title: Vue 3深度探索：自定义渲染器与服务端渲染
date: 2024/6/14
updated: 2024/6/14
author: cmdragon
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这篇文章介绍了如何在Vue框架中实现自定义渲染器以增强组件功能，探讨了虚拟DOM的工作原理，以及如何通过SSR和服务端预取数据优化首屏加载速度。同时，讲解了同构应用的开发方式与状态管理技巧，助力构建高性能前端应用。
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Vue.js是一个渐进式JavaScript框架，用于构建用户界面。Vue 3是Vue.js的第三个主要版本，它在2020年发布，带来了许多新特性和改进，旨在提高性能、可维护性和可扩展性。
Vue 3的响应式系统基于Proxy对象，它能够拦截对象属性的读取和设置操作，从而实现更加高效和精确的依赖跟踪。与Vue 2相比，Vue
3的响应式系统在初始化和更新时更加高效，减少了不必要的性能开销。
Vue 3的渲染流程主要包括以下几个步骤：
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Vue 3的模板编译器负责将模板字符串转换为渲染函数。这个过程包括解析模板、优化静态节点、生成代码等步骤。
以下是Vue 3模板编译器的主要步骤：
解析阶段将模板字符串转换为抽象语法树（AST）。AST是一个对象树，它精确地表示了模板的结构，包括标签、属性、文本节点等。Vue
3使用了一个基于HTML解析器的自定义解析器，它能够处理模板中的各种语法，如插值、指令、事件绑定等。
优化阶段遍历AST，并标记出其中的静态节点和静态根节点。静态节点是指那些在渲染过程中不会发生变化的节点，如纯文本节点。静态根节点是指包含至少一个静态子节点且自身不是静态节点的节点。标记静态节点和静态根节点可以避免在后续的更新过程中对它们进行不必要的重新渲染。
代码生成阶段将优化后的AST转换为渲染函数。这个渲染函数是一个JavaScript函数，它使用Vue的虚拟DOM库来创建虚拟节点。渲染函数通常会使用with
语句来简化对组件实例数据的访问。代码生成器会生成一个渲染函数的字符串表示，然后通过new Function或Function
构造函数将其转换为可执行的函数。
以下是一个简化的模板编译过程示例：
const template = `<div>Hello, {{ name }}</div>`;
// 解析
const ast = parse(template);
// 优化
optimize(ast);
// 代码生成
const code = generate(ast);
// 创建渲染函数
const render = new Function(code);
// 使用渲染函数
const vnode = render({ name: 'Vue' });
在这个示例中，我们首先解析模板字符串以创建AST，然后优化AST，最后生成渲染函数的代码。生成的代码被转换为一个渲染函数，该函数接受一个包含组件数据的对象，并返回一个虚拟节点。
虚拟DOM（Virtual DOM）是现代前端框架中常用的技术，Vue.js
也是其中之一。虚拟DOM的核心思想是使用JavaScript对象来模拟DOM结构，并通过对比新旧虚拟DOM的差异来最小化对真实DOM的操作，从而提高性能。
以下是一个简化的虚拟DOM更新过程的示例：
// 假设有一个虚拟DOM对象
const oldVnode = {
tag: 'div',
children: [
{ tag: 'span', text: 'Hello' }
]
};
// 假设数据发生变化，需要更新虚拟DOM
const newVnode = {
tag: 'div',
children: [
{ tag: 'span', text: 'Hello, Vue!' }
]
};
// 比较新旧虚拟DOM的差异，并更新真实DOM
patch(oldVnode, newVnode);
在这个示例中，我们首先创建了一个旧的虚拟DOM对象，然后创建了一个新的虚拟DOM对象。接着，我们调用patch
函数来比较新旧虚拟DOM的差异，并更新真实DOM。
渲染函数（Render Function）是Vue.js中用于创建虚拟DOM的一种方式，它是Vue组件的核心。渲染函数允许开发者以编程的方式直接操作虚拟DOM，从而提供更高的灵活性和控制力。
渲染函数是一个函数，它接收一个createElement函数作为参数，并返回一个虚拟DOM节点（VNode）。createElement
函数用于创建虚拟DOM节点，它接受三个参数：
tag：字符串或组件，表示节点的标签或组件。data：对象，包含节点的属性、样式、类名等。children：数组，包含子节点。以下是一个简单的Vue组件，它使用渲染函数来创建一个包含文本的div元素：
Vue.component('my-component', {
render(createElement) {
return createElement('div', 'Hello, Vue!');
}
});
在这个示例中，render函数接收createElement作为参数，并返回一个虚拟DOM节点。这个节点是一个div
元素，包含文本Hello, Vue!。
Vue提供了两种方式来定义组件的渲染逻辑：渲染函数和模板语法。模板语法更加简洁和易于理解，而渲染函数提供了更高的灵活性和控制力。
Vue 3允许开发者创建自定义渲染器，以便在不同的平台和环境中运行Vue。自定义渲染器需要实现一些基本的API，如创建元素、设置属性、挂载子节点等。
Vue 3的渲染器架构包括以下几个部分：
Vue 3提供了以下渲染器API：
render：渲染函数，负责生成虚拟DOM。createRenderer：创建自定义渲染器的函数。createElement：创建虚拟DOM元素的函数。patch：更新虚拟DOM的函数。unmount：卸载虚拟DOM的函数。以下是一个简单的自定义渲染器的示例代码：
import {createRenderer} from 'vue';
const renderer = createRenderer({
createElement(tag) {
return document.createElement(tag);
},
setElementText(el, text) {
el.textContent = text;
},
patchProp(el, key, prevValue, nextValue) {
if (key === 'textContent') {
el.textContent = nextValue;
} else {
el.setAttribute(key, nextValue);
}
},
insert(el, parent, anchor = null) {
parent.insertBefore(el, anchor);
},
createText(text) {
return document.createTextNode(text);
},
setText(el, text) {
el.nodeValue = text;
},
createComment(text) {
return document.createComment(text);
},
setComment(el, text) {
el.nodeValue = text;
},
parentNode(node) {
return node.parentNode;
},
nextSibling(node) {
return node.nextSibling;
},
remove(node) {
const parent = node.parentNode;
if (parent) {
parent.removeChild(node);
}
}
});
export function render(vnode, container) {
renderer.render(vnode, container);
}
通过这个示例，我们可以看到如何使用Vue 3的渲染器API来创建一个简单的自定义渲染器。这个渲染器可以在不同的平台和环境中运行Vue，例如在Node.js中渲染Vue组件。
在Vue 3中，构建一个高级自定义渲染器涉及到实现一系列核心API，如createElement、patchProp、insert、remove
等。以下是详细的步骤和代码示例。
createElementcreateElement函数负责创建新的DOM元素或组件实例。在Web环境中，这通常意味着创建一个HTML元素。
function createElement(type, isSVG, vnode) {
const element = isSVG
? document.createElementNS('http://www.w3.org/2000/svg', type)
: document.createElement(type);
return element;
}
patchProppatchProp函数用于更新元素的属性。这包括设置属性值、绑定事件监听器等。
function patchProp(el, key, prevValue, nextValue) {
if (key === 'class') {
el.className = nextValue || '';
} else if (key === 'style') {
if (nextValue) {
for (let style in nextValue) {
el.style[style] = nextValue[style];
}
}
} else if (/^on[^a-z]/.test(key)) {
const event = key.slice(2).toLowerCase();
if (prevValue) {
el.removeEventListener(event, prevValue);
}
if (nextValue) {
el.addEventListener(event, nextValue);
}
} else {
if (nextValue === null || nextValue === false) {
el.removeAttribute(key);
} else {
el.setAttribute(key, nextValue);
}
}
}
insertinsert函数用于将元素插入到DOM中的指定位置。
function insert(el, parent, anchor = null) {
parent.insertBefore(el, anchor);
}
removeremove函数用于从DOM中移除元素。
function remove(el) {
const parent = el.parentNode;
if (parent) {
parent.removeChild(el);
}
}
createText 和 setText这两个函数用于处理文本节点。
function createText(text) {
return document.createTextNode(text);
}
function setText(el, text) {
el.nodeValue = text;
}
render 函数render函数是Vue组件的核心渲染函数，它使用上述API来渲染组件。
function render(vnode, container) {
if (vnode) {
patch(container._vnode || null, vnode, container);
} else {
if (container._vnode) {
unmount(container._vnode);
}
}
container._vnode = vnode;
}
function patch(n1, n2, container, anchor = null) {
if (n1 && n1.type !== n2.type) {
unmount(n1);
n1 = null;
}
const { type } = n2;
if (typeof type === 'string') {
if (!n1) {
mountElement(n2, container, anchor);
} else {
patchElement(n1, n2);
}
} else if (type === Text) {
if (!n1) {
const el = (n2.el = createText(n2.children));
insert(el, container);
} else {
const el = (n2.el = n1.el);
if (n2.children !== n1.children) {
setText(el, n2.children);
}
}
}
}
function mountElement(vnode, container, anchor) {
const el = (vnode.el = createElement(vnode.type, vnode.props.isSVG));
for (const key in vnode.props) {
if (key !== 'children') {
patchProp(el, key, null, vnode.props[key]);
}
}
if (typeof vnode.children === 'string') {
setText(el, vnode.children);
} else if (Array.isArray(vnode.children)) {
vnode.children.forEach(child => {
patch(null, child, el);
});
}
insert(el, container, anchor);
}
function patchElement(n1, n2) {
const el = (n2.el = n1.el);
const oldProps = n1.props;
const newProps = n2.props;
for (const key in newProps) {
if (newProps[key] !== oldProps[key]) {
patchProp(el, key, oldProps[key], newProps[key]);
}
}
for (const key in oldProps) {
if (!(key in newProps)) {
patchProp(el, key, oldProps[key], null);
}
}
patchChildren(n1, n2, el);
}
function patchChildren(n1, n2, container) {
if (typeof n2.children === 'string') {
if (Array.isArray(n1.children)) {
n1.children.forEach(c => unmount(c));
}
setText(container, n2.children);
} else if (Array.isArray(n2.children)) {
if (Array.isArray(n1.children)) {
// diff算法实现
} else {
setText(container, '');
n2.children.forEach(c => patch(null, c, container));
}
}
}
function unmount(vnode) {
if (vnode.type === Text) {
const el = vnode.el;
remove(el);
} else {
removeChildren(vnode);
}
}
function removeChildren(vnode) {
const el = vnode.el;
for (let i = 0; i < el.childNodes.length; i++) {
unmount(vnode.children[i]);
}
}
在自定义渲染器中，我们需要处理元素的事件监听和属性更新。这通常涉及到添加和移除事件监听器，以及更新元素的属性。
function patchProp(el, key, prevValue, nextValue) {
if (key === 'class') {
el.className = nextValue || '';
} else if (key === 'style') {
if (nextValue) {
for (let style in nextValue) {
el.style[style] = nextValue[style];
}
} else {
el.removeAttribute('style');
}
} else if (/^on[^a-z]/.test(key)) {
const event = key.slice(2).toLowerCase();
if (prevValue) {
el.removeEventListener(event, prevValue);
}
if (nextValue) {
el.addEventListener(event, nextValue);
}
} else {
if (nextValue === null || nextValue === false) {
el.removeAttribute(key);
} else {
el.setAttribute(key, nextValue);
}
}
}
自定义指令允许我们扩展Vue的功能，使其能够处理特定的DOM操作。在自定义渲染器中，我们需要在元素上注册和调用这些指令。
function mountElement(vnode, container, anchor) {
const el = (vnode.el = createElement(vnode.type, vnode.props.isSVG));
for (const key in vnode.props) {
if (key !== 'children' && !/^on[^a-z]/.test(key)) {
patchProp(el, key, null, vnode.props[key]);
}
}
// 处理自定义指令
for (const key in vnode.props) {
if (key.startsWith('v-')) {
const directive = vnode.props[key];
if (typeof directive === 'function') {
directive(el, vnode);
}
}
}
// ... 其他代码
}
插槽允许我们封装可重用的模板，而组件渲染则涉及到递归地渲染组件树。在自定义渲染器中，我们需要处理这些情况。
function patchElement(n1, n2) {
const el = (n2.el = n1.el);
// ... 属性更新代码
if (typeof n2.children === 'function') {
// 处理插槽
const slotContent = n2.children();
patchChildren(n1, slotContent, el);
} else {
// ... 其他代码
}
}
function mountComponent(vnode, container, anchor) {
const component = {
vnode,
render: () => {
const subtree = renderComponent(vnode);
patch(null, subtree, container, anchor);
}
};
vnode.component = component;
component.render();
}
function renderComponent(vnode) {
const { render } = vnode.type;
const subtree = render(vnode.props);
return subtree;
}
通过实现上述API，我们构建了一个基本的自定义渲染器。这个渲染器可以处理基本的DOM操作，如创建元素、更新属性、插入和移除元素。为了构建一个完整的高级自定义渲染器，还需要实现更复杂的逻辑，如处理组件的生命周期、状态管理、异步渲染等。这些高级特性需要深入理解Vue的内部机制和渲染流程。
shouldComponentUpdate或React.memov-once指令来标记静态内容，使其只渲染一次。requestIdleCallback或requestAnimationFrame来实现。passive: true来优化滚动事件的性能。以下是一个简化的批量更新示例，展示了如何在自定义渲染器中实现性能优化：
let isBatchingUpdate = false;
function queueUpdate(fn) {
if (!isBatchingUpdate) {
fn();
} else {
pendingUpdates.push(fn);
}
}
function startBatch() {
isBatchingUpdate = true;
}
function endBatch() {
isBatchingUpdate = false;
while (pendingUpdates.length) {
const fn = pendingUpdates.shift();
fn();
}
}
// 使用示例
startBatch();
updateComponent1();
updateComponent2();
endBatch();
在这个示例中，我们通过startBatch和endBatch来控制批量更新，确保多个更新操作在一次重渲染中完成。
服务端渲染（Server-Side
Rendering，SSR）是一种在服务器上生成HTML内容的技术。当用户请求一个页面时，服务器会生成完整的HTML页面，并将其发送到用户的浏览器。用户浏览器接收到HTML页面后，可以直接显示页面内容，而不需要等待JavaScript执行完成。SSR的主要目的是提高首屏加载速度，改善SEO（搜索引擎优化），以及提供更好的用户体验。
优势：
挑战：
同构应用是指既可以在服务器上运行，也可以在客户端运行的JavaScript应用。同构应用结合了服务端渲染和客户端渲染的优势，可以在服务器上生成HTML内容，同时在客户端进行交互。
同构应用的关键特性包括：
同构应用的优势：
同构应用的挑战：
配置Vue SSR（服务端渲染）通常涉及以下几个关键步骤：
项目设置：
vue-server-renderer。服务器端入口：
entry-server.js，用于创建Vue实例并渲染为字符串。客户端入口：
entry-client.js，用于在客户端激活服务器端渲染的Vue实例。服务器配置：
渲染器创建：
vue-server-renderer的createRenderer方法创建一个渲染器实例。渲染逻辑：
数据预取：
serverPrefetch钩子或其他方法预取所需的数据。状态管理：
错误处理：
日志记录：
构建和部署：
以下是一个简化的Vue SSR配置示例：
// entry-server.js
import { createApp } from './app';
export default context => {
return new Promise((resolve, reject) => {
const { app, router, store } = createApp();
router.push(context.url);
router.onReady(() => {
const matchedComponents = router.getMatchedComponents();
if (!matchedComponents.length) {
return reject({ code: 404 });
}
resolve(app);
}, reject);
});
};
// entry-client.js
import { createApp } from './app';
const { app, router, store } = createApp();
router.onReady(() => {
app.$mount('#app');
});
// server.js (使用Express)
const Vue = require('vue');
const express = require('express');
const renderer = require('vue-server-renderer').createRenderer();
const server = express();
server.get('*', (req, res) => {
const app = new Vue({
data: {
url: req.url
},
template: `<div>访问的 URL 是： {{ url }}</div>`
});
renderer.renderToString(app, (err, html) => {
if (err) {
res.status(500).end('Internal Server Error');
return;
}
res.end(`
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head><title>Hello</title></head>
<body>${html}</body>
</html>
`);
});
});
server.listen(8080);
这个示例展示了如何使用Vue和Express来创建一个简单的SSR应用。在实际项目中，配置会更加复杂，需要考虑路由、状态管理、数据预取、错误处理等多个方面。
在Vue SSR（服务端渲染）中，数据预取和状态管理是确保应用能够正确渲染并保持客户端和服务器端状态一致性的关键步骤。以下是这两个方面的详细解释和实现方法：
数据预取是指在服务器端渲染之前获取所需数据的过程。这通常涉及到API调用或数据库查询。数据预取的目的是确保在渲染Vue组件时，所有必要的数据都已经准备好，从而避免在客户端进行额外的数据请求。
在Vue中，数据预取通常在组件的asyncData方法中完成。这个方法在服务器端渲染期间被调用，并且其返回的Promise会被解析，以便在渲染组件之前获取数据。
export default {
// ...
async asyncData({ store, route }) {
// 获取数据
const data = await fetchDataFromAPI(route.params.id);
// 将数据存储到Vuex store中
store.commit('setData', data);
}
// ...
};
在上面的代码中，asyncData方法接收一个包含store和route的对象作为参数。fetchDataFromAPI
是一个异步函数，用于从API获取数据。获取的数据通过Vuex的commit方法存储到全局状态管理中。
在Vue SSR中，状态管理通常使用Vuex来实现。Vuex是一个专为Vue.js应用程序开发的状态管理模式和库。在服务器端渲染中，确保客户端和服务器端的状态一致性非常重要。
为了实现这一点，需要在服务器端渲染期间创建Vuex store实例，并在渲染完成后将状态序列化，以便在客户端激活时恢复状态。
// store.js
import Vue from 'vue';
import Vuex from 'vuex';
Vue.use(Vuex);
export function createStore() {
return new Vuex.Store({
state: {
// 初始状态
},
mutations: {
// 更新状态的逻辑
},
actions: {
// 异步操作
}
});
}
// entry-server.js
import { createApp } from './app';
import { createStore } from './store';
export default context => {
return new Promise((resolve, reject) => {
const store = createStore();
const { app, router } = createApp({ store });
router.push(context.url);
router.onReady(() => {
const matchedComponents = router.getMatchedComponents();
if (!matchedComponents.length) {
return reject({ code: 404 });
}
// 预取数据
Promise.all(matchedComponents.map(component => {
if (component.asyncData) {
return component.asyncData({
store,
route: router.currentRoute
});
}
})).then(() => {
context.state = store.state;
resolve(app);
}).catch(reject);
}, reject);
});
};
在上面的代码中，createStore函数用于创建Vuex store实例。在entry-server.js
中，我们创建store实例，并在路由准备好后调用组件的asyncData方法来预取数据。预取完成后，我们将store的状态序列化到上下文对象中，以便在客户端恢复状态。
在客户端，我们需要在激活应用之前恢复状态：
// entry-client.js
import { createApp } from './app';
import { createStore } from './store';
const { app, router, store } = createApp();
if (window.__INITIAL_STATE__) {
store.replaceState(window.__INITIAL_STATE__);
}
router.onReady(() => {
app.$mount('#app');
});
在客户端，我们通过检查window.__INITIAL_STATE__来获取服务器端序列化的状态，并在创建store实例后使用replaceState
方法恢复状态。这样，客户端和服务器端的状态就保持了一致性。
在Vue SSR（服务端渲染）中，错误处理和日志记录是确保应用稳定性和可维护性的重要组成部分。以下是如何在Vue
SSR应用中实现错误处理和日志记录的详细说明：
错误处理在Vue SSR中主要涉及两个方面：捕获和处理在服务器端渲染期间发生的错误，以及在客户端激活期间处理错误。
在服务器端，错误通常在渲染过程中被捕获。这可以通过在创建应用实例时使用一个错误处理函数来实现。
// entry-server.js
export default context => {
return new Promise((resolve, reject) => {
const { app, router, store } = createApp(context);
router.push(context.url);
router.onReady(() => {
const matchedComponents = router.getMatchedComponents();
if (!matchedComponents.length) {
return reject({ code: 404 });
}
Promise.all(matchedComponents.map(component => {
if (component.asyncData) {
return component.asyncData({ store, route: router.currentRoute });
}
})).then(() => {
context.state = store.state;
resolve(app);
}).catch(reject);
}, reject);
});
};
在上面的代码中，我们使用Promise和reject函数来捕获和处理错误。如果在预取数据或渲染组件时发生错误，reject
函数会被调用，并将错误传递给调用者。
在客户端，错误处理通常通过Vue的错误捕获钩子来实现。
// main.js
new Vue({
// ...
errorCaptured(err, vm, info) {
// 记录错误信息
logError(err, info);
// 可以在这里添加更多的错误处理逻辑
return false;
},
// ...
}).$mount('#app');
在errorCaptured钩子中，我们可以记录错误信息并执行其他必要的错误处理逻辑。
日志记录是跟踪应用行为和诊断问题的重要手段。在Vue SSR中，日志记录可以通过集成的日志库或自定义日志记录函数来实现。
在服务器端，日志记录通常在应用的入口文件中实现。
// entry-server.js
import logger from './logger'; // 假设有一个日志记录器
export default context => {
return new Promise((resolve, reject) => {
logger.info('Starting server-side rendering');
// ... 渲染逻辑 ...
router.onReady(() => {
// ...
Promise.all(matchedComponents.map(component => {
// ...
})).then(() => {
// ...
logger.info('Server-side rendering completed');
}).catch(err => {
logger.error('Error during server-side rendering', err);
reject(err);
});
}, reject);
});
};
在上面的代码中，我们使用logger对象来记录服务器端渲染的开始和结束，以及在发生错误时记录错误信息。
在客户端，日志记录可以在Vue实例的created或mounted生命周期钩子中实现。
// main.js
new Vue({
// ...
created() {
logger.info('Client-side app initialized');
},
// ...
}).$mount('#app');
在created钩子中，我们记录客户端应用初始化的信息。
通过上述方法，我们可以在Vue SSR应用中有效地实现错误处理和日志记录，从而提高应用的稳定性和可维护性。
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