Vue3 模板编译原理（Vue 的编译模块整体逻辑）-原创手记-慕课网

Vue 的编译模块包含 4 个目录：

compiler-core
compiler-dom // 浏览器compiler-sfc // 单文件组件compiler-ssr // 服务端渲染复制代码

其中 compiler-core 模块是 Vue 编译的核心模块，并且是平台无关的。而剩下的三个都是在 compiler-core 的基础上针对不同的平台作了适配处理。

Vue 的编译分为三个阶段，分别是：parse、transform、codegen。

其中 parse 阶段将模板字符串转化为语法抽象树 AST。transform 阶段则是对 AST 进行了一些转换处理。codegen 阶段根据 AST 生成对应的 render 函数字符串。

Parse

Vue 在解析模板字符串时，可分为两种情况：以 < 开头的字符串和不以 < 开头的字符串。

不以 < 开头的字符串有两种情况：它是文本节点或 {{ exp }} 插值表达式。

而以 < 开头的字符串又分为以下几种情况：

元素开始标签 <div>
元素结束标签 </div>
注释节点 
文档声明 <!DOCTYPE html>

用伪代码表示，大概过程如下：

while (s.length) {    if (startsWith(s, '{{')) {        // 如果以 '{{' 开头
        node = parseInterpolation(context, mode)
    } else if (s[0] === '<') {        // 以 < 标签开头
        if (s[1] === '!') {            if (startsWith(s, '<!--')) {                // 注释
                node = parseComment(context)
            } else if (startsWith(s, '<!DOCTYPE')) {                // 文档声明，当成注释处理
                node = parseBogusComment(context)
            }
        } else if (s[1] === '/') {            // 结束标签
            parseTag(context, TagType.End, parent)
        } else if (/[a-z]/i.test(s[1])) {            // 开始标签
            node = parseElement(context, ancestors)
        }
    } else {        // 普通文本节点
        node = parseText(context, mode)
    }
}复制代码

在源码中对应的几个函数分别是：

parseChildren()，主入口。
parseInterpolation()，解析双花插值表达式。
parseComment()，解析注释。
parseBogusComment()，解析文档声明。
parseTag()，解析标签。
parseElement()，解析元素节点，它会在内部执行 parseTag()。
parseText()，解析普通文本。
parseAttribute()，解析属性。

每解析完一个标签、文本、注释等节点时，Vue 就会生成对应的 AST 节点，并且会把已经解析完的字符串给截断。

对字符串进行截断使用的是 advanceBy(context, numberOfCharacters) 函数，context 是字符串的上下文对象，numberOfCharacters 是要截断的字符数。

我们用一个简单的例子来模拟一下截断操作：

<div name="test">
  <p></p></div>复制代码

首先解析 <div，然后执行 advanceBy(context, 4) 进行截断操作（内部执行的是 s = s.slice(4)），变成：

 name="test">  <p></p></div>复制代码

再解析属性，并截断，变成：

  <p></p></div>复制代码

同理，后面的截断情况为：

></p></div>复制代码

</div>复制代码

<!-- 所有字符串已经解析完 -->复制代码

AST 节点

所有的 AST 节点定义都在 compiler-core/ast.ts 文件中，下面是一个元素节点的定义：

export interface BaseElementNode extends Node {  type: NodeTypes.ELEMENT // 类型
  ns: Namespace // 命名空间 默认为 HTML，即 0
  tag: string // 标签名
  tagType: ElementTypes // 元素类型
  isSelfClosing: boolean // 是否是自闭合标签 例如 <br/> <hr/>
  props: Array<AttributeNode | DirectiveNode> // props 属性，包含 HTML 属性和指令
  children: TemplateChildNode[] // 字节点}复制代码

一些简单的要点已经讲完了，下面我们再从一个比较复杂的例子来详细讲解一下 parse 的处理过程。

<div name="test">
  <!-- 这是注释 -->
  <p>{{ test }}</p>
  一个文本节点  <div>good job!</div></div>复制代码

上面的模板字符串假设为 s，第一个字符 s[0] 是 < 开头，那说明它只能是刚才所说的四种情况之一。这时需要再看一下 s[1] 的字符是什么：

如果是 !，则调用字符串原生方法 startsWith() 看看是以 '<!--' 开头还是以 '<!DOCTYPE' 开头。虽然这两者对应的处理函数不一样，但它们最终都是解析为注释节点。
如果是 /，则按结束标签处理。
如果不是 /，则按开始标签处理。

从我们的示例来看，这是一个 <div> 开始标签。

这里还有一点要提一下，Vue 会用一个栈 stack 来保存解析到的元素标签。当它遇到开始标签时，会将这个标签推入栈，遇到结束标签时，将刚才的标签弹出栈。它的作用是保存当前已经解析了，但还没解析完的元素标签。这个栈还有另一个作用，在解析到某个字节点时，通过 stack[stack.length - 1] 可以获取它的父元素。

从我们的示例来看，它的出入栈顺序是这样的：

1. [div] // div 入栈2. [div, p] // p 入栈3. [div] // p 出栈4. [div, div] // div 入栈5. [div] // div 出栈6. [] // 最后一个 div 出栈，模板字符串已解析完，这时栈为空复制代码

接着上文继续分析我们的示例，这时已经知道是 div 标签了，接下来会把已经解析完的 <div 字符串截断，然后解析它的属性。

Vue 的属性有两种情况：

HTML 普通属性
Vue 指令

根据属性的不同生成的节点不同，HTML 普通属性节点 type 为 6，Vue 指令节点 type 为 7。

所有的节点类型值如下：

ROOT,  // 根节点 0ELEMENT, // 元素节点 1TEXT, // 文本节点 2COMMENT, // 注释节点 3SIMPLE_EXPRESSION, // 表达式 4INTERPOLATION, // 双花插值 {{ }} 5ATTRIBUTE, // 属性 6DIRECTIVE, // 指令 7复制代码

属性解析完后，div 开始标签也就解析完了，<div name="test"> 这一行字符串已经被截断。现在剩下的字符串如下：

  <!-- 这是注释 -->
  <p>{{ test }}</p>
  一个文本节点  <div>good job!</div></div>复制代码

注释文本和普通文本节点解析规则都很简单，直接截断，生成节点。注释文本调用 parseComment() 函数处理，文本节点调用 parseText() 处理。

双花插值的字符串处理逻辑稍微复杂点，例如示例中的 {{ test }}：

先将双花括号中的内容提取出来，即 test，再对它执行 trim()，去除空格。
然后会生成两个节点，一个节点是 INTERPOLATION，type 为 5，表示它是双花插值。
第二个节点是它的内容，即 test，它会生成一个 SIMPLE_EXPRESSION 节点，type 为 4。

return {  type: NodeTypes.INTERPOLATION, // 双花插值类型
  content: {    type: NodeTypes.SIMPLE_EXPRESSION,    isStatic: false, // 非静态节点
    isConstant: false,
    content,    loc: getSelection(context, innerStart, innerEnd)
  },  loc: getSelection(context, start)
}复制代码

剩下的字符串解析逻辑和上文的差不多，就不解释了，最后这个示例解析出来的 AST 如下所示：

从 AST 上，我们还能看到某些节点上有一些别的属性：

ns，命名空间，一般为 HTML，值为 0。
loc，它是一个位置信息，表明这个节点在源 HTML 字符串中的位置，包含行，列，偏移量等信息。
{{ test }} 解析出来的节点会有一个 isStatic 属性，值为 false，表示这是一个动态节点。如果是静态节点，则只会生成一次，并且在后面的阶段一直复用同一个，不用进行 diff 比较。

另外还有一个 tagType 属性，它有 4 个值：

export const enum ElementTypes {
  ELEMENT, // 0 元素节点
  COMPONENT, // 1 组件
  SLOT, // 2 插槽
  TEMPLATE // 3 模板}复制代码

主要用于区分上述四种类型节点。

Transform

在 transform 阶段，Vue 会对 AST 进行一些转换操作，主要是根据不同的 AST 节点添加不同的选项参数，这些参数在 codegen 阶段会用到。下面列举一些比较重要的选项：

cacheHandlers

如果 cacheHandlers 的值为 true，则表示开启事件函数缓存。例如 @click="foo" 默认编译为 { onClick: foo }，如果开启了这个选项，则编译为

{ onClick: _cache[0] || (_cache[0] = e => _ctx.foo(e)) }复制代码

hoistStatic

hoistStatic 是一个标识符，表示要不要开启静态节点提升。如果值为 true，静态节点将被提升到 render() 函数外面生成，并被命名为 _hoisted_x 变量。

例如 一个文本节点 生成的代码为 const _hoisted_2 = /*#__PURE__*/_createTextVNode(" 一个文本节点 ")。

下面两张图，前者是 hoistStatic = false，后面是 hoistStatic = true。大家可以在网站上自己试一下。

prefixIdentifiers

这个参数的作用是用于代码生成。例如 {{ foo }} 在 module 模式下生成的代码为 _ctx.foo，而在 function 模式下是 with (this) { ... }。因为在 module 模式下，默认为严格模式，不能使用 with 语句。

PatchFlags

transform 在对 AST 节点进行转换时，会打上 patchflag 参数，这个参数主要用于 diff 比较过程。当 DOM 节点有这个标志并且大于 0，就代表要更新，没有就跳过。

我们来看一下 patchflag 的取值范围：

export const enum PatchFlags {  // 动态文本节点
  TEXT = 1,  // 动态 class
  CLASS = 1 << 1, // 2

  // 动态 style
  STYLE = 1 << 2, // 4

  // 动态属性，但不包含类名和样式
  // 如果是组件，则可以包含类名和样式
  PROPS = 1 << 3, // 8

  // 具有动态 key 属性，当 key 改变时，需要进行完整的 diff 比较。
  FULL_PROPS = 1 << 4, // 16

  // 带有监听事件的节点
  HYDRATE_EVENTS = 1 << 5, // 32

  // 一个不会改变子节点顺序的 fragment
  STABLE_FRAGMENT = 1 << 6, // 64

  // 带有 key 属性的 fragment 或部分子字节有 key
  KEYED_FRAGMENT = 1 << 7, // 128

  // 子节点没有 key 的 fragment
  UNKEYED_FRAGMENT = 1 << 8, // 256

  // 一个节点只会进行非 props 比较
  NEED_PATCH = 1 << 9, // 512

  // 动态 slot
  DYNAMIC_SLOTS = 1 << 10, // 1024

  // 静态节点
  HOISTED = -1,  // 指示在 diff 过程应该要退出优化模式
  BAIL = -2}复制代码

从上述代码可以看出 patchflag 使用一个 11 位的位图来表示不同的值，每个值都有不同的含义。Vue 在 diff 过程会根据不同的 patchflag 使用不同的 patch 方法。

下图是经过 transform 后的 AST：

可以看到 codegenNode、helpers 和 hoists 已经被填充上了相应的值。codegenNode 是生成代码要用到的数据，hoists 存储的是静态节点，helpers 存储的是创建 VNode 的函数名称（其实是 Symbol）。

在正式开始 transform 前，需要创建一个 transformContext，即 transform 上下文。和这三个属性有关的数据和方法如下：

helpers: new Set(),hoists: [],// methodshelper(name) {
  context.helpers.add(name)  return name
},helperString(name) {  return `_${helperNameMap[context.helper(name)]}`},hoist(exp) {
  context.hoists.push(exp)  const identifier = createSimpleExpression(    `_hoisted_${context.hoists.length}`,    false,
    exp.loc,    true
  )
  identifier.hoisted = exp  return identifier
},复制代码

我们来看一下具体的 transform 过程是怎样的，用 <p>{{ test }}</p> 来做示例。

这个节点对应的是 transformElement() 转换函数，由于 p 没有绑定动态属性，没有绑定指令，所以重点不在它，而是在 {{ test }} 上。{{ test }} 是一个双花插值表达式，所以将它的 patchFlag 设为 1（动态文本节点），对应的执行代码是 patchFlag |= 1。然后再执行 createVNodeCall() 函数，它的返回值就是这个节点的 codegenNode 值。

node.codegenNode = createVNodeCall(
    context,
    vnodeTag,
    vnodeProps,
    vnodeChildren,
    vnodePatchFlag,
    vnodeDynamicProps,
    vnodeDirectives,
    !!shouldUseBlock,    false /* disableTracking */,
    node.loc
)复制代码

createVNodeCall() 根据这个节点添加了一个 createVNode Symbol 符号，它放在 helpers 里。其实就是要在代码生成阶段引入的帮助函数。

// createVNodeCall() 内部执行过程，已删除多余的代码context.helper(CREATE_VNODE)return {  type: NodeTypes.VNODE_CALL,
  tag,
  props,
  children,
  patchFlag,
  dynamicProps,
  directives,
  isBlock,
  disableTracking,
  loc
}复制代码

hoists

一个节点是否添加到 hoists 中，主要看它是不是静态节点，并且需要将 hoistStatic 设为 true。

<div name="test"> // 属性静态节点  <!-- 这是注释 -->
  <p>{{ test }}</p>
  一个文本节点 // 静态节点  <div>good job!</div> // 静态节点</div>复制代码

可以看到，上面有三个静态节点，所以 hoists 数组有 3 个值。并且无论静态节点嵌套有多深，都会被提升到 hoists 中。

type 变化

从上图可以看到，最外层的 div 的 type 原来为 1，经过 transform 生成的 codegenNode 中的 type 变成了 13。这个 13 是代码生成对应的类型 VNODE_CALL。另外还有:

// codegenVNODE_CALL, // 13JS_CALL_EXPRESSION, // 14JS_OBJECT_EXPRESSION, // 15JS_PROPERTY, // 16JS_ARRAY_EXPRESSION, // 17JS_FUNCTION_EXPRESSION, // 18JS_CONDITIONAL_EXPRESSION, // 19JS_CACHE_EXPRESSION, // 20复制代码

刚才提到的例子 {{ test }}，它的 codegenNode 就是通过调用 createVNodeCall() 生成的：

return {  type: NodeTypes.VNODE_CALL,
  tag,
  props,
  children,
  patchFlag,
  dynamicProps,
  directives,
  isBlock,
  disableTracking,
  loc
}复制代码

可以从上述代码看到，type 被设置为 NodeTypes.VNODE_CALL，即 13。

每个不同的节点都由不同的 transform 函数来处理，由于篇幅有限，具体代码请自行查阅。

Codegen

代码生成阶段最后生成了一个字符串，我们把字符串的双引号去掉，看一下具体的内容是什么：

const _Vue = Vueconst { createVNode: _createVNode, createCommentVNode: _createCommentVNode, createTextVNode: _createTextVNode } = _Vueconst _hoisted_1 = { name: "test" }const _hoisted_2 = /*#__PURE__*/_createTextVNode(" 一个文本节点 ")const _hoisted_3 = /*#__PURE__*/_createVNode("div", null, "good job!", -1 /* HOISTED */)return function render(_ctx, _cache) {  with (_ctx) {    const { createCommentVNode: _createCommentVNode, toDisplayString: _toDisplayString, createVNode: _createVNode, createTextVNode: _createTextVNode, openBlock: _openBlock, createBlock: _createBlock } = _Vue    return (_openBlock(), _createBlock("div", _hoisted_1, [
      _createCommentVNode(" 这是注释 "),
      _createVNode("p", null, _toDisplayString(test), 1 /* TEXT */),
      _hoisted_2,
      _hoisted_3
    ]))
  }
}复制代码

代码生成模式

可以看到上述代码最后返回一个 render() 函数，作用是生成对应的 VNode。

其实代码生成有两种模式：module 和 function，由标识符 prefixIdentifiers 决定使用哪种模式。

function 模式的特点是：使用 const { helpers... } = Vue 的方式来引入帮助函数，也就是是 createVode() createCommentVNode() 这些函数。向外导出使用 return 返回整个 render() 函数。

module 模式的特点是：使用 es6 模块来导入导出函数，也就是使用 import 和 export。

静态节点

另外还有三个变量是用 _hoisted_ 命名的，后面跟着数字，代表这是第几个静态变量。再看一下 parse 阶段的 HTML 模板字符串：

<div name="test">
  <!-- 这是注释 -->
  <p>{{ test }}</p>
  一个文本节点  <div>good job!</div></div>复制代码

这个示例只有一个动态节点，即 {{ test }}，剩下的全是静态节点。从生成的代码中也可以看出，生成的节点和模板中的代码是一一对应的。静态节点的作用就是只生成一次，以后直接复用。

细心的网友可能发现了 _hoisted_2 和 _hoisted_3 变量中都有一个 /*#__PURE__*/ 注释。

这个注释的作用是表示这个函数是纯函数，没有副作用，主要用于 tree-shaking。压缩工具在打包时会将未被使用的代码直接删除（shaking 摇掉）。

再来看一下生成动态节点 {{ test }} 的代码： _createVNode("p", null, _toDisplayString(test), 1 /* TEXT */)。

其中 _toDisplayString(test) 的内部实现是：

return val == null
    ? ''
    : isObject(val)
      ? JSON.stringify(val, replacer, 2)
      : String(val)复制代码

代码很简单，就是转成字符串输出。

而 _createVNode("p", null, _toDisplayString(test), 1 /* TEXT */) 最后一个参数 1 就是 transform 添加的 patchflag 了。

帮助函数 helpers

在 transform、codegen 这两个阶段，我们都能看到 helpers 的影子，到底 helpers 是干什么用的？

// Name mapping for runtime helpers that need to be imported from 'vue' in// generated code. Make sure these are correctly exported in the runtime!// Using `any` here because TS doesn't allow symbols as index type.export const helperNameMap: any = {
  [FRAGMENT]: `Fragment`,
  [TELEPORT]: `Teleport`,
  [SUSPENSE]: `Suspense`,
  [KEEP_ALIVE]: `KeepAlive`,
  [BASE_TRANSITION]: `BaseTransition`,
  [OPEN_BLOCK]: `openBlock`,
  [CREATE_BLOCK]: `createBlock`,
  [CREATE_VNODE]: `createVNode`,
  [CREATE_COMMENT]: `createCommentVNode`,
  [CREATE_TEXT]: `createTextVNode`,
  [CREATE_STATIC]: `createStaticVNode`,
  [RESOLVE_COMPONENT]: `resolveComponent`,
  [RESOLVE_DYNAMIC_COMPONENT]: `resolveDynamicComponent`,
  [RESOLVE_DIRECTIVE]: `resolveDirective`,
  [WITH_DIRECTIVES]: `withDirectives`,
  [RENDER_LIST]: `renderList`,
  [RENDER_SLOT]: `renderSlot`,
  [CREATE_SLOTS]: `createSlots`,
  [TO_DISPLAY_STRING]: `toDisplayString`,
  [MERGE_PROPS]: `mergeProps`,
  [TO_HANDLERS]: `toHandlers`,
  [CAMELIZE]: `camelize`,
  [CAPITALIZE]: `capitalize`,
  [SET_BLOCK_TRACKING]: `setBlockTracking`,
  [PUSH_SCOPE_ID]: `pushScopeId`,
  [POP_SCOPE_ID]: `popScopeId`,
  [WITH_SCOPE_ID]: `withScopeId`,
  [WITH_CTX]: `withCtx`}export function registerRuntimeHelpers(helpers: any) {  Object.getOwnPropertySymbols(helpers).forEach(s => {
    helperNameMap[s] = helpers[s]
  })
}复制代码

其实帮助函数就是在代码生成时从 Vue 引入的一些函数，以便让程序正常执行，从上面生成的代码中就可以看出来。而 helperNameMap 是默认的映射表名称，这些名称就是要从 Vue 引入的函数名称。

另外，我们还能看到一个注册函数 registerRuntimeHelpers(helpers: any()，它是干什么用的呢？

我们知道编译模块 compiler-core 是平台无关的，而 compiler-dom 是浏览器相关的编译模块。为了能在浏览器正常运行 Vue 程序，就得把浏览器相关的 Vue 数据和函数导入进来。 registerRuntimeHelpers(helpers: any() 正是用来做这件事的，从 compiler-dom 的 runtimeHelpers.ts 文件就能看出来：

registerRuntimeHelpers({
  [V_MODEL_RADIO]: `vModelRadio`,
  [V_MODEL_CHECKBOX]: `vModelCheckbox`,
  [V_MODEL_TEXT]: `vModelText`,
  [V_MODEL_SELECT]: `vModelSelect`,
  [V_MODEL_DYNAMIC]: `vModelDynamic`,
  [V_ON_WITH_MODIFIERS]: `withModifiers`,
  [V_ON_WITH_KEYS]: `withKeys`,
  [V_SHOW]: `vShow`,
  [TRANSITION]: `Transition`,
  [TRANSITION_GROUP]: `TransitionGroup`})复制代码

它运行 registerRuntimeHelpers(helpers: any()，往映射表注入了浏览器相关的部分函数。

helpers 是怎么使用的呢?

在 parse 阶段，解析到不同节点时会生成对应的 type。

在 transform 阶段，会生成一个 helpers，它是一个 set 数据结构。每当它转换 AST 时，都会根据 AST 节点的 type 添加不同的 helper 函数。

例如，假设它现在正在转换的是一个注释节点，它会执行 context.helper(CREATE_COMMENT)，内部实现相当于 helpers.add('createCommentVNode')。然后在 codegen 阶段，遍历 helpers，将程序需要的函数从 Vue 里导入，代码实现如下：

// 这是 module 模式`import { ${ast.helpers
  .map(s => `${helperNameMap[s]} as _${helperNameMap[s]}`)
  .join(', ')} } from ${JSON.stringify(runtimeModuleName)}\n`复制代码

如何生成代码？

从 codegen.ts 文件中，可以看到很多代码生成函数：

generate() // 代码生成入口文件genFunctionExpression() // 生成函数表达式genNode() // 生成 Vnode 节点...复制代码

生成代码则是根据不同的 AST 节点调用不同的代码生成函数，最终将代码字符串拼在一起，输出一个完整的代码字符串。

老规矩，还是看一个例子：

const _hoisted_1 = { name: "test" }const _hoisted_2 = /*#__PURE__*/_createTextVNode(" 一个文本节点 ")const _hoisted_3 = /*#__PURE__*/_createVNode("div", null, "good job!", -1 /* HOISTED */)复制代码

看一下这段代码是怎么生成的，首先执行 genHoists(ast.hoists, context)，将 transform 生成的静态节点数组 hoists 作为第一个参数。genHoists() 内部实现：

hoists.forEach((exp, i) => {    if (exp) {
        push(`const _hoisted_${i + 1} = `);
        genNode(exp, context);
        newline();
    }
})复制代码

从上述代码可以看到，遍历 hoists 数组，调用 genNode(exp, context)。genNode() 根据不同的 type 执行不同的函数。

const _hoisted_1 = { name: "test" }复制代码

这一行代码中的 const _hoisted_1 = 由 genHoists() 生成，{ name: "test" } 由 genObjectExpression() 生成。同理，剩下的两行代码生成过程也是如此，只是最终调用的函数不同。

关于 Vue 编译原理这块的整体逻辑主要分三个部分，也可以说是分三步，这三个部分是有前后关系的：

第一步是将 模板字符串 转换成 element ASTs（解析器）
第二步是对 AST 进行静态节点标记，主要用来做虚拟DOM的渲染优化（优化器）
第三步是使用 element ASTs 生成 render 函数代码字符串（代码生成器）

解析器

解析器主要干的事是将 模板字符串 转换成 element ASTs，例如：

<div>
  <p>{{name}}</p>
</div>

上面这样一个简单的 模板 转换成 element AST 后是这样的：

{
  tag: "div"
  type: 1,
  staticRoot: false,  static: false,
  plain: true,
  parent: undefined,
  attrsList: [],
  attrsMap: {},
  children: [
      {
      tag: "p"
      type: 1,
      staticRoot: false,      static: false,
      plain: true,
      parent: {tag: "div", ...},
      attrsList: [],
      attrsMap: {},
      children: [{
          type: 2,
          text: "{{name}}",          static: false,
          expression: "_s(name)"
      }]
    }
  ]
}

我们先用这个简单的例子来说明这个解析器的内部究竟发生了什么。

这段模板字符串会扔到 while 中去循环，然后 一段一段 的截取，把截取到的 每一小段字符串 进行解析，直到最后截没了，也就解析完了。

上面这个简单的模板截取的过程是这样的：

<div>
  <p>{{name}}</p>
</div>

<p>{{name}}</p>
</div>

<p>{{name}}</p>
</div>

{{name}}</p>
</div>

</p>
</div>

</div>

</div>

那是根据什么截的呢？换句话说截取字符串有什么规则么？

当然有

只要判断模板字符串是不是以 < 开头我们就可以知道我们接下来要截取的这一小段字符串是 标签 还是 文本。

举个?：

<div></div> 这样的一段字符串是以 < 开头的，那么我们通过正则把 <div> 这一部分 match 出来，就可以拿到这样的数据：

{
  tagName: 'div',
  attrs: [],
  unarySlash: '',
  start: 0,
  end: 5}

好奇如何用正则解析出 tagName 和 attrs 等信息的同学可以看下面这个demo代码：

const ncname = '[a-zA-Z_][\\w\\-\\.]*'
const qnameCapture = `((?:${ncname}\\:)?${ncname})`
const startTagOpen = new RegExp(`^<${qnameCapture}`)
const startTagClose = /^\s*(\/?)>/let html = `<div></div>`let index = 0const start = html.match(startTagOpen)

const match = {
  tagName: start[1],
  attrs: [],
  start: 0}
html = html.substring(start[0].length)
index += start[0].lengthlet end, attrwhile (!(end = html.match(startTagClose)) && (attr = html.match(attribute))) {
  html = html.substring(attr[0].length)
  index += attr[0].length
  match.attrs.push(attr)
}if (end) {
  match.unarySlash = end[1]
  html = html.substring(end[0].length)
  index += end[0].length
  match.end = index
}
console.log(match)

Stack

用正则把 开始标签 中包含的数据（attrs, tagName 等）解析出来之后还要做一个很重要的事，就是要维护一个 stack。

那这个 stack 是用来干什么的呢？

这个 stack 是用来记录一个层级关系的，用来记录DOM的深度。

更准确的说，当解析到一个 开始标签 或者 文本，无论是什么， stack 中的最后一项，永远是当前正在被解析的节点的 parentNode 父节点。

通过 stack 解析器就可以把当前解析到的节点 push 到父节点的 children 中。

也可以把当前正在解析的节点的 parent 属性设置为父节点。

事实上也确实是这么做的。

但并不是只要解析到一个标签的开始部分就把当前标签 push 到 stack 中。

因为在 HTML 中有一种 自闭和标签，比如 input。

<input /> 这种 自闭和的标签 是不需要 push 到 stack 中的，因为 input 并不存在子节点。

所以当解析到一个标签的开始时，要判断当前被解析的标签是否是自闭和标签，如果不是自闭和标签才 push 到 stack 中。

if (!unary) {
  currentParent = element
  stack.push(element)
}

现在有了 DOM 的层级关系，也可以解析出DOM的 开始标签，这样每解析一个 开始标签 就生成一个 ASTElement (存储当前标签的attrs，tagName 等信息的object）

并且把当前的 ASTElement push 到 parentNode 的 children 中，同时给当前 ASTElement 的 parent 属性设置为 stack 中的最后一项

currentParent.children.push(element)
element.parent = currentParent

`<` 开头的几种情况

但并不是所有以 < 开头的字符串都是 开始标签，以 < 开头的字符串有以下几种情况：

开始标签 <div>
结束标签 </div>
HTML注释 
Doctype <!DOCTYPE html>
条件注释（Downlevel-revealed conditional comment）

当然我们解析器在解析的过程中遇到的最多的是 开始标签 结束标签 和 注释

截取文本

我们继续上面的例子解析，div 的 开始标签 解析之后剩余的模板字符串是下面的样子：

<p>{{name}}</p>
</div>

这一次我们在解析发现模板字符串不是以 < 开头了。

那么如果模板字符串不是以 < 开头的怎么处理呢？？

其实如果字符串不是以 < 开头可能会出现这么几种情况：

我是text <div></div>

或者：

我是text </p>

不论是哪种情况都会将标签前面的文本部分解析出来，截取这段文本其实并不难，看下面的例子：

// 可以直接将本 demo 放到浏览器 console 中去执行const html = '我是text </p>'let textEnd = html.indexOf('<')
const text = html.substring(0, textEnd)
console.log(text)

当然 vue 对文本的截取不只是这么简单，vue对文本的截取做了很安全的处理，如果 < 是文本的一部分，那上面 DEMO 中截取的内容就不是我们想要的，例如这样的：

a < b </p>

如果是这样的文本，上面的 demo 肯定就挂了，截取出的文本就会遗漏一部分，而 vue 对这部分是进行了处理的，看下面的代码：

let textEnd = html.indexOf('<')let text, rest, nextif (textEnd >= 0) {
  rest = html.slice(textEnd)  // 剩余部分的 HTML 不符合标签的格式那肯定就是文本
  // 并且还是以 < 开头的文本
  while (
    !endTag.test(rest) &&
    !startTagOpen.test(rest) &&
    !comment.test(rest) &&
    !conditionalComment.test(rest)
  ) {    // < in plain text, be forgiving and treat it as text
    next = rest.indexOf('<', 1)    if (next < 0) break
    textEnd += next
    rest = html.slice(textEnd)
  }
  text = html.substring(0, textEnd)
  html = html.substring(0, textEnd)
}

这段代码的逻辑是如果文本截取完之后，剩余的 模板字符串 开头不符合标签的格式规则，那么肯定就是有没截取完的文本

这个时候只需要循环把 textEnd 累加，直到剩余的 模板字符串 符合标签的规则之后在一次性把 text 从 模板字符串 中截取出来就好了。

继续上面的例子，当前剩余的 模板字符串 是这个样子的：

<p>{{name}}</p>
</div>

截取之后剩余的 模板字符串 是这个样子的：

<p>{{name}}</p>
</div>

被截取出来的文本是这样的：

"
 "

截取之后就需要对文本进行解析，不过在解析文本之前需要进行预处理，也就是先简单加工一下文本，vue 是这样做的：

const children = currentParent.children
text = inPre || text.trim()
  ? isTextTag(currentParent) ? text : decodeHTMLCached(text)  // only preserve whitespace if its not right after a starting tag
  : preserveWhitespace && children.length ? ' ' : ''

这段代码的意思是：

如果文本不为空，判断父标签是不是script或style，

如果是则什么都不管，
如果不是需要 decode 一下编码，使用github上的 he 这个类库的 decodeHTML 方法

如果文本为空，判断有没有兄弟节点，也就是 parent.children.length 是不是为 0

如果大于0 返回 ' '
如果为 0 返回 ''

结果发现这一次的 text 正好命中最后的那个 ''，所以这一次就什么都不用做继续下一轮解析就好

继续上面的例子，现在的 模板字符串 变是这个样子：

<p>{{name}}</p>
</div>

接着解析 <p>，解析流程和上面的 <div> 一样就不说了，直接继续：

{{name}}</p>
</div>

通过上面写的文本的截取方式这一次截取出来的文本是这个样子的 "{{name}}"

解析文本

其实解析文本节点并不难，只需要将文本节点 push 到 currentParent.children.push(ast) 就行了。

但是带变量的文本和不带变量的纯文本是不同的处理方式。

带变量的文本是指 Hello {{ name }} 这个 name 就是变量。

不带变量的文本是这样的 Hello Berwin 这种没有访问数据的纯文本。

纯文本比较简单，直接将文本节点的ast push 到 parent 节点的 children 中就行了，例如：

children.push({
  type: 3,
  text: '我是纯文本'
})

而带变量的文本要多一个解析文本变量的操作：

const expression = parseText(text, delimiters) // 对变量解析 {{name}} => _s(name)children.push({
  type: 2,
  expression,
  text
})

上面例子中 "{{name}}" 是一个带变量的文本，经过 parseText 解析后 expression 是 _s(name)，所以最后 push 到 currentParent.children 中的节点是这个样子的：

{
  expression: "_s(name)",
  text: "{{name}}",
  type: 2}

结束标签的处理

现在文本解析完之后，剩余的 模板字符串 变成了这个样子：

</p>
</div>

这一次还是用上面说的办法，html.indexOf('<') === 0，发现是 < 开头的，然后用正则去 match 发现符合 结束标签的格式，把它截取出来。

并且还要做一个处理是用当前标签名在 stack 从后往前找，将找到的 stack 中的位置往后的所有标签全部删除（意思是，已经解析到当前的结束标签，那么它的子集肯定都是解析过的，试想一下当前标签都关闭了，它的子集肯定也都关闭了，所以需要把当前标签位置往后从 stack中都清掉）

结束标签不需要解析，只需要将 stack 中的当前标签删掉就好。

虽然不用解析，但 vue 还是做了一个优化处理，children 中的最后一项如果是空格 " "，则删除最后这一项：

if (lastNode && lastNode.type === 3 && lastNode.text === ' ' && !inPre) {
  element.children.pop()
}

因为最后这一项空格是没有用的，举个例子：

<ul>
  <li></li>
</ul>

上面例子中解析成 element ASTs之后 ul 的结束标签 </ul> 和 li 的结束标签 </li> 之间有一个空格，这个空格也属于文本节点在 ul 的 children 中，这个空格是没有用的，把这个空格删掉每次渲染dom都会少渲染一个文本节点，可以节省一定的性能开销。

现在剩余的 模板字符串 已经不多了，是下面的样子：

</div>

然后解析文本，就是一个其实就是一个空格的文本节点。

然后再一次解析结束标签 </div>

</div>

解析完毕退出 while 循环。

解析完之后拿到的 element ASTs 就是文章开头写的那样。

总结一下

其实这样一个模板解析器的原理不是特别难，主要就是两部分内容，一部分是 截取 字符串，一部分是对截取之后的字符串做 解析

每截取一段标签的开头就 push 到 stack中，解析到标签的结束就 pop 出来，当所有的字符串都截没了也就解析完了。

上文中的例子是比较简单的，不涉及一些循环啊，什么的，注释的处理这些也都没有涉及到，但其实这篇文章中想表达的内容也不是来扣细节的，如果扣细节可能要写一本小书才够，一篇文章的字数可能只够把一个大体的逻辑给大家讲清楚，希望同学们见谅，如果对细节感兴趣可以在下面评论，咱们一起讨论共同学习进步~

优化器

优化器的目标是找出那些静态节点并打上标记，而静态节点指的是 DOM 不需要发生变化的节点，例如：

<p>我是静态节点，我不需要发生变化</p>

标记静态节点有两个好处：

每次重新渲染的时候不需要为静态节点创建新节点
在 Virtual DOM 中 patching 的过程可以被跳过

优化器的实现原理主要分两步：

第一步：用递归的方式将所有节点添加 static 属性，标识是不是静态节点
第二步：标记所有静态根节点

什么是静态根节点？答：子节点全是静态节点的节点就是静态根节点，例如：

<ul>
  <li>我是静态节点，我不需要发生变化</li>
  <li>我是静态节点2，我不需要发生变化</li>
  <li>我是静态节点3，我不需要发生变化</li>
</ul>

ul 就是静态根节点。

如何将所有节点标记 `static` 属性？

vue 判断一个节点是不是静态节点的做法其实并不难：

先根据自身是不是静态节点做一个标记 node.static = isStatic(node)
然后在循环 children，如果 children 中出现了哪怕一个节点不是静态节点，在将当前节点的标记修改成 false： node.static = false。

如何判断一个节点是不是静态节点？

也就是说 isStatic 这个函数是如何判断静态节点的？

function isStatic (node: ASTNode): boolean {  if (node.type === 2) { // expression
    return false
  }  if (node.type === 3) { // text
    return true
  }  return !!(node.pre || (
    !node.hasBindings && // no dynamic bindings
    !node.if && !node.for && // not v-if or v-for or v-else
    !isBuiltInTag(node.tag) && // not a built-in
    isPlatformReservedTag(node.tag) && // not a component
    !isDirectChildOfTemplateFor(node) &&    Object.keys(node).every(isStaticKey)
  ))
}

先解释一下，在上文讲的解析器中将 模板字符串 解析成 AST 的时候，会根据不同的文本类型设置一个 type：

type	说明
1	元素节点
2	带变量的动态文本节点
3	不带变量的纯文本节点

所以上面 isStatic 中的逻辑很明显，如果 type === 2 那肯定不是 静态节点 返回 false，如果 type === 3 那就是静态节点，返回 true。

那如果 type === 1，就有点复杂了，元素节点判断是不是静态节点的条件很多，咱们先一个个看。

首先如果 node.pre 为 true 直接认为当前节点是静态节点。

其次 node.hasBindings 不能为 true。

node.hasBindings 属性是在解析器转换 AST 时设置的，如果当前节点的 attrs 中，有 v-、@、:开头的 attr，就会把 node.hasBindings 设置为 true。

const dirRE = /^v-|^@|^:/if (dirRE.test(attr)) {  // mark element as dynamic
  el.hasBindings = true}

并且元素节点不能有 if 和 for属性。

node.if 和 node.for 也是在解析器转换 AST 时设置的。

在解析的时候发现节点使用了 v-if，就会在解析的时候给当前节点设置一个 if 属性。

就是说元素节点不能使用 v-if v-for v-else 等指令。

并且元素节点不能是 slot 和 component。

并且元素节点不能是组件。

例如：

<List></List>

不能是上面这样的自定义组件

并且元素节点的父级节点不能是带 v-for 的 template。

并且元素节点上不能出现额外的属性。

额外的属性指的是不能出现 type
tag attrsList attrsMap plain parent children attrs staticClass staticStyle 这几个属性之外的其他属性，如果出现其他属性则认为当前节点不是静态节点。

只有符合上面所有条件的节点才会被认为是静态节点。

如何标记所有节点？

上面讲如何判断单个节点是否是静态节点，AST 是一棵树，我们如何把所有的节点都打上标记（static）呢？

还有一个问题是，判断元素节点是不是静态节点不能光看它自身是不是静态节点，如果它的子节点不是静态节点，那就算它自身符合上面讲的静态节点的条件，它也不是静态节点。

所以在 vue 中有这样一行代码：

for (let i = 0, l = node.children.length; i < l; i++) {
  const child = node.children[i]
  markStatic(child)  if (!child.static) {
    node.static = false
  }
}

markStatic 可以给节点标记，规则上面刚讲过，vue.js 通过循环 children 打标记，然后每个不同的子节点又会走相同的逻辑去循环它的 children 这样递归下来所有的节点都会被打上标记。

然后在循环中判断，如果某个子节点不是静态节点，那么讲当前节点的标记改为 false。

这样一圈下来之后 AST 上的所有节点都被准确的打上了标记。

如何标记静态根节点？

标记静态根节点其实也是递归的过程。

vue 中的实现大概是这样的：

function markStaticRoots (node: ASTNode, isInFor: boolean) {  if (node.type === 1) {    // For a node to qualify as a static root, it should have children that
    // are not just static text. Otherwise the cost of hoisting out will
    // outweigh the benefits and it's better off to just always render it fresh.
    if (node.static && node.children.length && !(
      node.children.length === 1 &&
      node.children[0].type === 3
    )) {
      node.staticRoot = true
      return
    } else {
      node.staticRoot = false
    }    if (node.children) {      for (let i = 0, l = node.children.length; i < l; i++) {
        markStaticRoots(node.children[i], isInFor || !!node.for)
      }
    }
  }
}

这段代码其实就一个意思：

当前节点是静态节点，并且有子节点，并且子节点不是单个静态文本节点这种情况会将当前节点标记为根静态节点。

额，，可能有点绕口，重新解释下。

上面我们标记静态节点的时候有一段逻辑是只有所有子节点都是静态节点，当前节点才是真正的静态节点。

所以这里我们如果发现一个节点是静态节点，那就能证明它的所有子节点也都是静态节点，而我们要标记的是静态根节点，所以如果一个静态节点只包含了一个文本节点那就不会被标记为静态根节点。

其实这么做也是为了性能考虑，vue 在注释中也说了，如果把一个只包含静态文本的节点标记为根节点，那么它的成本会超过收益~

总结一下

整体逻辑其实就是递归 AST 这颗树，然后将静态节点和静态根节点找到并打上标记。

代码生成器

代码生成器的作用是使用 element ASTs 生成 render 函数代码字符串。

使用本文开头举的例子中的模板生成后的 AST 来生成 render 后是这样的：

{
  render: `with(this){return _c('div',[_c('p',[_v(_s(name))])])}`
}

格式化后是这样的：

with(this){  return _c(
    'div',
    [
      _c(
        'p',
        [
          _v(_s(name))
        ]
      )
    ]
  )
}

生成后的代码字符串中看到了有几个函数调用 _c，_v，_s。

_c 对应的是 createElement，它的作用是创建一个元素。

第一个参数是一个HTML标签名
第二个参数是元素上使用的属性所对应的数据对象，可选项
第三个参数是 children

例如：

一个简单的模板：

<p title="Berwin" @click="c">1</p>

生成后的代码字符串是：

`with(this){return _c('p',{attrs:{"title":"Berwin"},on:{"click":c}},[_v("1")])}`

格式化后：

with(this){  return _c(
    'p',
    {
      attrs:{"title":"Berwin"},
      on:{"click":c}
    },
    [_v("1")]
  )
}

_v 的意思是创建一个文本节点。

_s 是返回参数中的字符串。

代码生成器的总体逻辑其实就是使用 element ASTs 去递归，然后拼出这样的 _c('div',[_c('p',[_v(_s(name))])]) 字符串。

那如何拼这个字符串呢？？

请看下面的代码：

function genElement (el: ASTElement, state: CodegenState) {
  const data = el.plain ? undefined : genData(el, state)
  const children = el.inlineTemplate ? null : genChildren(el, state, true)    
  let code = `_c('${el.tag}'${
    data ? `,${data}` : '' // data
  }${
    children ? `,${children}` : '' // children
  })`  
  return code
}

因为 _c 的参数需要 tagName、data 和 children。

所以上面这段代码的主要逻辑就是用 genData 和 genChildren 获取 data 和 children，然后拼到 _c 中去，拼完后把拼好的 "_c(tagName, data, children)" 返回。

所以我们现在比较关心的两个问题：

data 如何生成的（genData 的实现逻辑）？
children 如何生成的（genChildren 的实现逻辑）？

我们先看 genData 是怎样的实现逻辑：

function genData (el: ASTElement, state: CodegenState): string {  let data = '{'  // key
  if (el.key) {
    data += `key:${el.key},`
  }  // ref
  if (el.ref) {
    data += `ref:${el.ref},`
  }  if (el.refInFor) {
    data += `refInFor:true,`
  }  // pre
  if (el.pre) {
    data += `pre:true,`
  }  // ... 类似的还有很多种情况
  data = data.replace(/,$/, '') + '}'  return data
}

可以看到，就是根据 AST 上当前节点上都有什么属性，然后针对不同的属性做一些不同的处理，最后拼出一个字符串~

然后我们在看看 genChildren 是怎样的实现的：

function genChildren (
  el: ASTElement,
  state: CodegenState): string | void {
  const children = el.children  if (children.length) {    return `[${children.map(c => genNode(c, state)).join(',')}]`
  }
}

function genNode (node: ASTNode, state: CodegenState): string {  if (node.type === 1) {    return genElement(node, state)
  } if (node.type === 3 && node.isComment) {    return genComment(node)
  } else {    return genText(node)
  }
}

从上面代码中可以看出，生成 children 的过程其实就是循环 AST 中当前节点的 children，然后把每一项在重新按不同的节点类型去执行 genElement genComment genText。如果 genElement 中又有 children 在循环生成，如此反复递归，最后一圈跑完之后能拿到一个完整的 render 函数代码字符串，就是类似下面这个样子。

"_c('div',[_c('p',[_v(_s(name))])])"

最后把生成的 code 装到 with 里。

export function generate (
  ast: ASTElement | void,
  options: CompilerOptions): CodegenResult {
  const state = new CodegenState(options)  // 如果ast为空，则创建一个空div
  const code = ast ? genElement(ast, state) : '_c("div")'  return {
    render: `with(this){return ${code}}`
  }
}

关于代码生成器的部分到这里就说完了，其实源码中远不止这么简单，很多细节我都没有去说，我只说了一个大体的流程，对具体细节感兴趣的同学可以自己去看源码了解详情。

总结

本篇文章我们说了 vue 对模板编译的整体流程分为三个部分：解析器（parser），优化器（optimizer）和代码生成器（code generator）。

解析器（parser）的作用是将 模板字符串 转换成 element ASTs。

优化器（optimizer）的作用是找出那些静态节点和静态根节点并打上标记。

代码生成器（code generator）的作用是使用 element ASTs 生成 render函数代码（generate render function code from element ASTs）。

用一张图来表示：

[图片上传失败...(image-4ad47f-1521111234756)]

解析器（parser）的原理是一小段一小段的去截取字符串，然后维护一个 stack 用来保存DOM深度，每截取到一段标签的开始就 push 到 stack 中，当所有字符串都截取完之后也就解析出了一个完整的 AST。

优化器（optimizer）的原理是用递归的方式将所有节点打标记，表示是否是一个 静态节点，然后再次递归一遍把 静态根节点 也标记出来。

代码生成器（code generator）的原理也是通过递归去拼一个函数执行代码的字符串，递归的过程根据不同的节点类型调用不同的生成方法，如果发现是一颗元素节点就拼一个 _c(tagName, data, children) 的函数调用字符串，然后 data 和 children 也是使用 AST 中的属性去拼字符串。

如果 children 中还有 children 则递归去拼。

最后拼出一个完整的 render 函数代码。