手写 Vue2 系列之编译器

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前言
接下来就要正式进入手写 Vue2 系列了。这里不会从零开始，会基于 lyn-vue 直接进行升级，所以如果你没有阅读过手写 Vue 系列之 Vue1.x，请先从这篇文章开始，按照顺序进行学习。
都知道，Vue1 存在的问题就是在大型应用中 Watcher 太多，如果不清楚其原理请查看手写 Vue 系列之 Vue1.x。
所以在 Vue2 中通过引入了 VNode 和 diff 算法来解决该问题。通过降低 Watcher 的粒度，一个组件对应一个 Watcher（渲染 Watcher），这样就不会出现大型页面 Watcher 太多导致性能下降的问题。
在 Vue1 中，Watcher 和页面中的响应式数据一一对应，当响应式数据发生改变，Dep 通知 Watcher 完成对应的 DOM 更新。但是在 Vue2 中一个组件对应一个 Watcher，当响应式数据发生改变时，Watcher 并不知道这个响应式数据在组件中的什么位置，那又该如何完成更新呢？
阅读过之前的源码系列，大家肯定都知道，Vue2 引入了 VNode 和 diff 算法，将组件编译成 VNode，每次响应式数据发生变化时，会生成新的 VNode，通过 diff 算法对比新旧 VNode，找出其中发生改变的地方，然后执行对应的 DOM 操作完成更新。
所以，到这里大家也能明白，Vue1 和 Vue2 在核心的数据响应式部分其实没什么变化，主要的变动在编译器部分。
目标
完成 Vue2 编译器的一个简版实现，从字符串模版解析开始，到最终得到 render 函数。
编译器
在手写 Vue1 时，编译器时通过 DOM API 来遍历模版的 DOM 结构来完成的，在 Vue2 中不再使用这种方式，而是和官方一样，直接编译组件的模版字符串，生成 AST，然后从 AST 生成渲染函数。
首先将 Vue1 的 compiler 目录备份，然后新建一个 compiler 目录，作为 Vue2 的编译器目录

mv compiler compiler-vue1 && mkdir compiler

mount

/src/compiler/index.js

/**
 * 编译器
 */
export default function mount(vm) {
  if (!vm.$options.render) { // 没有提供 render 选项，则编译生成 render 函数
  // 获取模版
  let template = ''
  if (vm.$options.template) {
    // 模版存在
    template = vm.$options.template
  } else if (vm.$options.el) {
    // 存在挂载点
    template = document.querySelector(vm.$options.el).outerHTML
    // 在实例上记录挂载点，this._update 中会用到
    vm.$el = document.querySelector(vm.$options.el)
  }
  // 生成渲染函数
  const render = compileToFunction(template)
  // 将渲染函数挂载到 $options 上
  vm.$options.render = render
  }
}

compileToFunction

/src/compiler/compileToFunction.js

/**
 * 解析模版字符串，得到 AST 语法树
 * 将 AST 语法树生成渲染函数
 * @param { String } template 模版字符串
 * @returns 渲染函数
 */
export default function compileToFunction(template) {
  // 解析模版，生成 ast
  const ast = parse(template)
  // 将 ast 生成渲染函数
  const render = generate(ast)
  return render
}

parse

/src/compiler/parse.js

/**
 * 解析模版字符串，生成 AST 语法树
 * @param {*} template 模版字符串
 * @returns {AST} root ast 语法树
 */
export default function parse(template) {
  // 存放所有的未配对的开始标签的 AST 对象
  const stack = []
  // 最终的 AST 语法树
  let root = null
  let html = template
  while (html.trim()) {
  // 过滤注释标签
  if (html.indexOf('<!--') === 0) {
    // 说明开始位置是一个注释标签，忽略掉
    html = html.slice(html.indexOf('-->') + 3)
    continue
  }
  // 匹配开始标签
  const startIdx = html.indexOf('<')
  if (startIdx === 0) {
    if (html.indexOf('</') === 0) {
    // 说明是闭合标签
    parseEnd()
    } else {
    // 处理开始标签
    parseStartTag()
    }
  } else if (startIdx > 0) {
    // 说明在开始标签之间有一段文本内容，在 html 中找到下一个标签的开始位置
    const nextStartIdx = html.indexOf('<')
    // 如果栈为空，则说明这段文本不属于任何一个元素，直接丢掉，不做处理
    if (stack.length) {
    // 走到这里说说明栈不为空，则处理这段文本，并将其放到栈顶元素的肚子里
    processChars(html.slice(0, nextStartIdx))
    }
    html = html.slice(nextStartIdx)
  } else {
    // 说明没有匹配到开始标签，整个 html 就是一段文本
  }
  }
  return root
  
  // parseStartTag 函数的声明
  // ...
  // processElement 函数的声明
}
// processVModel 函数的声明
// ...
// processVOn 函数的声明

parseStartTag

/src/compiler/parse.js

/**
 * 解析开始标签
 * 比如： <div id="app">...</div>
 */
function parseStartTag() {
  // 先找到开始标签的结束位置 >
  const end = html.indexOf('>')
  // 解析开始标签里的内容 <内容>，标签名 + 属性，比如: div id="app"
  const content = html.slice(1, end)
  // 截断 html，将上面解析的内容从 html 字符串中删除
  html = html.slice(end + 1)
  // 找到 第一个空格位置
  const firstSpaceIdx = content.indexOf(' ')
  // 标签名和属性字符串
  let tagName = '', attrsStr = ''
  if (firstSpaceIdx === -1) {
  // 没有空格，则认为 content 就是标签名，比如 <h3></h3> 这种情况，content = h3
  tagName = content
  // 没有属性
  attrsStr = ''
  } else {
  tagName = content.slice(0, firstSpaceIdx)
  // content 的剩下的内容就都是属性了，比如 id="app" xx=xx
  attrsStr = content.slice(firstSpaceIdx + 1)
  }
  // 得到属性数组，[id="app", xx=xx]
  const attrs = attrsStr ? attrsStr.split(' ') : []
  // 进一步解析属性数组，得到一个 Map 对象
  const attrMap = parseAttrs(attrs)
  // 生成 AST 对象
  const elementAst = generateAST(tagName, attrMap)
  // 如果根节点不存在，说明当前节点为整个模版的第一个节点
  if (!root) {
  root = elementAst
  }
  // 将 ast 对象 push 到栈中，当遇到结束标签的时候就将栈顶的 ast 对象 pop 出来，它两就是一对儿
  stack.push(elementAst)
  // 自闭合标签，则直接调用 end 方法，进入闭合标签的处理截断，就不入栈了
  if (isUnaryTag(tagName)) {
  processElement()
  }
}

parseEnd

/src/compiler/parse.js

/**
 * 处理结束标签，比如: <div id="app">...</div>
 */
function parseEnd() {
  // 将结束标签从 html 字符串中截掉
  html = html.slice(html.indexOf('>') + 1)
  // 处理栈顶元素
  processElement()
}

parseAttrs

/src/compiler/parse.js

/**
 * 解析属性数组，得到一个属性 和 值组成的 Map 对象
 * @param {*} attrs 属性数组，[id="app", xx="xx"]
 */
function parseAttrs(attrs) {
  const attrMap = {}
  for (let i = 0, len = attrs.length; i < len; i++) {
  const attr = attrs[i]
  const [attrName, attrValue] = attr.split('=')
  attrMap[attrName] = attrValue.replace(/"/g, '')
  }
  return attrMap
}

generateAST

/src/compiler/parse.js

/**
 * 生成 AST 对象
 * @param {*} tagName 标签名
 * @param {*} attrMap 标签组成的属性 map 对象
 */
function generateAST(tagName, attrMap) {
  return {
  // 元素节点
  type: 1,
  // 标签
  tag: tagName,
  // 原始属性 map 对象，后续还需要进一步处理
  rawAttr: attrMap,
  // 子节点
  children: [],
  }
}

processChars

/src/compiler/parse.js

/**
 * 处理文本
 * @param {string} text 
 */
function processChars(text) {
  // 去除空字符或者换行符的情况
  if (!text.trim()) return
  // 构造文本节点的 AST 对象
  const textAst = {
  type: 3,
  text,
  }
  if (text.match(/{{(.*)}}/)) {
  // 说明是表达式
  textAst.expression = RegExp.$1.trim()
  }
  // 将 ast 放到栈顶元素的肚子里
  stack[stack.length - 1].children.push(textAst)
}

processElement

/src/compiler/parse.js

/**
 * 处理元素的闭合标签时会调用该方法
 * 进一步处理元素上的各个属性，将处理结果放到 attr 属性上
 */
function processElement() {
  // 弹出栈顶元素，进一步处理该元素
  const curEle = stack.pop()
  const stackLen = stack.length
  // 进一步处理 AST 对象中的 rawAttr 对象 { attrName: attrValue, ... }
  const { tag, rawAttr } = curEle
  // 处理结果都放到 attr 对象上，并删掉 rawAttr 对象中相应的属性
  curEle.attr = {}
  // 属性对象的 key 组成的数组
  const propertyArr = Object.keys(rawAttr)
  if (propertyArr.includes('v-model')) {
  // 处理 v-model 指令
  processVModel(curEle)
  } else if (propertyArr.find(item => item.match(/^v-bind:(.*)/))) {
  // 处理 v-bind 指令，比如 <span v-bind:test="xx" />
  processVBind(curEle, RegExp.$1, rawAttr[`v-bind:${RegExp.$1}`])
  } else if (propertyArr.find(item => item.match(/^v-on:(.*)/))) {
  // 处理 v-on 指令，比如 <button v-on:click="add"> add </button>
  processVOn(curEle, RegExp.$1, rawAttr[`v-on:${RegExp.$1}`])
  }
  // 节点处理完以后让其和父节点产生关系
  if (stackLen) {
  stack[stackLen - 1].children.push(curEle)
  curEle.parent = stack[stackLen - 1]
  }
}

processVModel

/src/compiler/parse.js

/**
 * 处理 v-model 指令，将处理结果直接放到 curEle 对象身上
 * @param {*} curEle 
 */
function processVModel(curEle) {
  const { tag, rawAttr, attr } = curEle
  const { type, 'v-model': vModelVal } = rawAttr
  if (tag === 'input') {
  if (/text/.test(type)) {
    // <input type="text" v-model="inputVal" />
    attr.vModel = { tag, type: 'text', value: vModelVal }
  } else if (/checkbox/.test(type)) {
    // <input type="checkbox" v-model="isChecked" />
    attr.vModel = { tag, type: 'checkbox', value: vModelVal }
  }
  } else if (tag === 'textarea') {
  // <textarea v-model="test" />
  attr.vModel = { tag, value: vModelVal }
  } else if (tag === 'select') {
  // <select v-model="selectedValue">...</select>
  attr.vModel = { tag, value: vModelVal }
  }
}

processVBind

/src/compiler/parse.js

/**
 * 处理 v-bind 指令
 * @param {*} curEle 当前正在处理的 AST 对象
 * @param {*} bindKey v-bind:key 中的 key
 * @param {*} bindVal v-bind:key = val 中的 val
 */
function processVBind(curEle, bindKey, bindVal) {
  curEle.attr.vBind = { [bindKey]: bindVal }
}

processVOn

/src/compiler/parse.js

/**
 * 处理 v-on 指令
 * @param {*} curEle 当前被处理的 AST 对象
 * @param {*} vOnKey v-on:key 中的 key
 * @param {*} vOnVal v-on:key="val" 中的 val
 */
function processVOn(curEle, vOnKey, vOnVal) {
  curEle.attr.vOn = { [vOnKey]: vOnVal }
}

isUnaryTag

/src/utils.js

/**
 * 是否为自闭合标签，内置一些自闭合标签，为了处理简单
 */
export function isUnaryTag(tagName) {
  const unaryTag = ['input']
  return unaryTag.includes(tagName)
}

generate

/src/compiler/generate.js

/**
 * 从 ast 生成渲染函数
 * @param {*} ast ast 语法树
 * @returns 渲染函数
 */
export default function generate(ast) {
  // 渲染函数字符串形式
  const renderStr = genElement(ast)
  // 通过 new Function 将字符串形式的函数变成可执行函数，并用 with 为渲染函数扩展作用域链
  return new Function(`with(this) { return ${renderStr} }`)
}

genElement

/src/compiler/generate.js

/**
 * 解析 ast 生成 渲染函数
 * @param {*} ast 语法树 
 * @returns {string} 渲染函数的字符串形式
 */
function genElement(ast) {
  const { tag, rawAttr, attr } = ast
  // 生成属性 Map 对象，静态属性 + 动态属性
  const attrs = { ...rawAttr, ...attr }
  // 处理子节点，得到一个所有子节点渲染函数组成的数组
  const children = genChildren(ast)
  // 生成 VNode 的可执行方法
  return `_c('${tag}', ${JSON.stringify(attrs)}, [${children}])`
}

genChildren

/src/compiler/generate.js

/**
 * 处理 ast 节点的子节点，将子节点变成渲染函数
 * @param {*} ast 节点的 ast 对象 
 * @returns [childNodeRender1, ....]
 */
function genChildren(ast) {
  const ret = [], { children } = ast
  // 遍历所有的子节点
  for (let i = 0, len = children.length; i < len; i++) {
  const child = children[i]
  if (child.type === 3) {
    // 文本节点
    ret.push(`_v(${JSON.stringify(child)})`)
  } else if (child.type === 1) {
    // 元素节点
    ret.push(genElement(child))
  }
  }
  return ret
}

结果
在 mount 方法中加一句 console.log(vm.$options.render)，打开控制台，刷新页面，看到如下内容，说明编译器就完成了

接下来就会进入正式的挂载阶段，完成页面的初始渲染。
链接

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