从面试题入手,畅谈 Vue 3 性能优化

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所属分类:Web前端
摘要

今年又是一个非常寒冷的冬天,很多公司都开始人员精简。市场从来不缺前端,但对高级前端的需求还是特别强烈的。一些大厂的面试官为了区分候选人对前端领域能力的深度,经常会在面试过程中考察一些前端框架的源码性知识点。Vuejs 作为世界顶尖的框架之一,几乎在所有的面试场景中或多或少都会被提及。


前言

今年又是一个非常寒冷的冬天,很多公司都开始人员精简。市场从来不缺前端,但对高级前端的需求还是特别强烈的。一些大厂的面试官为了区分候选人对前端领域能力的深度,经常会在面试过程中考察一些前端框架的源码性知识点。Vuejs 作为世界顶尖的框架之一,几乎在所有的面试场景中或多或少都会被提及。

笔者之前在蚂蚁集团就职,对于 Vue 3 的考点还是会经常问的。接下来,我将根据多年的面试以及被面试经验,为小伙伴们梳理最近大厂爱问的 Vue 3 问题。然后我们再根据问题举一反三,深入学习 Vue 3 源码知识!

场景一:Vue 3.x 相对于 Vue 2.x 做了那些额外的性能优化?

要理解 Vue 3 的性能优化的核心,就需要了解 Vuejs 的核心设计理念。我们知道 Vuejs 官网上有一句话总结的特别到位:渐进式 JavaScript 框架,易学易用,性能出色,适用于场景丰富的 Web 框架。 其实我们的答案就蕴藏在这句话里。

首先,我们知道当我们浏览 Web 网页时,有两类场景会制约 Web 网页的性能

  1. 网络传输的瓶颈
  2. CPU的瓶颈

所以要回答这个问题,就可以直接从这两方面入手。

网络传输的瓶颈优化

对于前端框架而言,制约网络传输的因素最大的就是代码体积,代码体积越大,传输效率越慢。尤其对于 SPA 单页应用的 CSR(客户端渲染) 而言。一个大体积的框架资源,就意味着用户需要等待白屏的时间越长。而 Vue 3 在减少源码体积方面做的最多的就是通过精细化的 Tree-Shacking 机制来构建 渐进式 代码。

1. /*#__PURE__*/ 标记

我们知道 Tree-Shaking 可以删除一些 DC(dead code) 代码。但是对于一些有副作用的函数代码,却是无法进行很好的识别和删除,举个例子:

foo()  function foo(obj) {   obj?.a } 

上述代码中,foo 函数本身是没有任何意义的,仅仅是对对象 obj 进行了属性 a 的读取操作,但是 Tree-Shaking 是无法删除该函数的,因为上述的属性读取操作可能会产生副作用,因为 obj 可能是一个响应式对象,我们可能对 obj 定了一个 gettergetter 中触发了很多不可预期的操作。

如果我们确认 foo 函数是一个不会有副作用的纯净的函数,那么这个时候 /*#__PURE__*/ 就派上用场了,其作用就是告诉打包器,对于 foo 函数的调用不会产生副作用,你可以放心地对其进行 Tree-Shaking

另外,值得一提的是,在 Vue 3 源码中,包含了大量的 /*#__PURE__*/ 标识符,可见 Vue 3 对源码体积的控制是多么的用心!

2. 特性开关

Vue 3 源码中的 rollup.config.mjs 中有这样一段代码:

{   __FEATURE_OPTIONS_API__: isBundlerESMBuild ? `__VUE_OPTIONS_API__` : true, } 

其中 __FEATURE_OPTIONS_API__ 是一个构建时的环境变量,我们知道 Vue 3 在某些 API 方面是兼容 Vue 3 写法的,比如 Options API。但是如果我们在项目中仅仅使用 Compositon API 而不想使用 Options API 那么我们就可以在项目构建时关闭这个选项,从而减少代码体积。我们看看这个变量在 Vue 3 源码中是如何使用的:

// 兼容 2.x 选项式 API if (__FEATURE_OPTIONS_API__) {   currentInstance = instance   pauseTracking()   applyOptions(instance, Component)   resetTracking()   currentInstance = null } 

用户可以通过设置 __VUE_OPTIONS_API__ 预定义常量的值来控制是否要包含这段代码。通常用户可以使用 webpack.DefinePlugin 插件来实现:

// webpack.DefinePlugin 插件配置 new webpack.DefinePlugin({   __VUE_OPTIONS_API__: JSON.stringify(true) // 开启特性 }) 

除此之外,类似的开发环境会通过 __DEV__ 来输出告警规则,而在生产环境剔除这些告警降低构建后的包体积都是类似的手段:

if (__DEV__) {   console.warn(`value cannot be made reactive: ${String(target)}`) } 

CPU 瓶颈优化

当项目变得庞大、组件数量繁多时,就容易遇到CPU的瓶颈。主流浏览器刷新频率为60Hz,即每(1000ms / 60Hz)16.6ms浏览器刷新一次。

我们知道,JS可以操作DOM,GUI渲染线程JS线程是互斥的。所以JS脚本执行浏览器布局、绘制不能同时执行。

在每16.6ms时间内,需要完成如下工作:

JS脚本执行 -----  样式布局 ----- 样式绘制 

当JS执行时间过长,超出了16.6ms,这次刷新就没有时间执行样式布局样式绘制了,也就出现了丢帧的情况,会发生卡顿。

为了解决庞大元素组件渲染、更新卡顿的问题,Vue 的策略是一方面采用了组件级的细粒度更新,控制更新的影响面:Vue 3 中,每个组件都会生成一个渲染函数,这些渲染函数执行时会进行数据访问,此时这些渲染函数被收集进入副作用函数中,建立数据 -> 副作用的映射关系。当数据变更时,再触发副作用函数的重新执行,即重新渲染。

从面试题入手,畅谈 Vue 3 性能优化

另一方面则在编译器中做了大量的静态优化,得益于这些优化,才让我们可以 易学易用的写出性能出色的 Vue 项目。 下面简单介绍几种编译时优化策略:

1. 靶向更新

假设有以下模板:

<template>   <p>hello world</p>   <p>{{ msg }}</p> </template>> 

其中一个 p 标签的节点是一个静态的节点,第二个 p 标签的节点是一个动态的节点,如果当 msg 的值发生了变化,那么理论上肉眼可见最优的更新方案应该是只做第二个动态节点的 diff 而无需进行第一个 p 标签节点的 diff

上述模版转成 vnode 后的结果大致为:

const vnode = {   type: Symbol(Fragment),   children: [     { type: 'p', children: 'hello world' },     { type: 'p', children: ctx.msg, patchFlag: 1 /* 动态的 text */ },   ],   dynamicChildren: [     { type: 'p', children: ctx.msg, patchFlag: 1 /* 动态的 text */ },   ] } 

此时组件内存在了一个静态的节点 <p>hello world</p>,在传统的 diff 算法里,还是需要对该静态节点进行不必要的 diff

Vue3 则是先通过 patchFlag 来标记动态节点 <p>{{ msg }}</p> 然后配合 dynamicChildren 将动态节点进行收集,从而完成在 diff 阶段只做靶向更新的目的。

2. 静态提升

接下来,我们再来说一下,为什么要做静态提升呢? 如下模板所示:

<div>   <p>text</p> </div> 

在没有被提升的情况下其渲染函数相当于:

import { createElementVNode as _createElementVNode, openBlock as _openBlock, createElementBlock as _createElementBlock } from "vue"  export function render(_ctx, _cache, $props, $setup, $data, $options) {   return (_openBlock(), _createElementBlock("div", null, [     _createElementVNode("p", null, "text")   ])) } 

很明显,p 标签是静态的,它不会改变。但是如上渲染函数的问题也很明显,如果组件内存在动态的内容,当渲染函数重新执行时,即使 p 标签是静态的,那么它对应的 VNode 也会重新创建。

所谓的 “静态提升”,就是将一些静态的节点或属性提升到渲染函数之外。如下面的代码所示:

import { createElementVNode as _createElementVNode, openBlock as _openBlock, createElementBlock as _createElementBlock } from "vue"  const _hoisted_1 = /*#__PURE__*/_createElementVNode("p", null, "text", -1 /* HOISTED */) const _hoisted_2 = [   _hoisted_1 ]  export function render(_ctx, _cache, $props, $setup, $data, $options) {   return (_openBlock(), _createElementBlock("div", null, _hoisted_2)) } 

这就实现了减少 VNode 创建的性能消耗。

而这里的静态提升步骤生成的 hoists,会在 codegenNode 会在生成代码阶段帮助我们生成静态提升的相关代码。

预字符串化

Vue 3 在编译时会进行静态提升节点的 预字符串化。什么是预字符串化呢?一起来看个示例:

<template>   <p></p>   ... 共 20+ 节点   <p></p> </template> 

对于这样有大量静态提升的模版场景,如果不考虑 预字符串化 那么生成的渲染函数将会包含大量的 createElementVNode 函数:假设如上模板中有大量连续的静态的 p 标签,此时渲染函数生成的结果如下:

const _hoisted_1 = /*#__PURE__*/_createElementVNode("p", null, null, -1 /* HOISTED */) // ... const _hoisted_20 = /*#__PURE__*/_createElementVNode("p", null, null, -1 /* HOISTED */) const _hoisted_21 = [   _hoisted_1,   // ...   _hoisted_20, ]  export function render(_ctx, _cache, $props, $setup, $data, $options) {   return (_openBlock(), _createElementBlock("div", null, _hoisted_21)) } 

createElementVNode 大量连续性创建 vnode 也是挺影响性能的,所以可以通过 预字符串化 来一次性创建这些静态节点,采用 与字符串化 后,生成的渲染函数如下:

const _hoisted_1 = /*#__PURE__*/_createStaticVNode("<p></p>...<p></p>", 20) const _hoisted_21 = [   _hoisted_1 ]  export function render(_ctx, _cache, $props, $setup, $data, $options) {   return (_openBlock(), _createElementBlock("div", null, _hoisted_21)) } 

这样一方面降低了 createElementVNode 连续创建带来的性能损耗,也侧面减少了代码体积。

小结

本小节为大家解读了部分 Vue 3 性能优化的设计,更多的内容可以参考作者写的小册:《Vue 3 技术揭秘》

接下来的文章将继续为大家解读 Vue 3 响应式设计原理和异步调度更新策略。

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推广自己的小册

如果你对 Vue 3 感兴趣,想去深耕一下 Vue 3 相关的设计理念,但是直接去啃 Vue 3 源码会非常晦涩难懂,比如一个 baseCreateRenderer 函数就有接近 2000 行代码,可能会让你半途而废。

作者花了 3 个多月的时间呕心沥血的写了一个小册《Vue 3 技术揭秘》将会为您从头到尾的介绍 Vue 3 的优秀设计!

小册一方面会对 Vue 3 核心源码做适量的精简,让你可以只用关注核心逻辑实现;另一方面,也配了大量的插图,一图胜千言,可以更加生动地向你展示源码的运行机制。

本小册主要划分为了 5 大模块 来依次为你揭开 Vue 3 的“神秘面纱”。

  • 模块一:渲染器实现原理。从根组件初始化开始,一步步介绍组件实例化、完整更新、diff 过程等。

  • 模块二:响应式原理。核心介绍 Vue 3 基于 Proxy 实现的响应式原理,深入解读依赖收集过程、响应式触达过程和相关联的 watch、computed、inject/provide 函数实现以及异步批量更新原理。在学习的过程中,你会渐进式体会到与 Vue 2 响应式原理的差异以及异步批量更新的不同之处。

  • 模块三:编译器实现原理。重点讲解模板是如何被一步步编译成渲染函数的,以及在编译时 Vue 3 所做的大量编译时优化的工作。

  • 模块四:内置组件实现原理。主要介绍 Vue 3 几个常用的内置组件:Transition、KeepAlive、Teleport 、Suspense 相关的组件运行机制和实现原理。

  • 模块五:特殊元素&指令。重点分析 v-model 是如何实现双向数据绑定的,以及 slot 插槽是如何实现内容分发的。

为方便你理解,我整理出来了如下的思维导图:

从面试题入手,畅谈 Vue 3 性能优化

相信掌握了本小册这些模块的核心原理之后,你再去阅读 Vue 3 源码或者是解决 Vue 3 的疑难杂症时,会更加得心应手。

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