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简单、好懂的Svelte实现原理

大家好,我卡颂。

Svelte问世很久了,一直想写一篇好懂的原理分析文章,拖了这么久终于写了。

本文会围绕一张流程图和两个Demo讲解,正确的食用方式是用电脑打开本文,跟着流程图、Demo一边看、一边敲、一边学。

让我么开始吧。

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Demo1

Svelte的实现原理如图:

图中Component是开发者编写的组件,内部虚线部分是由Svelte编译器编译而成的。图中的各个箭头是运行时的工作流程。

首先来看编译时,考虑如下App组件代码:

<h1>{count}</h1> <script>   let count = 0; </script> 复制代码

完整代码见Demo1 repl

浏览器会显示:

这段代码经由编译器编译后产生如下代码,包括三部分:

  • create_fragment方法

  • count的声明语句

  • class App的声明语句

// 省略部分代码… function create_fragment(ctx) {   let h1;   return {     c() {       h1 = element("h1");       h1.textContent = `${count}`;     },     m(target, anchor) {       insert(target, h1, anchor);     },     d(detaching) {       if (detaching) detach(h1);     }   }; } let count = 0; class App extends SvelteComponent {   constructor(options) {     super();     init(this, options, null, create_fragment, safe_not_equal, {});   } } export default App; 复制代码

create_fragment

首先来看create_fragment方法,他是编译器根据AppUI编译而成,提供该组件与浏览器交互的方法,在上述编译结果中,包含3个方法:

  • c,代表create,用于根据模版内容,创建对应DOM Element。例子中创建H1对应DOM Element

h1 = element("h1"); h1.textContent = `${count}`; 复制代码

  • m,代表mount,用于将c创建的DOM Element插入页面,完成组件首次渲染。例子中会将H1插入页面:

insert(target, h1, anchor); 复制代码

insert方法会调用target.insertBefore

 function insert(target, node, anchor) {   target.insertBefore(node, anchor || null); } 复制代码

  • d,代表detach,用于将组件对应DOM Element从页面中移除。例子中会移除H1

if (detaching) detach(h1); 复制代码

detach方法会调用parentNode.removeChild

function detach(node) {   node.parentNode.removeChild(node); } 复制代码

仔细观察流程图,会发现App组件编译的产物没有图中fragment内的p方法。

这是因为App没有变化状态的逻辑,所以相应方法不会出现在编译产物中。

可以发现,create_fragment返回的cm方法用于组件首次渲染。那么是谁调用这些方法呢?

SvelteComponent

每个组件对应一个继承自SvelteComponentclass,实例化时会调用init方法完成组件初始化,create_fragment会在init中调用:

class App extends SvelteComponent {   constructor(options) {     super();     init(this, options, null, create_fragment, safe_not_equal, {});   } } 复制代码

总结一下,流程图中虚线部分在Demo1中的编译结果为:

  • fragment:编译为create_fragment方法的返回值

  • UIcreate_fragment返回值中m方法的执行结果

  • ctx:代表组件的上下文,由于例子中只包含一个不会改变的状态count,所以ctx就是count的声明语句

可以改变状态的Demo

现在修改Demo,增加update方法,为H1绑定点击事件,点击后count改变:

<h1 on:click="{update}">{count}</h1> <script>   let count = 0;   function update() {     count++;   } </script> 复制代码

完整代码见Demo2 repl

编译产物发生变化,ctx的变化如下:

// 从module顶层的声明语句 let count = 0; // 变为instance方法 function instance($$self, $$props, $$invalidate) {   let count = 0;   function update() {     $$invalidate(0, count++, count);   }   return [count, update]; } 复制代码

countmodule顶层的声明语句变为instance方法内的变量。之所以产生如此变化是因为App可以实例化多个:

// 模版中定义3个App <App/> <App/> <App/> // 当count不可变时,页面渲染为:<h1>0</h1> <h1>0</h1> <h1>0</h1> 复制代码

count不可变时,所有App可以复用同一个count。但是当count可变时,根据不同App被点击次数不同,页面可能渲染为:

<h1>0</h1> <h1>3</h1> <h1>1</h1> 复制代码

所以每个App需要有独立的上下文保存count,这就是instance方法的意义。推广来说,Svelte编译器会追踪<script>内所有变量声明:

  • 是否包含改变该变量的语句,比如count++

  • 是否包含重新赋值的语句,比如count = 1

  • 等等情况

一旦发现,就会将该变量提取到instance中,instance执行后的返回值就是组件对应ctx

同时,如果执行如上操作的语句可以通过模版被引用,则该语句会被$$invalidate包裹。

Demo2中,update方法满足:

  • 包含改变count的语句 —— count++

  • 可以通过模版被引用 —— 作为点击回调函数

所以编译后的update内改变count的语句被$$invalidate方法包裹:

// 源代码中的update function update() {   count++; } // 编译后instance中的update function update() {   $$invalidate(0, count++, count); } 复制代码

从流程图可知,$$invalidate方法会执行如下操作:

  • 更新ctx中保存状态的值,比如Demo2count++

  • 标记dirty,即标记App UI中所有和count相关的部分将会发生变化

  • 调度更新,在microtask中调度本次更新,所有在同一个macrotask中执行的$$invalidate都会在该macrotask执行完成后被统一执行,最终会执行组件fragment中的p方法

p方法是Demo2中新的编译产物,除了p之外,create_fragment已有的方法也产生相应变化:

c() {   h1 = element("h1");   // count的值变为从ctx中获取   t = text(/*count*/ ctx[0]); }, m(target, anchor) {   insert(target, h1, anchor);   append(h1, t);   // 事件绑定   dispose = listen(h1, "click", /*update*/ ctx[1]); }, p(ctx, [dirty]) {   // set_data会更新t保存的文本节点   if (dirty & /*count*/ 1) set_data(t, /*count*/ ctx[0]); }, d(detaching) {   if (detaching) detach(h1);   // 事件解绑   dispose(); } 复制代码

p方法会执行$$invalidate中标记为dirty的项对应的更新函数。

Demo2中,App UI中只引用了状态count,所以update方法中只有一个if语句,如果UI中引用了多个状态,则p方法中也会包含多个if语句:

// UI中引用多个状态  <h1 on:click="{count0++}">{count0}</h1> <h1 on:click="{count1++}">{count1}</h1> <h1 on:click="{count2++}">{count2}</h1> 复制代码

对应p方法包含多个if语句:

p(new_ctx, [dirty]) {   ctx = new_ctx;   if (dirty & /*count*/ 1) set_data(t0, /*count*/ ctx[0]);   if (dirty & /*count1*/ 2) set_data(t2, /*count1*/ ctx[1]);   if (dirty & /*count2*/ 4) set_data(t4, /*count2*/ ctx[2]); }, 复制代码

Demo2完整的更新步骤如下:

  1. 点击H1触发回调函数update

  2. update内调用$$invalidate,更新ctx中的count,标记countdirty,调度更新

  3. 执行p方法,进入dirty的项(即count)对应if语句,执行更新对应DOM  Element的方法

总结

Svelte的完整工作流程会复杂的多,但是核心实现便是如此。

我们可以直观的感受到,借由模版语法的约束,经过编译优化,可以直接建立状态与要改变的DOM节点的对应关系

Demo2中,状态count的变化直接对应p方法中一个if语句,使得Svelte执行细粒度的更新时对比使用虚拟DOM的框架更有性能优势。

上述性能分析中第四行select row就是一个细粒度的更新。想比较之下,React(倒数第三列)性能就差很多。


作者:魔术师卡颂
链接:https://juejin.cn/post/7028760010058367012

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