vue3编译优化之“静态提升”
前言
对于动态节点，vue做的优化是将这些动态节点收集起来，然后当响应式变量修改后进行靶向更新。那么vue对静态节点有没有做什么优化呢？答案是：当然有，对于静态节点会进行“静态提升”。这篇文章我们来看看vue是如何进行静态提升的。
什么是静态提升？
我们先来看一个demo，代码如下：
<template>
<div>
<h1>title</h1>
<p>{{ msg }}</p>
<button @click="handleChange">change msg</button>
</div></template><script setup lang="ts">import { ref } from "vue";const msg = ref("hello");function handleChange() {
msg.value = "world";
}</script>这个demo代码很简单，其中的h1标签就是我们说的静态节点，p标签就是动态节点。点击button按钮会将响应式msg变量的值更新，然后会执行render函数将msg变量的最新值"world"渲染到p标签中。
我们先来看看未开启静态提升之前生成的render函数是什么样的：
由于在vite项目中启动的vue都是开启了静态提升，所以我们需要在 Vue 3 Template Explorer网站中看看未开启静态提升的render函数的样子（网站URL为： https://template-explorer.vuejs.org/ ），如下图将hoistStatic这个选项取消勾选即可：
未开启静态提升生成的render函数如下：
import { createElementVNode as _createElementVNode, toDisplayString as _toDisplayString, openBlock as _openBlock, createElementBlock as _createElementBlock } from "vue"export function render(_ctx, _cache, $props, $setup, $data, $options) { return (_openBlock(), _createElementBlock("template", null, [ _createElementVNode("div", null, [ _createElementVNode("h1", null, "title"), _createElementVNode("p", null, _toDisplayString(_ctx.msg), 1 /* TEXT */), _createElementVNode("button", { onClick: _ctx.handleChange }, "change msg", 8 /* PROPS */, ["onClick"])
])
]))
}每次响应式变量更新后都会执行render函数，每次执行render函数都会执行createElementVNode方法生成h1标签的虚拟DOM。但是我们这个h1标签明明就是一个静态节点，根本就不需要每次执行render函数都去生成一次h1标签的虚拟DOM。
vue3对此做出的优化就是将“执行createElementVNode方法生成h1标签虚拟DOM的代码”提取到render函数外面去，这样就只有初始化的时候才会去生成一次h1标签的虚拟DOM，也就是我们这篇文章中要讲的“静态提升”。开启静态提升后生成的render函数如下：
import { createElementVNode as _createElementVNode, toDisplayString as _toDisplayString, openBlock as _openBlock, createElementBlock as _createElementBlock } from "vue"const _hoisted_1 = /*#__PURE__*/_createElementVNode("h1", null, "title", -1 /* HOISTED */)export function render(_ctx, _cache, $props, $setup, $data, $options) { return (_openBlock(), _createElementBlock("template", null, [ _createElementVNode("div", null, [
_hoisted_1, _createElementVNode("p", null, _toDisplayString(_ctx.msg), 1 /* TEXT */), _createElementVNode("button", { onClick: _cache[0] || (_cache[0] = (...args) => (_ctx.handleChange && _ctx.handleChange(...args)))
}, "change msg")
])
]))
}从上面可以看到生成h1标签虚拟DOM的createElementVNode函数被提取到render函数外面去执行了，只有初始化时才会执行一次将生成的虚拟DOM赋值给_hoisted_1变量。在render函数中直接使用_hoisted_1变量即可，无需每次执行render函数都去生成h1标签的虚拟DOM，这就是我们这篇文章中要讲的“静态提升”。
我们接下来还是一样的套路通过debug的方式来带你搞清楚vue是如何实现静态提升的，注：本文使用的vue版本为3.4.19
如何实现静态提升
实现静态提升主要分为两个阶段：
transform阶段遍历AST抽象语法树，将静态节点找出来进行标记和处理，然后将这些静态节点塞到根节点的hoists数组中。generate阶段遍历上一步在根节点存的hoists数组，在render函数外去生成存储静态节点虚拟DOM的_hoisted_x变量。然后在render函数中使用这些_hoisted_x变量表示这些静态节点。
transform阶段
在我们这个场景中transform函数简化后的代码如下：
function transform(root, options) { // ...省略
if (options.hoistStatic) {
hoistStatic(root, context);
}
root.hoists = context.hoists;
}从上面可以看到实现静态提升是执行了hoistStatic函数，我们给hoistStatic函数打个断点。让代码走进去看看hoistStatic函数是什么样的，在我们这个场景中简化后的代码如下：
function hoistStatic(root, context) { walk(root, context, true);
}从上面可以看到这里依然不是具体实现的地方，接着将断点走进walk函数。在我们这个场景中简化后的代码如下：
function walk(node, context, doNotHoistNode = false) { const { children } = node; for (let i = 0; i < children.length; i++) { const child = children[i]; if (
child.type === NodeTypes.ELEMENT &&
child.tagType === ElementTypes.ELEMENT
) { const constantType = doNotHoistNode
? ConstantTypes.NOT_CONSTANT
: getConstantType(child, context); if (constantType > ConstantTypes.NOT_CONSTANT) { if (constantType >= ConstantTypes.CAN_HOIST) {
child.codegenNode.patchFlag = PatchFlags.HOISTED + ` /* HOISTED */`;
child.codegenNode = context.hoist(child.codegenNode); continue;
}
}
} if (child.type === NodeTypes.ELEMENT) {
walk(child, context);
}
}
}我们先在debug终端上面看看传入的第一个参数node是什么样的，如下图：
从上面可以看到此时的node为AST抽象语法树的根节点，树的结构和template中的代码刚好对上。外层是div标签，div标签下面有h1、p、button三个标签。
我们接着来看walk函数，简化后的walk函数只剩下一个for循环遍历node.children。在for循环里面主要有两块if语句：
第一块if语句的作用是实现静态提升
第二块if语句的作用是递归遍历整颗树。
我们来看第一块if语句中的条件，如下：
if ( child.type === NodeTypes.ELEMENT && child.tagType === ElementTypes.ELEMENT)
在将这块if语句之前，我们先来了解一下这里的两个枚举。NodeTypes和ElementTypes
NodeTypes枚举
NodeTypes表示AST抽象语法树中的所有node节点类型，枚举值如下：
enum NodeTypes {
ROOT, // 根节点
ELEMENT, // 元素节点，比如：div元素节点、Child组件节点
TEXT, // 文本节点
COMMENT, // 注释节点
SIMPLE_EXPRESSION, // 简单表达式节点，比如v-if="msg !== 'hello'"中的msg!== 'hello'
INTERPOLATION, // 双大括号节点，比如{{msg}}
ATTRIBUTE, // 属性节点，比如 title="我是title"
DIRECTIVE, // 指令节点，比如 v-if=""
// ...省略
}看到这里有的小伙伴可能有疑问了，为什么AST抽象语法树中有这么多种节点类型呢？
我们来看一个例子你就明白了，如下：
<div v-if="msg !== 'hello'" title="我是title">msg为 {{ msg }}</div>上面这段代码转换成AST抽象语法树后会生成很多node节点：
div对应的是ELEMENT元素节点v-if对应的是DIRECTIVE指令节点v-if中的msg !== 'hello'对应的是SIMPLE_EXPRESSION简单表达式节点title对应的是ATTRIBUTE属性节点msg为对应的是ELEMENT元素节点{{ msg }}对应的是INTERPOLATION双大括号节点
ElementTypes枚举
div元素节点、Child组件节点都是NodeTypes.ELEMENT元素节点，那么如何区分是不是组件节点呢？就需要使用ElementTypes枚举来区分了，如下：
enum ElementTypes {
ELEMENT, // html元素
COMPONENT, // 组件
SLOT, // 插槽
TEMPLATE, // 内置template元素}现在来看第一块if条件，你应该很容易看得懂了：
if ( child.type === NodeTypes.ELEMENT && child.tagType === ElementTypes.ELEMENT)
如果当前节点是html元素节点，那么就满足if条件。
当前的node节点是最外层的div节点，当然满足这个if条件。
接着将断点走进if条件内，第一行代码如下：
const constantType = doNotHoistNode ? ConstantTypes.NOT_CONSTANT : getConstantType(child, context);
在搞清楚这行代码之前先来了解一下ConstantTypes枚举
ConstantTypes枚举
我们来看看ConstantTypes枚举，如下：
enum ConstantTypes {
NOT_CONSTANT = 0, // 不是常量
CAN_SKIP_PATCH, // 跳过patch函数
CAN_HOIST, // 可以静态提升
CAN_STRINGIFY, // 可以预字符串化}ConstantTypes枚举的作用就是用来标记静态节点的4种等级状态，高等级的状态拥有低等级状态的所有能力。比如：NOT_CONSTANT：表示当前节点不是静态节点。比如下面这个p标签使用了msg响应式变量：
<p>{{ msg }}</p>const msg = ref("hello");CAN_SKIP_PATCH：表示当前节点在重新执行render函数时可以跳过patch函数。比如下面这个p标签虽然使用了变量name，但是name是一个常量值。所以这个p标签其实是一个静态节点，但是由于使用了name变量，所以不能提升到render函数外面去。
<p>{{ name }}</p>
const name = "name";CAN_HOIST：表示当前静态节点可以被静态提升，当然每次执行render函数时也无需执行patch函数。demo如下：
<h1>title</h1>
CAN_STRINGIFY：表示当前静态节点可以被预字符串化，下一篇文章会专门讲预字符串化。
从debug终端中可以看到此时doNotHoistNode变量的值为true，所以constantType变量的值为ConstantTypes.NOT_CONSTANT。getConstantType函数的作用是根据当前节点以及其子节点拿到静态节点的constantType。
我们接着来看后面的代码，如下：
if (constantType > ConstantTypes.NOT_CONSTANT) { if (constantType >= ConstantTypes.CAN_HOIST) {
child.codegenNode.patchFlag = PatchFlags.HOISTED + ` /* HOISTED */`;
child.codegenNode = context.hoist(child.codegenNode); continue;
}
}前面我们已经讲过了，当前div节点的constantType的值为ConstantTypes.NOT_CONSTANT，所以这个if语句条件不通过。
我们接着看walk函数中的最后一块代码，如下：
if (child.type === NodeTypes.ELEMENT) { walk(child, context);
}前面我们已经讲过了，当前child节点是div标签，所以当然满足这个if条件。将子节点div作为参数，递归调用walk函数。
我们再次将断点走进walk函数，和上一次执行walk函数不同的是，上一次walk函数的参数为root根节点，这一次参数是div节点。
同样的在walk函数内先使用for循环遍历div节点的子节点，我们先来看第一个子节点h1标签，也就是需要静态提升的节点。很明显h1标签是满足第一个if条件语句的：
if ( child.type === NodeTypes.ELEMENT && child.tagType === ElementTypes.ELEMENT)
在debug终端中来看看h1标签的constantType的值，如下：
从上图中可以看到h1标签的constantType值为3，也就是ConstantTypes.CAN_STRINGIFY。表明h1标签是最高等级的预字符串，当然也能静态提升。
h1标签的constantType当然就能满足下面这个if条件：
if (constantType > ConstantTypes.NOT_CONSTANT) { if (constantType >= ConstantTypes.CAN_HOIST) {
child.codegenNode.patchFlag = PatchFlags.HOISTED + ` /* HOISTED */`;
child.codegenNode = context.hoist(child.codegenNode); continue;
}
}值得一提的是上面代码中的codegenNode属性就是用于生成对应node节点的render函数。
然后以codegenNode属性作为参数执行context.hoist函数，将其返回值赋值给节点的codegenNode属性。如下：
child.codegenNode = context.hoist(child.codegenNode);
上面这行代码的作用其实就是将原本生成render函数的codegenNode属性替换成用于静态提升的codegenNode属性。
context.hoist方法
将断点走进context.hoist方法，简化后的代码如下：
function hoist(exp) {
context.hoists.push(exp); const identifier = createSimpleExpression( `_hoisted_${context.hoists.length}`, false,
exp.loc, ConstantTypes.CAN_HOIST
);
identifier.hoisted = exp; return identifier;
}我们先在debug终端看看传入的codegenNode属性。如下图：
从上图中可以看到此时的codegenNode属性对应的就是h1标签，codegenNode.children对应的就是h1标签的title文本节点。codegenNode属性的作用就是用于生成h1标签的render函数。
在hoist函数中首先执行 context.hoists.push(exp)将h1标签的codegenNode属性push到context.hoists数组中。context.hoists是一个数组，数组中存的是AST抽象语法树中所有需要被静态提升的所有node节点的codegenNode属性。
接着就是执行createSimpleExpression函数生成一个新的codegenNode属性，我们来看传入的第一个参数：
`_hoisted_${context.hoists.length}`由于这里处理的是第一个需要静态提升的静态节点，所以第一个参数的值_hoisted_1。如果处理的是第二个需要静态提升的静态节点，其值为_hoisted_2，依次类推。
接着将断点走进createSimpleExpression函数中，代码如下：
function createSimpleExpression(
content,
isStatic = false,
loc = locStub,
constType = ConstantTypes.NOT_CONSTANT
) { return { type: NodeTypes.SIMPLE_EXPRESSION,
loc,
content,
isStatic,
constType: isStatic ? ConstantTypes.CAN_STRINGIFY : constType,
};
}这个函数的作用很简单，根据传入的内容生成一个简单表达式节点。我们这里传入的内容就是_hoisted_1。
表达式节点我们前面讲过了，比如：v-if="msg !== 'hello'"中的msg!== 'hello'就是一个简单的表达式。
同理上面的_hoisted_1表示的是使用了一个变量名为_hoisted_1的表达式。
我们在debug终端上面看看hoist函数返回值，也就是h1标签新的codegenNode属性。如下图：
此时的codegenNode属性已经变成了一个简单表达式节点，表达式的内容为：_hoisted_1。后续执行generate生成render函数时，在render函数中h1标签就变成了表达式：_hoisted_1。
最后再执行transform函数中的root.hoists = context.hoists，将context上下文中存的hoists属性数组赋值给根节点的hoists属性数组，后面在generate生成render函数时会用。
至此transform阶段已经完成了，主要做了两件事：
将h1静态节点找出来，将该节点生成render函数的
codegenNode属性push到根节点的hoists属性数组中，后面generate生成render函数时会用。将上一步h1静态节点的
codegenNode属性替换为一个简单表达式，表达式为：_hoisted_1。
generate阶段
在generate阶段主要分为两部分：
将原本render函数内调用
createElementVNode生成h1标签虚拟DOM的代码，提到render函数外面去执行，赋值给全局变量_hoisted_1。在render函数内直接使用
_hoisted_1变量即可。
如下图：
生成render函数外面的_hoisted_1变量
经过transform阶段的处理，根节点的hoists属性数组中存了所有需要静态提升的静态节点。我们先来看如何处理这些静态节点，生成h1标签对应的_hoisted_1变量的。代码如下：
genHoists(ast.hoists, context);
将根节点的hoists属性数组传入给genHoists函数，将断点走进genHoists函数，在我们这个场景中简化后的代码如下：
function genHoists(hoists, context) { const { push, newline } = context; newline(); for (let i = 0; i < hoists.length; i++) { const exp = hoists[i]; if (exp) { push(`const _hoisted_${i + 1} = ${``}`); genNode(exp, context); newline();
}
}
}generate部分的代码会在后面文章中逐行分析，这篇文章就不细看到每个函数了。简单解释一下genHoists函数中使用到的那些方法的作用。
context.code属性：此时的render函数字符串，可以在debug终端看一下执行每个函数后render函数字符串是什么样的。newline方法：向当前的render函数字符串中插入换行符。push方法：向当前的render函数字符串中插入字符串code。genNode函数：在transform阶段给会每个node节点生成codegenNode属性，在genNode函数中会使用codegenNode属性生成对应node节点的render函数代码。
在刚刚进入genHoists函数，我们在debug终端使用context.code看看此时的render函数字符串是什么样的，如下图：
从上图中可以看到此时的render函数code字符串只有一行import vue的代码。
然后执行newline方法向render函数code字符串中插入一个换行符。
接着遍历在transform阶段收集的需要静态提升的节点集合，也就是hoists数组。在debug终端来看看这个hoists数组，如下图：
从上图中可以看到在hoists数组中只有一个h1标签需要静态提升。
在for循环中会先执行一句push方法，如下：
push(`const _hoisted_${i + 1} = ${``}`)这行代码的意思是插入一个名为_hoisted_1的const变量，此时该变量的值还是空字符串。在debug终端使用context.code看看执行push方法后的render函数字符串是什么样的，如下图：
从上图中可以看到_hoisted_1全局变量的定义已经生成了，值还没生成。
接着就是执行genNode(exp, context)函数生成_hoisted_1全局变量的值，同理在debug终端看看执行genNode函数后的render函数字符串是什么样的，如下图：
从上面可以看到render函数外面已经定义了一个_hoisted_1变量，变量的值为调用createElementVNode生成h1标签虚拟DOM。
生成render函数中return的内容
在generate中同样也是调用genNode函数生成render函数中return的内容，代码如下：
genNode(ast.codegenNode, context);
这里传入的参数ast.codegenNode是根节点的codegenNode属性，在genNode函数中会从根节点开始递归遍历整颗AST抽象语法树，为每个节点生成自己的createElementVNode函数，执行createElementVNode函数会生成这些节点的虚拟DOM。
我们先来看看传入的第一个参数ast.codegenNode，也就是根节点的codegenNode属性。如下图：
从上图中可以看到静态节点h1标签已经变成了一个名为_hoisted_1的变量，而使用了msg变量的动态节点依然还是p标签。
我们再来看看执行这个genNode函数之前render函数字符串是什么样的，如下图：
从上图中可以看到此时的render函数字符串还没生成return中的内容。
执行genNode函数后，来看看此时的render函数字符串是什么样的，如下图：
从上图中可以看到，在生成的render函数中h1标签静态节点已经变成了_hoisted_1变量，_hoisted_1变量中存的是静态节点h1的虚拟DOM，所以每次页面更新重新执行render函数时就不会每次都去生成一遍静态节点h1的虚拟DOM。
总结
整个静态提升的流程图如下：
整个流程主要分为两个阶段：
在
transform阶段中：将h1静态节点找出来，将静态节点的
codegenNode属性push到根节点的hoists属性数组中。将h1静态节点的
codegenNode属性替换为一个简单表达式节点，表达式为：_hoisted_1。在
generate阶段中：在render函数外面生成一个名为
_hoisted_1的全局变量，这个变量中存的是h1标签的虚拟DOM。在render函数内直接使用
_hoisted_1变量就可以表示这个h1标签。
