Vue.js 设计与实现

Vue.js 3 设计与实现总结

• 本书深入解析了 Vue.js 3 的设计思想与实现细节，助你提升框架设计能力。
• 你能获得：Vue.js 3 核心模块的实现原理、框架设计思想、规范阅读能力。

核心内容：

1. 框架设计的权衡：

• 性能与可维护性：声明式代码性能稍逊于命令式，但可维护性更强。
• 运行时与编译时：Vue.js 3 选择运行时+编译时架构，兼顾灵活性和性能。
• 虚拟 DOM 的性能：虽然理论上不如原生 JavaScript，但能保证性能下限。
• Tree-Shaking：用于移除未使用的代码，减小打包体积。
  • 详细解释：通过/*#__PURE__*/注释，可告知构建工具哪些函数无副作用，可安全移除。
  • 你能获得：开发环境提供友好的警告信息，但生产环境不增加代码体积。

2. 框架设计的核心要素：

• 用户体验：提供友好的警告信息，自定义输出格式，方便开发者定位问题。
  • 详细解释：利用 __DEV__ 常量，在生产环境移除调试代码。
• 代码体积控制：利用 Tree-Shaking 机制，移除未使用的代码。
  • 详细解释：采用 ESM 模块，配合/*#__PURE__*/注释，优化代码体积。
• 构建产物：输出 IIFE、ESM、CJS 等格式的资源，以适应不同场景。
  • 详细解释：包括用于 <script> 标签、打包工具和 Node.js 环境。
• 特性开关：提供灵活的特性控制，减少资源体积。
  • 详细解释：可通过预定义常量，控制是否包含特定功能的代码。
• 错误处理：提供统一的错误处理接口，增强应用健壮性。
  • 详细解释：通过 registerErrorHandler 函数，用户可注册自定义错误处理程序。
• TypeScript 类型支持：提供完善的类型推导，提升开发体验。
  • 详细解释：区分“使用 TS 编写”和“对 TS 类型支持友好”，后者需付出更多努力。

3. 响应式系统的实现：

• 响应式数据与副作用函数：副作用函数依赖响应式数据，数据变化时自动执行。
  • 详细解释：拦截数据的读取和设置操作，建立副作用函数与数据的关联。
• Proxy 和 Reflect：利用 Proxy 拦截对象操作，Reflect 提供默认行为。
  • 详细解释：学习 Proxy 和 Reflect 的使用场景，避免 Proxy 的副作用。
• 非原始值的响应式方案：使用 WeakMap存储依赖关系，避免内存泄漏。
  • 详细解释： WeakMap 对 key 是弱引用，不影响垃圾回收器的工作。
• 分支切换与 cleanup：在副作用函数执行前，清除旧的依赖，避免冗余触发。
  • 详细解释： cleanup 函数接收副作用函数作为参数，每次 effect 重新执行时会先执行 cleanup。
• 嵌套 effect 与 effect 栈：解决 effect 嵌套时的依赖混乱问题。
  • 详细解释： activeEffect 始终指向当前正在执行的副作用函数。
• 避免无限递归循环：阻止副作用函数无限调用自身。
  • 详细解释： trigger 触发执行的副作用函数与当前正在执行的副作用函数相同，则不触发执行。
• 调度执行：控制副作用函数的执行时机和方式。
  • 详细解释：用户可以使用 scheduler 调度函数,并将副作用函数作为参数传递。
• 计算属性 computed 与 lazy：实现惰性计算和缓存。
  • 详细解释：只有在访问 computed 值时才执行计算，并缓存结果。
• watch 的实现原理：监测响应式数据变化并执行回调。
  • 详细解释： watch 的本质是利用 effect 以及 options.scheduler 选项。
• 过期的副作用：使用 onInvalidate 函数避免竞态问题。
  • 详细解释：使用 onInvalidate 函数注册一个过期回调，当前副作用函数的执行过期时会执行。
• TypeScript 类型 支 持：编写大型框架时，类型支持非常重要。

4. 渲染器的设计：

• 渲染器与响应系统的结合：利用响应系统自动更新页面。
  • 详细解释：采用 虚拟 DOM 的更新技术的性能理论上不可能比原生 JavaScript 操作 DOM 更高。
• 自定义渲染器：实现跨平台渲染。
  • 详细解释：渲染器的作用是把虚拟 DOM 渲染为特定平台上的真实 DOM 结构。
• 挂载与更新：挂载节点，更新节点的属性，class，文本节点，区分 vnode 的类型。
  • 详细解释：掌握 HTML Attributes 和 DOM Properties，合理设置元素属性。
• 简单 Diff 算法：减少 DOM 操作的性能开销。
  • 详细解释： DOM 复用与 key 的作用，如何移动元素，添加新元素，移除不存在的元素。

5. 组件化的实现原理：

• 组件的实现原理：组件状态与自更新, props 与组件的被动更新, setup 函数的作用与实现。
  • 详细解释：组件事件与 emit 的实现，插槽的工作原理与实现，注册生命周期。
• 异步组件与函数式组件：异步组件要解决的问题， 异步组件的实现原理。
  • 详细解释：函数式组件要解决的问题。
• 内建组件和模块：KeepAlive 组件的实现原理， Teleport 组件的实现原理。
  • 详细解释：Transition 组件的实现原理。

6. 编译器核心技术概览：

• 模板 DSL 的编译器：模板 DSL 的编译器, parser 的实现原理与状态机, 构造 AST。
  • 详细解释：AST 的转换与插件化架构, 将模板 AST 转为 JavaScript AST, 代码生成。
• 解析器：文本模式及其对解析器的影响, 递归下降算法构造模板 AST, 状态机的开启与停止。
  • 详细解释：解析标签节点, 解析属性, 解析文本与解码 HTML 实体, 解析插值与注释。
• 编译优化：动态节点收集与补丁标志, Block 与 PatchFlags。
  • 详细解释：渲染器的运行时支持, Block 树, 带有 v-if 指令的节点, Fragment 的稳定性, 静态提升。

7. 服务端渲染：

• 同构渲染：CSR、SSR 以及同构渲染, 将虚拟 DOM 渲染为 HTML 字符串, 将组件渲染为 HTML 字符串。
  • 详细解释： 客户端激活的原理，编写同构的代码，组件的生命周期，使用跨平台的 API。

问答：

Q: Vue.js 3 中为什么要采用运行时+编译时架构？

A: 这种架构兼顾了灵活性和性能。运行时允许动态创建组件，编译时可分析模板，提取关键信息，用于运行时优化。

Q: 什么是 Tree-Shaking，它在 Vue.js 3 中有什么作用？

A: Tree-Shaking 指的是消除那些永远不会被执行的代码，也就是排除 dead code 。Vue.js 3 中利用 Tree-Shaking 机制配合构建工具，移除未使用的代码，减小打包体积。

Q: 什么是 ref，它与响应式对象有什么区别？

A: ref 是一种包裹原始值的响应式方案，解决 JavaScript 的 Proxy 无法代理原始值的问题。响应式对象基于 Proxy 直接代理对象属性。

Q: 解释一下什么是“客户端激活”，它在同构渲染中起什么作用？

A: 客户端激活是同构渲染的关键步骤。它将服务端渲染的静态 HTML “激活”为可交互的 Vue.js 应用，包括： - 在 DOM 元素与虚拟节点对象之间建立联系。 - 为 DOM 元素添加事件绑定。

Q: 什么是 Block 树？

A: Block 本质上也是一个虚拟 DOM 节点，只是多出了一个用来存储动态子节点的 dynamicChildren 数组。 在 Diff 过程中, 渲染器能够根据 Block 的 key 值区分出更新前后的两个 Block 是不同的, 并使用新的 Block 替换旧的 Block 。 在 Vue.js 3 中， 只有根节点, v-for 、 v-if/v-else-if/v-else 等结构化指令的节点, 都应该作为 Block 角色。