概览

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Vue.js从出生到进化的演变过程？

  • Vue.js 从 1.x 到 2.0 版本，最大的升级就是引入了虚拟 DOM 的概念，它为后续做服务端渲染以及跨端框架 Weex 提供了基础。
  • Vue.js 2.x 发展了很久，周边的生态设施都已经非常完善了，但是还有一些存在的问题，例如：

1、源码自身的维护性

2、数据量大后带来的渲染和更新的性能问题

3、一些想舍弃但为了兼容一直保留的鸡肋 API 等。

另外，尤小右还希望能给开发人员带来更好的编程体验，比如更好的 TypeScript 支持、更好的逻辑复用实践等，所以他希望能从源码、性能和语法 API 三个大的方面优化框架。

那么接下来，我们就一起来看一下 Vue.js 3.0 具体做了哪些优化?

Vue.js 3.0

源码优化

源码的优化主要体现在使用 monorepo 和 TypeScript 管理和开发源码，这样做的目标是提升自身代码可维护性
1、更好的代码管理方式：monorepo

Vue.js 2.x 的源码托管在 src 目录，然后依据功能拆分出了 compiler（模板编译的相关代码）、core（与平台无关的通用运行时代码）、platforms（平台专有代码）、server（服务端渲染的相关代码）、sfc（.vue 单文件解析相关代码）、shared（共享工具代码） 等目录：

Vue.js 2.x.png

Vue.js 3.0 ，整个源码是通过 monorepo 的方式维护的，根据功能将不同的模块拆分到 packages 目录下面不同的子目录中：每个 package 有各自的 API、类型定义和测试。这样使得模块拆分更细化，职责划分更明确，模块之间的依赖关系也更加明确，开发人员也更容易阅读、理解和更改所有模块源码，提高代码的可维护性.

Vue.js 3.0.png

另外一些 package（比如 reactivity 响应式库）是可以独立于 Vue.js 使用的，这样用户如果只想使用 Vue.js 3.0 的响应式能力，可以单独依赖这个响应式库而不用去依赖整个 Vue.js，减小了引用包的体积大小，而 Vue.js 2 .x 是做不到这一点的。

2、有类型的 JavaScript：TypeScript

① Vue.js 1.0 没有类型语言，是使用JavaScript 开发了整个框架。

但对于复杂的框架项目开发，使用类型语言非常有利于代码的维护，因为它可以在编码期间帮你做类型检查，避免一些因类型问题导致的错误；也可以利于它去定义接口的类型，利于 IDE 对变量类型的推导.

② Vue.js 2.x 采用了Flow

Flow 是 Facebook 出品的 JavaScript 静态类型检查工具，它可以以非常小的成本对已有的 JavaScript 代码迁入，非常灵活，这也是 Vue.js 2.0 当初选型它时一方面的考量。

但是 Flow 对于一些复杂场景类型的检查，支持得并不好。记得在看 Vue.js 2.x 源码的时候，在某行代码的注释中看到了对 Flow 的吐槽，比如在组件更新 props 的地方出现了：

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const propOptions: any = vm.$options.props // wtf flow?

什么意思呢？其实是由于这里 Flow 并没有正确推导出 vm.$options.props 的类型 ，开发人员不得不强制申明 propsOptions 的类型为 any，显得很不合理；另外他也在社区平台吐槽过 Flow 团队的烂尾。

③ Vue.js 3.0 采用 TypeScript 重构了整个项目

TypeScript提供了更好的类型检查，能支持复杂的类型推导；由于源码就使用 TypeScript 编写，也省去了单独维护 d.ts 文件的麻烦；就整个 TypeScript 的生态来看，TypeScript 团队也是越做越好，TypeScript 本身保持着一定频率的迭代和更新，支持的 feature 也越来越多。

源码优化性能优化

1、 源码体积优化

JavaScript 包体积越小，意味着网络传输时间越短，JavaScript 引擎解析包的速度也越快。

Vue.js 3.0 在源码体积的减少方面做了哪些工作呢？

  • 首先，移除一些冷门的 feature（比如 filter、inline-template 等）；

  • 其次，引入 tree-shaking 的技术，减少打包体积。

tree-shaking 依赖 ES2015 模块语法的静态结构（即 import 和 export），通过编译阶段的静态分析，找到没有引入的模块并打上标记。
然后压缩阶段会利用例如 uglify-js、terser 等压缩工具真正地删除这些没有用到的代码。

一个 math 模块定义了 2 个方法 square(x) 和 cube(x) ：

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export function square(x) {

  return x * x

}

export function cube(x) {

  return x * x * x

}

在这个模块外面只引入了 cube 方法：

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import { cube } from './math.js'
// do something with cube

最终 math 模块会被 webpack 打包生成如下代码：
可以看到，未被引入的 square 模块被标记了.

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/* 1 */
/***/ (function(module, __webpack_exports__, __webpack_require__) {
  'use strict';
  /* unused harmony export square */
  /* harmony export (immutable) */ __webpack_exports__['a'] = cube;
  function square(x) {
    return x * x;
  }
  function cube(x) {
    return x * x * x;
  }
});

利用 tree-shaking 技术，如果你在项目中没有引入 Transition、KeepAlive 等组件，那么它们对应的代码就不会打包，这样也就间接达到了减少项目引入的 Vue.js 包体积的目的。

2、 数据劫持优化

Vue.js 区别于 React 的一大特色是它的数据是响应式的，DOM 是数据的一种映射，数据发生变化后可以自动更新 DOM，用户只需要专注于数据的修改，没有其余的心智负担。

在 Vue.js 内部，想实现数据是响应式的，必须劫持数据的访问和更新。具体的数据的劫持和更新流程图如下：

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Vue.js 1.x 和 Vue.js 2.x 内部都是通过 Object.defineProperty 这个 API 去劫持数据的 getter 和 setter，具体是这样的：

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Object.defineProperty(data, 'a',{
  get(){
    // track
  },
  set(){
    // trigger
  }
})

具体可参考博客中的Object.defineProperty 梳理一下留一个缺口！

Vue.js 2.x 中使用的Object.defineProperty这个API的缺陷：

1、Object.defineProperty预先要知道拦截的 key 是什么，所以它并不能检测对象属性的添加和删除: Vue.js 为了解决这个问题提供了 $set 和 $delete 实例方法。
2、由于 Vue.js 无法判断你在运行时到底会访问到哪个属性，所以对于这样一个嵌套层级较深的对象，如果要劫持它内部深层次的对象变化，就需要递归遍历这个对象，执行 Object.defineProperty 把每一层对象数据都变成响应式的。毫无疑问，如果我们定义的响应式数据过于复杂，这就会有相当大的性能负担。

为了解决上述 2 个问题，Vue.js 3.0 使用了 Proxy API 做数据劫持，它的内部是这样的：

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observed = new Proxy(data, {
  get() {
    // track
  },
  set() {
    // trigger
  }
})

Vue.js 3.0 中使用的 Proxy API 做数据劫持 解决了 Vue2.x 中的缺陷：

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observed = new Proxy(data, {
  get() {
    // track
  },
  set() {
    // trigger
  }
})

1、由于它劫持的是整个对象，那么自然对于对象的属性的增加和删除都能检测到。
2、Proxy API 并不能监听到内部深层次的对象变化，因此 Vue.js 3.0 的处理方式是在 getter 中去递归响应式，优点是真正访问到的内部对象才会变成响应式，而不是无脑递归，这样无疑也在很大程度上提升了性能（响应式章节详细介绍它的具体实现原理）。

3、 编译优化

Vue.js 2.x 从 new Vue 开始渲染成 DOM 的流程，如图所示：

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  • 响应式过程就发生在图中的 init 阶段，另外 template compile to render function 的流程是可以借助 vue-loader 在 webpack 编译阶段离线完成，并非一定要在运行时完成。

  • 通过数据劫持和依赖收集，Vue.js 2.x 的数据更新并触发重新渲染的粒度是组件级的：
    截屏2022-08-02 上午10.10.11.png

    虽然 Vue 能保证触发更新的组件最小化，但在单个组件内部依然需要遍历该组件的整个 vnode 树，举个例子，比如我们要更新这个组件：

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<template>
  <div id="content">
    <p class="text">static text</p>
    <p class="text">static text</p>
    <p class="text">{{message}}</p>
    <p class="text">static text</p>
    <p class="text">static text</p>
  </div>
</template>

整个 diff 过程如图所示：

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可以看到，因为这段代码中只有一个动态节点，所以这里有很多 diff 和遍历其实都是不需要的，这就会导致 vnode 的性能跟模版大小正相关，跟动态节点的数量无关，当一些组件的整个模版内只有少量动态节点时，这些遍历都是性能的浪费。
而对于上述例子，理想状态只需要 diff 这个绑定 message 动态节点的 p 标签即可。

Vue.js 3.0的优化

Vue.js 3.0 做到了，它通过编译阶段对静态模板的分析，编译生成了 Block tree。Block tree 是一个将模版基于动态节点指令切割的嵌套区块，每个区块内部的节点结构是固定的，而且每个区块只需要以一个 Array 来追踪自身包含的动态节点。借助 Block tree，Vue.js 将 vnode 更新性能由与模版整体大小相关提升为与动态内容的数量相关（后续的章节会详细分析如何实现）。

  • Vue.js 3.0 在编译阶段还包含了对 Slot 的编译优化
  • 事件侦听函数的缓存优化，并且在运行时重写了 diff 算法。

4、语法 API 优化：Composition API

  1. 优化逻辑组织

在 Vue.js 1.x 和 2.x 版本中，编写组件本质就是在编写一个“包含了描述组件选项的对象”，我们把它称为 Options API。

Options API 的设计是按照 methods、computed、data、props 这些不同的选项分类，当组件小的时候，这种分类方式一目了然；但是在大型组件中，一个组件可能有多个逻辑关注点，当使用 Options API 的时候，每一个关注点都有自己的 Options，如果需要修改一个逻辑点关注点，就需要在单个文件中不断上下切换和寻找。

举一个官方例子 Vue CLI UI file explorer，它是 vue-cli GUI 应用程序中的一个复杂的文件浏览器组件。这个组件需要处理许多不同的逻辑关注点：

  • 跟踪当前文件夹状态并显示其内容

  • 处理文件夹导航（比如打开、关闭、刷新等）

  • 处理新文件夹的创建

  • 切换显示收藏夹

  • 切换显示隐藏文件夹

  • 处理当前工作目录的更改

如果我们按照逻辑关注点做颜色编码，就可以看到当使用 Options API 去编写组件时，这些逻辑关注点是非常分散的：

Vue.js 3.0 提供了一种新的 API：Composition API，它有一个很好的机制去解决这样的问题，就是将某个逻辑关注点相关的代码全都放在一个函数里，这样当需要修改一个功能时，就不再需要在文件中跳来跳去。

通过下图，我们可以很直观地感受到 Composition API 在逻辑组织方面的优势：
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  1. 优化逻辑复用

Vue.js 2.x中mixins的痛点：
Vue.js 2.x 中，我们通常会用 mixins 去复用逻辑, 使用单个 mixin 似乎问题不大，但是当我们一个组件混入大量不同的 mixins 的时候，会存在两个非常明显的问题：命名冲突和数据来源不清晰。

首先每个 mixin 都可以定义自己的 props、data，它们之间是无感的，所以很容易定义相同的变量，导致命名冲突。另外对组件而言，如果模板中使用不在当前组件中定义的变量，那么就会不太容易知道这些变量在哪里定义的，这就是数据来源不清晰。

Vue.js 3.x中mixins的痛点：
Vue.js 3.0 设计的 Composition API，就很好地帮助我们解决了 mixins 的这两个问题。我们来看一下在 Vue.js 3.0 中如何书写这个示例：

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import { ref, onMounted, onUnmounted } from 'vue'
export default function useMousePosition() {
  const x = ref(0)
  const y = ref(0)
  const update = e => {
    x.value = e.pageX
    y.value = e.pageY
  }
  onMounted(() => {
    window.addEventListener('mousemove', update)
  })
  onUnmounted(() => {
    window.removeEventListener('mousemove', update)
  })
  return { x, y }
}

这里我们约定 useMousePosition 这个函数为 hook 函数，然后在组件中使用：

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<template>
  <div>
    Mouse position: x {{ x }} / y {{ y }}
  </div>
</template>
<script>
  import useMousePosition from './mouse'
  export default {
    setup() {
      const { x, y } = useMousePosition()
      return { x, y }
    }
  }
</script>

可以看到，整个数据来源清晰了，即使去编写更多的 hook 函数，也不会出现命名冲突的问题。

  • Composition API 除了在逻辑复用方面有优势，也会有更好的类型支持，因为它们都是一些函数，在调用函数时，自然所有的类型就被推导出来了，不像 Options API 所有的东西使用 this。
  • Composition API 对 tree-shaking 友好，代码也更容易压缩。

⚠️：Composition API 属于 API 的增强，它并不是 Vue.js 3.0 组件开发的范式，如果你的组件足够简单，你还是可以使用 Options API。

5、引入 RFC：使每个版本改动可控

因此在 Vue.js 2.x 版本开发到后期的阶段就启用了 RFC ，它的全称是 Request For Comments，旨在为新功能进入框架提供一个一致且受控的路径。当社区有一些新需求的想法时，它可以提交一个 RFC，然后由社区和 Vue.js 的核心团队一起讨论，如果这个 RFC 最终被通过了，那么它才会被实现。比如 2.6 版本对于 slot 新 API 的改动，就是这条 RFC 里。

到了 Vue.js 3.0 在实现代码前就大规模启用 RFC，来确保他的改动和设计都是经过讨论并确认的，这样可以避免走弯路。Vue.js 3.0 版本有很多重大的改动，每一条改动都会有对应的 RFC，通过阅读这些 RFC，你可以了解每一个 feature 采用或被废弃掉的前因后果。

Vue.js 3.0 目前已被实现并合并的 RFC 都在这里，通过阅读它们，你也可以大致了解 Vue.js 3.0 的一些变化，以及为什么会产生这些变化，帮助你了解它的前因后果。