vue3 框架学习概念笔记

文章目录

  • 前情提要
  • 框架设计概览
    • 命令式
    • 声明式
      • 小结
    • 虚拟dom性能
    • 运行时和编译时
    • 框架设计核心要素
    • 声明式描述UI
    • 渲染器
    • 组件的本质
    • vue.js模板
  • 响应式系统
    • 概念
    • 完善的响应式系统
    • 响应式系统的调度
    • 计算属性Computed
    • watch 原理
    • 竞态问题
    • 非原始值的响应式方案
    • javaScript 对象
    • 原始值的响应式方案
    • ref
    • toRef,toRefs
  • 渲染器
    • 渲染器与响应式系统
    • 自定义渲染器
    • 挂载与更新
    • 简单Diff 算法
    • 双端Diff 算法
    • 快速Diff算法
  • 组件化
    • 描述组件
    • setup函数
    • 异步组件
    • 内建组件和模块
  • 编译器
    • vuejs的模板编译器
    • 解析器
    • 编译优化
  • 服务端渲染
  • 最后

前情提要

vue3 框架学习概念笔记_第1张图片
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;


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;


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
占用服务端资源
用户体验

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;

最后

vue
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