面向用户的声明式，所以声明式代码的性能不优于命令式代码的性能，但是却带来了极高的可维护性，而vue框架要做的就是在保持可维护性的同时，使性能损失最小；

虚拟dom性能

操作dom的方式有三种，原生js，虚拟dom，innerHTML, 不可以简单下定论，如结合维护性，心智负担，更新策略来看，虚拟dom是很好的选择;

运行时和编译时

三种框架设计选择

1. 运行时：不分析内容来源，提供固定功能
2. 编译时：分析用户提供的内容，做相应处理，有损灵活
3. 运行时+编译时：vue3使用的架构模式

框架设计核心要素

1. 友好的警告信息（问题位置）
2. 控制生产环境体积 (Tree-Shaking)
3. 良好的兼容性 (对象式API,组合式API)，用户可以通过特性开关，从而利用Tree-Shaking 机制排除
4. 使用TS编写框架和对TS类型支持友好是俩件事，支持ts需要花费额外的精力；

声明式描述UI

直接使用虚拟DOM描述UI，用户不需要关注过程；

渲染器

把虚拟DOM对象渲染为真实DOM对象，实现方式是递归遍历虚拟DOM对象，并调用原生DOM-API 完成真实DOM创建，其精髓在于后续的DIFF算法；

组件的本质

一组虚拟DOM元素的封装，可以是一个返回的虚拟DOM函数，也可以是一个对象，但这个对象下必须要有一个函数用来产出组件要渲染的虚拟DOM

vue.js模板

vue.js模板会被一个叫做编译器的程序编译为渲染函数；编译器和渲染器都是vue.js的核心部分；

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响应式系统

概念

在理解响应式实现原理之前，理解副作用函数更重要，副作用函数就是在执行时会影响其他地方的函数执行，vue.js3 采用proxy实现响应式数据，通过拦截数据的get,和set 方法，这个过程需要清晰的思路；

完善的响应式系统

使用WeakMap 配合Map构建了新的桶结构，使响应式数据与副作用函数建立精确的联系；

1. WeakMap 对象：弱引用，不影响垃圾回收器的工作。当用户代码对一个对象没有引用关系时，WeakMap 不会阻止垃圾回收机制回收该对象。

响应式系统的调度

期望有能力决定副作用函数的执行时机、次数及方式；

计算属性Computed

原理上是一个懒执行的副作用函数，在读取时重新计算其真正的值

watch 原理

利用副作用函数重新执行时的可调度性，当依赖的响应式数据发生变化时，执行effect的调度器函数，即回调；此外，一个立即执行的watch函数通过添加immediate选项来实现，通过flush选项指定回调函数的执行时机，本质上是利用了调用器和异步的微任务队列；

竞态问题

带入场景简单理解就是，watch的回调，存在异步，第二次更新覆盖第一次的回调执行内容；

非原始值的响应式方案

vue.js 3的响应式数据是基于Proxy 实现的，所以有必要理解Proxy及Reflect;

1. Proxy对象可以创建一个代理对象，从而实现对其他对象的代理，代理指的是对一个对象基本语义的代理，允许我们拦截并重新定义对一个对象的基本操作，其中基本语义可以理解为对一个对象的读取和设置操作；
2. Reflect对象具有和Proxy同样的方法，其特别之处在于可以接受第三个参数，receiver，即接收者，可以理解为函数调用过程中的this;

响应式的实现不只是简单的拦截get/set内部方法，更有迭代对象的拦截，例如for…in,for…of，set,map,这些具有特征的对象，都需要特别处理；

javaScript 对象

有俩种对象，一种为常规对象，另一种叫异质对象，其区别在于内部的实现方法；

原始值的响应式方案

原始值指的是Boolean、Number、BigInt、String、Symbol、undefined、null等类型，在js中原始值是按值传递的而非引用传递；

ref

ref实质上是一个包裹对象，由于Proxy无法提供对原始值的代理，所以用一层对象包裹，间接实现响应式，这也就是为什么在使用中需要.value;

toRef,toRefs

ref不仅可以用于原始值响应式方案，也能用来解决响应式丢失，这也就是toRef及toRefs出现的理由，toRef是代理一个对象的响应式值，toRefs则是多个，本质上是对响应式数据作的包装，或者叫访问代理，我们知道一般的响应式对象如reactive包裹的对象通过解构后会丢失响应式，那么可以在解构的时候通过toRef函数进行一次代理访问来保持响应式特性。

渲染器

用来执行渲染任务，是渲染真实DOM和跨平台能力的关键，渲染器把虚拟dom渲染为真实dom的过程叫作挂载，通常用英文mount表达。

渲染器与响应式系统

利用响应式系统的能力，可以做到数据编号自动更新页面，渲染器会执行挂载和打补丁操作，对于新内容，会执行挂载，而就内容，会执行打补丁操作，只更新新的node;

自定义渲染器

在浏览器平台，渲染器可以利用DOM API完成DOM操作，为了不直接依赖浏览器，将这些操作封装为可配置的对象，用户可以在调用createRenderer函数创建渲染器的时候自定义配置对象，从而实现自定义的行为；

挂载与更新

在这里我学到了HTML的节点的属性比想象中复杂，其中有俩个重要概念，HTML Attributes 和DOM Properties 并不完全对应，有的属性甚至是只读的，所以vue在属性的挂载上做了足够的工作; vue.js对特殊属性也做了属性增强，例如 class, style ，它们支持 字符，对象，数组 三种数据的格式；

简单Diff 算法

为了减少新旧node节点性能开销，完成更新操作，这个比较的算法就是diff算法，渲染器的核心就是diff算法，试图最大程度的复用DOM元素；简单diff算法的核心逻辑是，拿新的一组子节点中的节点去旧的一组子节点中寻找可复用节点。这个过程中key的作用就像是身份证号，在更新时通过key找到可复用的节点，避免过多的对DOM元素进行销毁和重建。

双端Diff 算法

指的是在新旧俩组子节点的四个端点之间分别进行比较，并试图找到可复用的节点，优势在于执行的DOM移动操作次数更少。

快速Diff算法

在实测中性能最优，借鉴了文本Diff中的预处理思路，先处理新旧俩组节点中相同的前置节点和相同的后置节点，当全部节点处理完毕后，如果无法简单的操作不存在的节点完成更新，会根据节点的索引关系，构造出一个最长递增子序列，其中最长递增子序列指向的节点则是不需要移动的节点。例如[2,8,9,0,3,5,7] 中 最长递增子序列为[0,3,5,7],这一部分对应的索引节点，就可以不去移动，从而提升diff性能;

组件化

组件化的能力可以使一个大模板变成一个个小模板，从而使组件可以组合，组成完整的页面，其核心也需要渲染器支持；

描述组件

利用虚拟节点的vnode.type属性来存储对象，渲染器根据虚拟节点的该属性类型来判断它是否是组件。

setup函数

该函数为了组合式API而生，要避免其与vue.js 2 中的传统组件选项混合使用，setup函数的返回值可以是俩种类型，如果是返回函数，则该函数作为组件的渲染函数；如果返回数据对象，则将该对象暴露在渲染上下文中。

异步组件

异步组件的实现并不复杂，用户也可以利用promise来自行实现，但是一个完善的异步组件仍然需要考虑很多问题如：

1. 允许用户指定加载出错时要渲染的组件
2. 允许用户指定Loading组件，以及展示该组件的延迟时间
3. 允许用户设置加载组件的超时时长
4. 组件加载失败时，为用户提供重试的能力

因此vue.js 3 提供了defineAsyncComponent函数，用来自定义异步组件；

内建组件和模块

KeepAlive、Teleport、Transition 组件，共同特点是与渲染器结合紧密，需要框架提供底层的实现与支持；

KeepAlive组件的作用类似于HTTP中的持久连接，可以避免组件不断的被销毁和重建造成的性能开销；实现核心是将组件放入一个隐藏容器中，从而使得可以维持当前状态，当被挂载时，将它从隐藏容器搬到原容器中。

Teleport组件可以完成跨越层级渲染，在很多场景下有用，例如loader,弹出层等；

Transition组件的核心思想是将动效的过程分为多个阶段，在挂载的钩子中动态为其添加样式。

编译器

vue.js 的模板和JSX都属于领域特定语言，它们的实现难度属于中、低级别，只要掌握基本的编译技术理论即可实现功能；

vuejs的模板编译器

工作步骤

1. 分析模板，将其解析为AST模板
2. 将模板AST转换为用于描述渲染函数的JavaScript AST
3. 根据JavaScript AST生成渲染函数代码

AST树构成原理

1. 用有限状态机构造一个词法分析器，词法分析过程就是状态机在不同状态之间迁移的过程。
2. 过程中产生一个个TOKEN,形成列表
3. 扫描Token列表并维护一个开始标签
4. 每扫到一个开始标签节点，就将其压入栈顶，栈顶节点始终为下一扫码节点的父节点
5. 扫描完毕形成树形AST

解析器

解析器本质上是一个状态机，正则表达式其实也是一个状态机，因此在编写parser的时候利用正则表达式可以更加效率；

文本模式：解析器在工作时所进入的一些特殊状态，如RCDATA,CDATA,RAWTEXT模式，以及初始DATA模式，不同的模式，解析器对文本解析会有所不同；

递归下降算法：不断递归调用解析子节点函数的过程是递归的含义，下降的含义是随着被递归调用的下降parseChildren函数去构造下级模板AST节点;

编译优化

编译优化是通过编译的手段提取关键信息，并以此指导生成最优代码的过程，关键点在区分 动态节点 与静态节点;vue3会为动态节点打上标签，在编译时只关注动态节点的更新；

Vue.js 3 在编译优化方面还做了其他努力，具体如下：

1. 静态提升：能够减少更新时创建虚拟DOM带来的性能开销和内存占用
2. 预字符串化: 在镜头提升的基础上，对静态节点进行字符串化，可以减少创建虚拟节点产生的性能开销及内存占用;
3. 缓存内联事件处理函数：避免造成不必要的组件更新
4. v-once指令 ：缓存全部或部分虚拟节点，能够避免组件更新时重新创建虚拟DOM带来的性能开销，也可以避免无用的Diff操作

服务端渲染

vue.js可以实现的渲染方式

1. 客户端渲染( client-side-rendering, CSR)
2. 服务端渲染(server-side-rendering, SSR)
3. 同构渲染（isomorphic rendering）

渲染比对

	SSR	CSR	同构渲染
SEO	友好	不友好	友好
白屏问题	无	有	无
占用服务端资源	多	少	中
用户体验	差	好	好

基于此表可以看出同构渲染是一种高级且优秀的渲染方案，实现流程：

1. 服务端渲染静态HTML字符串并发送给浏览器
2. 浏览器渲染静态HTML静态字符串内容
3. 下载打包在静态资源中的组件代码
4. 浏览器会解析并执行该组件代码
5. 浏览器激活DOM
6. 在虚拟节点与真实DOM元素之间建立联系，即vnode.el = el;这样才能保证后续的程序正确运行
7. 为DOM元素添加事件绑定

注意事项

1. 钩子函数不会在服务端执行
2. 注意跨平台API
3. 特定端实现，利用cookie信息，在服务端需要从请求头获取，而客户端却是document.cookie
4. 避免交叉请求引起的状态污染，因为服务器的一对多特性
5. 仅在客户端渲染组件中的部分内容，自行封装 组件，利用onMounted钩子函数只会在客户端运行的原理;

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最后

vue
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励志格言: 脚踏实地，虚心学习。
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