Vue.js设计与实现-框架设计的核心要素-vue.js设计与实现

1、写在前面

在前面文章中，了解到框架的设计是一种权衡的艺术，是需要宏观把握各方面因素从而尽可能完善。其实，框架设计比想象中的复杂，并不是只有功能实现就完事，需要考虑如何提供给使用者构建产物、如何让其快速定位问题，需要有良好的使用交互体验。

2、提升用户体验

衡量框架是否优秀的重要指标，就是看它的开发体验是否达到预期，需要为用户提供良好直观的交互指引和错误警示，帮助用户快速理解和错误定位。

3、控制代码体积

在进行项目开发中，在实现相同功能代码越简洁、越少，在进行打包压缩体积后，在浏览器渲染加载资源的时间更少，就能够换取提升用户的使用体验。在前面提到要给用户完善丰富的警告信息，那么也就意味着编写更多的代码，这就违背了控制代码体积的初衷。

对此，Vue3框架在设计源码时，采用_DEV_进行判断是否为开发环境，从而让一些代码只在开发时进行调用，也会构建对应的开发资源。在Vue.js中采用的打包工具是rollup，_DEV_ 是使用插件进行预定义的，在进行资源输出时用于区分生产环境还是开发环境。

if(_DEV_ && !res){
  warn(`Failed to mount app: mount target selector "${container}" returned null.`)
}

当在构建生产环境的资源时，_DEV_的值为false，这时候上面的这段代码将永远不会进行执行，这样就成为了dead code，在构建资源时就会被打包工具所移除(Tree-shaking)。

4、Tree-shaking

事实上，在我们实际项目开发中，有些Vue.js内置的组件压根没有用不上，那么在构建生产环境的资源时就不能让它出现，也就是Tree-shaking。Tree-shaking概念是由rollup推广普及的，指的是消除那些永远不会被执行的代码，即排除dead code。

实现Tree-shaking功能，前提是依赖于文件的模块必须是ESM(ES Module)，即文件的静态结构是ESM。

在rollup中Tree-shaking是如何工作的呢?

demo文件结构：

|-- home
|  |__ package.json
|  |__ ping.js
|  |__ chuan.js

安装rollup:

yarn add rollup -D

ping.js和chuan.js文件内容：

// ping.js
export function foo(obj){
    obj && obj.foo
}
export function bar(obj){
    obj && obj.bar
}
export function fun(obj){
    obj && obj.fun
}

注意，我们在chuan.js文件中并没有导入ping.js中的bar函数。

import {foo, fun} from "./ping"
// 告知rollup这是个纯函数，不会产生任何副作用，可以放心tree-shaking
/*#__PURE__*/  foo()
fun()

使用命令进行构建，以chuan.js文件作为打包的入口，输出ESM的文件模块，打包后的输出文件是bundle.js。

npx roolup chuan.js -f esm -o bundle.js

在执行命令打包成功过后，我们可以输出的bundle.js文件中只包含fun函数的相关代码。而bar函数因为入口文件没有导入，不会打包进去，而foo函数前面加了/*#__PURE__*/代码，即告知rollup这是个纯函数，不会产生任何副作用，可以放心tree-shaking。这样，打包后的文件就只剩fun函数了。

//bundle.js
function fun(obj){
    obj && obj.fun;
}
fun();

什么是tree-shaking的副作用呢?

经常提到的副作用其实就是：当调用函数时，会对外部产生影响，在rollup中如果函数调用时产生了副作用，就不能将其移除，因为会潜在的影响其他代码。

打包工具是怎么知道哪些代码可以放心移除呢?

rollup提供/*#__PURE__*/代码，可以告知rollup这是个纯函数，不会产生任何副作用，可以放心tree-shaking。上面代码片段中，在foo函数前添加/*#__PURE__*/，就可以做个标记告知rollup可以对其tree-shaking，打包后的bundle.js文件也对应将代码进行移除。其实/*#__PURE__*/可以用于任何代码，不单单是函数。

在Vue.js框架的源码中，我们可以发现大量的/*#__PURE__*/，但其实这并不会对使用者产生心智负担，因为通常产生副作用的代码都是模块内顶级调用的，而没有被顶级调用的代码是不会产生副作用的。

什么是顶级调用?

fun();//顶级调用
function fun(obj){
    obj && obj.fun;
}
function foo(){
  fun();//函数中调用
}

5、构建产物

Vue.js会不同的环境输出不同的包，vue.global.js用于开发环境，vue.global.prod.js用于生产环境，在构建产物时，会根据不同的需求输出不同的构建产物。

<body>
  <script src="./vue.js"></script>
  <script>
  const {createApp} = Vue;
  //...
  </script>
</body>

首先用户直接可以在html页面中使用script引入框架使用，根据不同需求构建不同产物，需要输出一种IIFE(立即调用的函数表达式)格式的资源。

const Vue = (function(){
  //...
  exports.createApp = createApp;
  //...
  return exports
})()

这样，在使用<script>标签可以直接引入vue.global.js文件后，可以在html文件中进行全局使用了。在使用打包工具rollup时，我们需要配置format:"iife"来允许输出立即执行函数。

//rollup.config.js
const config = {
  input:"input.js",
  output:{
    file:"output.js",
    format:"iife"//指定模块形式
  }
}
export default config

时至今日，主流浏览器不仅支持在<script>标签引用IIFE格式的资源，还能够直接引入ESM格式的资源，通过rollup配置format:"esm"即可输出vue.esm-browser.js文件。

<script type="module" src="./vue.esm-browser.js"></script>

_DEV_根据不同的值构建不同的产物，当_DEV_设置为true时，可用于生产环境从而被Tree-Shaking移除代码。但是，当我们构建提供给打包工具的ESM格式的资源时，不能直接设置_DEV_的值，要使用process.env.NODE_ENV1=="production"进行替换。在带有-bundler后缀的资源文件会变成：

if(process.env.NODE_ENV1=="production"){
  warn(`useCssModule() is not supported in the global build.`)
}

6、特性开关

在设计框架时会为用户提供诸多特性功能，用户可以根据自己的需要开启或关闭对应的特性。

对于用户关闭的特性，可以使用Tree-Shaking机制将代码从资源中清除。
开关特性可以提升框架的灵活性，可以通过特性开关在框架任意添加新特性，在框架升级时可以开启使用上版本API的支持，从而减少代码打包资源的体积。

在Vue.js3框架设计中，为了减少框架升级对于之前版本的兼容性，为用户提供了__VUE_OPTIONS_API__开关来判断是否要开启对options API的兼容。

7、错误处理

错误处理是框架设计最重要的环节，可以决定用户应用程序的健壮性，降低开发者在处理报错时的心智负担。在utils.js的模块可以导出一个包含foo函数，接收一个回调函数作为参数，调用foo函数时会执行回调函数。

//utils.js
export default {
  foo(fn){
    fn && fn();
  }
}

使用进行开发时，直接导入utils.js文件调用foo函数。

import utils from "utils.js";
utils.foo(()=>{
  //...
})

如果用户提供了回调函数在执行时报错，那么就需要用户不断地使用try...catch...捕获和抛出错误，毫无疑问这会增加用户的心智负担。如果Vue.js框架已经在内部封装了许多try...catch...的错误处理函数callWithErrorHandling，那么用户在使用的时候代码就简洁很多，而且能够为用户提供统一处理的接口。

//utils.js
let handlerError = null;
export default {
  foo(fn){
    callWithErrorHandling(fn)
  },
  //用户可以调用该函数注册统一的错误处理函数
  registerErrorHandling(fn){
    handlError = fn
  }
}
function registerErrorHandling(fn){
  try{
    fn && fn()
  }catch(e){
    //将捕获到的错误抛出给用户进行处理
    handlerError(e)
  }
}

此外，Vue.js提供了registerErrorHandler函数注册错误处理程序，callWithErrorHandling函数捕获错误后会抛出给用户注册的错误处理程序。

import utils from "utils.js";
//注册错误处理程序
utils.registerErrorHandler(e=>{
  console.log(e)
})
utils.foo(()=>{//...})
utils.bar(()=>{//...})

此时用户的代码非常简洁健壮，错误的处理能力就完全由用户控制，也可以在Vue.js文件中注册统一的错误处理函数。

import App from "App.vue"
const app = createApp(App);
app.config.errHandler = ()=>{
  //错误处理程序
}

8、写在最后

在本文中主要介绍了开发体验、tree-shaking以及错误处理等对框架设计的重要性，提供良好的警告信息可以有助于开发者快速定位问题，框架提供错误处理API能够提升用户应用程序的健壮性。tree-shaking可以用于打包文件的时候移除dead code，根据不同的环境构建不同的资源产物，从而减少代码打包的体积。此外还给用户提供了各种特性开关，__VUE_OPTIONS_API__可以用于设置Vue.js3对于option API的兼容性。