聊聊 Nuxt 开箱即用的特性

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引文

最近公司项目中使用了 Nuxt 框架，进行首屏的服务端渲染，加快了内容的到达时间 (time-to-content)，于是笔者开始了对 Nuxt 的学习和使用。以下是从源码角度对 Nuxt 的一些特性的介绍和分析。

FEATURES

服务端渲染(SSR)

Vue.js 是构建客户端应用程序的框架。默认情况下，可以在浏览器中输出 Vue 组件，进行生成 DOM 和操作 DOM。然而，也可以将同一个组件渲染为服务器端的 HTML 字符串，将它们直接发送到浏览器，最后将这些静态标记"激活"为客户端上完全可交互的应用程序。 ------Vue SSR 指南

官方Vue SSR指南的基本用法章节，给出了 demo 级别的服务端渲染实现，Nuxt 也是基于该章节实现的，大体流程几乎一致。建议先食用官方指南，再看本文定大有裨益。

Nuxt 作为一个服务端渲染框架，了解其服务端渲染的实现原理必然是重中之重，就让我们通过相关源码，看看其具体实现吧!

我们通过 nuxt 启动 Nuxt 项目，其首先会执行 startDev 方法，然后调用_listenDev 方法，获取 Nuxt 配置，调用getNuxt方法实例化 Nuxt。然后执行 nuxt.ready() 方法，生成渲染器。

// @nuxt/server/src/server.js 
async ready () { 
 // Initialize vue-renderer 
 this.serverContext = new ServerContext(this) 
 this.renderer = new VueRenderer(this.serverContext) 
 await this.renderer.ready() 
 
 // Setup nuxt middleware 
 await this.setupMiddleware() 
 
 return this 
} 

在 ready 中会执行 this.setupMiddleware() ,其中会调用nuxtMiddleware 中间件(这里是响应的关键)。

// @nuxt/server/src/middleware/nuxt.js 
export default ({ options, nuxt, renderRoute, resources }) => async function nuxtMiddleware (req, res, next) { 
 const context = getContext(req, res) 
 try { 
   const url = normalizeURL(req.url) 
   res.statusCode = 200 
   const result = await renderRoute(url, context) // 渲染相应路由，后文会展开 
    
   const { 
     html, 
     redirected, 
     preloadFiles 
  } = result // 得到html 
 
   // 设置头部字段 
   res.setHeader('Content-Type', 'text/html; charset=utf-8') 
   res.setHeader('Accept-Ranges', 'none') 
   res.setHeader('Content-Length', Buffer.byteLength(html)) 
   res.end(html, 'utf8') // 做出响应 
   return html 
} catch (err) { 
   if (context && context.redirected) { 
     consola.error(err) 
     return err 
  } 
   next(err) 
} 
} 

nuxtMiddleware 中间件中首先标准化请求的url，设置请求状态码，通过url匹配到相应的路由，渲染出对应的路由组件，设置头部信息，最后做出响应。

renderSSR (renderContext) { 
 // Call renderToString from the bundleRenderer and generate the HTML (will update the renderContext as well) 
 // renderSSR 只是 universal app的渲染方法，Nuxt 也可以进行开发普通的 SPA 项目 
 const renderer = renderContext.modern ? this.renderer.modern : this.renderer.SSR 
 return renderer.render(renderContext) 
} 

其中 renderRoute 方法会调用 @nuxt/vue-render 的renderSSR 进行服务端渲染操作。

// @nuxt/vue-renderer/src/renderers/SSR.js 
async render (renderContext) { 
 // Call Vue renderer renderToString 
 let APP = await this.vueRenderer.renderToString(renderContext) 
 
 let HEAD = '' 
 // ... 此处省略n行HEAD拼接代码，后续 HEAD 管理部分会提及 
    
 // Render with SSR template 
 const html = this.renderTemplate(this.serverContext.resources.SSRTemplate, templateParams) 
 
 return { 
   html, 
   preloadFiles 
} 
} 

而 renderSSR 又会调用 renderer.render 方法，将 url 匹配的路由渲染成字符串，将字符串与模版相结合，得到最终返回给浏览器的html，至此 Nuxt 服务端渲染完成。

最后贴一张盗来的 Nuxt 执行流程图，图画的很棒，流程也很清晰，感谢。

数据拉取(Data Fetching)

在客户端程序(CSR)可以通过在 mounted 钩子中获取数据，但在通用程序(Universal)中则需要使用特定的钩子才能在服务端获取数据。

Nuxt 中主要提供了两种钩子获取数据

• asyncData
  • 只可以在页面级组件中获取，不可以访问 this
  • 通过返回对象保存数据状态或与Vuex配合进行状态保存
• fetch
  • 所有组件中都可以获取，可以访问 this
  • 无需传入 context，传入 context 会 fallback 到老版的 fetch，功能类似于 asyncData

// .nuxt/server.js 
// Components are already resolved by setContext -> getRouteData (app/utils.js) 
const Components = getMatchedComponents(app.context.route) 
  
// 在匹配的路由中，调用 asyncData 和 legacy 版本的 fetch方法 
const asyncDatas = await Promise.all(Components.map((Component) => { 
 const promises = [] 
 
 // 调用 asyncData(context) 
 if (Component.options.asyncData && typeof Component.options.asyncData === 'function') { 
   const promise = promisify(Component.options.asyncData, app.context) 
   promise.then((asyncDataResult) => { 
     SSRContext.asyncData[Component.cid] = asyncDataResult 
     applyAsyncData(Component) 
     return asyncDataResult 
  }) 
   promises.push(promise) 
  } else { 
     promises.push(null) 
  } 
 
   // 调用 legacy 版本的fetch(context) 兼容老版本的 fetch 
   if (Component.options.fetch && Component.options.fetch.length) { 
     promises.push(Component.options.fetch(app.context)) 
  } else { 
   promises.push(null) 
} 
 
 return Promise.all(promises) 
})) 

在生成的 .nuxt/server.js 中，会遍历匹配的组件，查看组件中是否定义了 asyncData 选项以及 legacy 版 fetch ,存在就依次调用，获得 asyncDatas。

// .nuxt/mixins/fetch.server.js  
// nuxt v2.14及之后 
async function serverPrefetch() { 
 // Call and await on $fetch 
 // v2.14 之后推荐的 fetch 
 try { 
   await this.$options.fetch.call(this) 
} catch (err) { 
   if (process.dev) { 
     console.error('Error in fetch():', err) 
  }  
} 
 this.$fetchState.pending = false // 设置fetchState 为 false 
} 

在服务端实例化 vue 实例之后，执行 serverPrefetch，触发 fetch 选项方法，获取数据，数据会作用于生成 html的过程。

HEAD 管理(Meta Tags and SEO)

截至目前，Google 和 Bing 可以很好对同步 JavaScript 应用程序进行索引。但是对于异步获取数据的网站来说，主流的搜索引擎暂时还无法支持，于是造成网站搜索排名靠后，于是希望获得更好的SEO成为众多网站考虑使用SSR框架的原因。

为了获得良好的SEO，那么就需要对HEAD进行精细化的配置和管理。让我们看看其是如何实现的吧～

Nuxt框架借助 vue-meta 库实现全局、单个页面的 meta 标签的自定义。Nuxt 内部的实现也几乎遵循 vue-meta 官方的 SSR meta 管理的流程。具体详情请查看。

// @nuxt/vue-app/template/index.js 
// step1 
Vue.use(Meta, JSON.stringify(vueMetaOptions)) 
 
// @nuxt/vue-app/template/template.js 
// step2 
export default async (SSRContext) => { 
 const _app = new Vue(app) 
 // Add meta infos (used in renderer.js) 
 SSRContext.meta = _app.$meta() 
 return _app 
} 

首先通过Vue插件的形式，注册vue-meta，内部会在Vue的原型上挂载$meta属性。然后将meta添加到服务端渲染上下文中。

async render (renderContext) { 
   // Call Vue renderer renderToString 
   let APP = await this.vueRenderer.renderToString(renderContext) 
   // step3 
   let HEAD = '' 
 
   // Inject head meta 
   // (this is unset when features.meta is false in server template) 
   // 以下就是上文省略的 n 行 HEAD 拼接代码，可以适当忽略 
   // 了解主要过程即可，具体细节按需查看 
   const meta = renderContext.meta && renderContext.meta.inject({ 
     isSSR: renderContext.nuxt.serverRendered, 
     ln: this.options.dev 
  }) 
 
   if (meta) { 
     HEAD += meta.title.text() + meta.meta.text() 
  } 
 
   if (meta) { 
     HEAD += meta.link.text() + 
       meta.style.text() + 
       meta.script.text() + 
       meta.noscript.text() 
  } 
 
   // Check if we need to inject scripts and state 
   const shouldInjectScripts = this.options.render.injectScripts !== false 
 
   // Inject resource hints 
   if (this.options.render.resourceHints && shouldInjectScripts) { 
     HEAD += this.renderResourceHints(renderContext) 
  } 
 
   // Inject styles 
   HEAD += this.renderStyles(renderContext) 
 
 
   // Prepend scripts 
   if (shouldInjectScripts) { 
     APP += this.renderScripts(renderContext) 
  } 
 
   if (meta) { 
     const appendInjectorOptions = { body: true } 
     // Append body scripts 
     APP += meta.meta.text(appendInjectorOptions) 
     APP += meta.link.text(appendInjectorOptions) 
     APP += meta.style.text(appendInjectorOptions) 
     APP += meta.script.text(appendInjectorOptions) 
     APP += meta.noscript.text(appendInjectorOptions) 
  } 
 
   // Template params 
   const templateParams = { 
     HTML_ATTRS: meta ? meta.htmlAttrs.text(renderContext.nuxt.serverRendered /* addSrrAttribute */) : '', 
     HEAD_ATTRS: meta ? meta.headAttrs.text() : '', 
     BODY_ATTRS: meta ? meta.bodyAttrs.text() : '', 
     HEAD, 
     APP, 
     ENV: this.options.env 
  } 
 
   // Render with SSR template 
   // 通过模版和参数 生成html 
   const html = this.renderTemplate(this.serverContext.resources.SSRTemplate, templateParams) 
 
   let preloadFiles 
   if (this.options.render.http2.push) { 
     // 获取需要预加载的文件 
     preloadFiles = this.getPreloadFiles(renderContext) 
  } 
 
   return { 
     html, 
     preloadFiles， 
  } 
} 

最后在响应的 html 中注入 metadata 即可。

文件系统路由(File System Routing)

想必使用过 Nuxt 的同学应该都对其基于文件生成路由的特性，印象深刻。让我从源码角度看看 Nuxt 是如何实现基于 pages 目录(可配置)，自动生成路由的。

首先在启动 Nuxt 项目或者修改文件时，会自动调 generateRoutesAndFiles 方法，生成路由 以及 .nuxt 目录下的文件。

// @nuxt/builder/src/builder.js 
async generateRoutesAndFiles() { 
  ... 
  await Promise.all([ 
    this.resolveLayouts(templateContext), 
    this.resolveRoutes(templateContext), //解析生成路由，需要关注的重点 
    this.resolveStore(templateContext), 
    this.resolveMiddleware(templateContext) 
  ]) 
  ... 
} 

解析路由会存在三种情况：一是修改了默认的 pages 目录名称，且未在 nuxt.config.js 中配置相关目录，二是使用 nuxt 默认的 pages 目录，三是使用调用用户自定义的路由生成方法生成路由。

// @nuxt/builder/src/builder.js 
async resolveRoutes({ templateVars }) { 
  consola.debug('Generating routes...') 
  if (this._defaultPage) { 
    // 在srcDir下未找到pages目录 
  } else if (this._nuxtPage) { 
    // 使用nuxt动态生成路由 
  } else { 
    // 用户提供了自定义方法去生成路由，提供用户自定义路由的能力 
  } 
  // router.extendRoutes method 
  if (typeof this.options.router.extendRoutes === 'function') { 
    const extendedRoutes = await this.options.router.extendRoutes( 
      templateVars.router.routes, 
      resolve 
    ) 
    if (extendedRoutes !== undefined) { 
      templateVars.router.routes = extendedRoutes 
    } 
  } 
} 

除此之外，还可以提供相应的 extendRoutes 方法，在 nuxt 生成路由的基础上添加自定义路由。

export default { 
  router: { 
    extendRoutes(routes, resolve) { 
      // 例如添加 404 页面 
      routes.push({ 
        name: 'custom', 
        path: '*', 
        component: resolve(__dirname, 'pages/404.vue') 
      }) 
    } 
  } 
} 

其中当修改了默认的 pages 目录，导致找不到相关的目录，会使用 @nuxt/vue-app/template/pages/index.vue 文件生成路由。

async resolveRoutes({ templateVars }) { 
  if (this._defaultPage) { 
    // createRoutes 方法根据传参，生成路由。具体算法，不再展开 
    templateVars.router.routes = createRoutes({ 
      files: ['index.vue'], 
      srcDir: this.template.dir + '/pages', // 指向@nuxt/vue-app/template/pages/index.vue 
      routeNameSplitter, // 路由名称分隔符，默认`-` 
      trailingSlash // 尾斜杠 / 
    }) 
  } else if (this._nuxtPage) { 
    const files = {} 
    const ext = new RegExp(`\\.(${this.supportedExtensions.join('|')})$`) 
    for (const page of await this.resolveFiles(this.options.dir.pages)) { 
      const key = page.replace(ext, '') 
      // .vue file takes precedence over other extensions 
      if (/\.vue$/.test(page) || !files[key]) { 
        files[key] = page.replace(/(['"])/g, '\\$1') 
      } 
    } 
    templateVars.router.routes = createRoutes({ 
      files: Object.values(files), 
      srcDir: this.options.srcDir, 
      pagesDir: this.options.dir.pages, 
      routeNameSplitter, 
      supportedExtensions: this.supportedExtensions, 
      trailingSlash 
    }) 
    } else { 
      templateVars.router.routes = await this.options.build.createRoutes(this.options.srcDir) 
    } 
    // router.extendRoutes method 
    if (typeof this.options.router.extendRoutes === 'function') { 
      const extendedRoutes = await this.options.router.extendRoutes( 
        templateVars.router.routes, 
        resolve 
      ) 
      if (extendedRoutes !== undefined) { 
        templateVars.router.routes = extendedRoutes 
      } 
  } 
} 

然后就是调用 createRoutes 方法，生成路由。生成的路由大致长这样，和手动书写的路由文件几乎一致(后续还会进行打包??，懒加载引入路由组件)。

[ 
  { 
    name: 'index', 
    path: '/', 
    chunkName: 'pages/index', 
    component: 'Users/username/projectName/pages/index.vue' 
  }, 
  { 
    name: 'about', 
    path: '/about', 
    chunkName: 'pages/about/index', 
    component: 'Users/username/projectName/pages/about/index.vue' 
  } 
] 

智能预取(Smart Prefetching)

从 Nuxt v2.4.0 开始，当 出现在可视区域后，Nuxt将会预取经过code-splitted的 page 页面的脚本，使得在用户点击之前，该路由指向的地址，就处于 ready 状态，这将极大的提升用户的体验。

相关实现逻辑集中于 .nuxt/components/nuxt-link.client.js 中。

首先 Smart Prefetching 特性的实现依赖于window.IntersectionObserver 这个实验性的 API，如果浏览器不支持该 API，就不会进行组件预取操作。

mounted () { 
  if (this.prefetch && !this.noPrefetch) { 
    this.handleId = requestIdleCallback(this.observe, { timeout: 2e3 }) 
  } 
} 

然后在需要预取的 组件挂载阶段，会调用 requestIdleCallback 方法在浏览器的空闲时段内调用 observe 方法。

const observer = window.IntersectionObserver && new window.IntersectionObserver((entries) => { 
  entries.forEach(({ intersectionRatio, target: link }) => { 
    // 如果intersectionRatio 小于等于0，表示目标不在viewport内 
    if (intersectionRatio <= 0 || !link.__prefetch) { 
      return 
    } 
    // 进行预取数据（其实就是加载组件） 
    link.__prefetch() 
  }) 
}) 

当被监听的元素的可视情况发生改变的时候(且出现在视图内时)，会触发 new window.IntersectionObserver(callback) 的回调，执行真正的预取操作prefetchLink。

prefetchLink () { 
  // 判断网络环境，离线或者2G环境下，不进行预取操作 
  if (!this.canPrefetch()) { 
    return 
  } 
  // 停止监听该元素，提高性能 
  observer.unobserve(this.$el) 
  const Components = this.getPrefetchComponents() 
 
  for (const Component of Components) { 
    // 及时加载组件，使得用户点击时，该组件是一个就绪的状态 
    const componentOrPromise = Component() 
    if (componentOrPromise instanceof Promise) { 
      componentOrPromise.catch(() => {}) 
    Component.__prefetched = true // 已经预取的标志位 
  } 
} 

总结

上文从源码角度介绍了 Nuxt 服务端渲染的实现、服务端数据的获取以及 Nuxt 开箱即用的几个特性：HEAD 管理、基于文件系统的路由和智能预取 code-splitted 的路由。如果希望对 SSR 进行更深入研究，还可以横向学习 React 的 SSR 实现 Next 框架。

希望对您有所帮助，如有纰漏，望请辅正。

参考

为什么使用服务器端渲染 (SSR)?

Nuxt源码精读

Vue Meta

Introducing Smart prefetching

服务端渲染