新知识get,vue3是如何实现在style中使用响应式变量?

前言

vue2的时候想必大家有遇到需要在style模块中访问script模块中的响应式变量,为此我们不得不使用css变量去实现。现在vue3已经内置了这个功能啦,可以在style中使用v-bind指令绑定script模块中的响应式变量,这篇文章我们来讲讲vue是如何实现在style中使用script模块中的响应式变量。注:本文中使用的vue版本为3.4.19

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看个demo

我们来看个简单的demo,index.vue文件代码如下:

<template>
  <div>
    <p>222</p>
    <span class="block">hello world</span>
  </div>
</template>

<script setup lang="ts">
import { ref } from "vue";

const primaryColor = ref("red");
</script>

<style scoped>
.block {
  color: v-bind(primaryColor);
}
</style>

我们在script模块中定义了一个响应式变量primaryColor,并且在style中使用v-bind指令将primaryColor变量绑定到color样式上面。

我们在浏览器的network面板中来看看编译后的js文件,如下图:

从上图中可以看到在network面板中编译后的index.vue文件有两个,并且第二个里面有一些query参数,其中的type=style就表示当前文件的内容对应的是style模块。第一个index.vue对应的是template和script模块中的内容。

我们来看看第一个index.vue,如下图:

从上图中可以看到setup函数是script模块编译后的内容,在setup函数中多了一个_useCssVars函数,从名字你应该猜到了,这个函数的作用是和css变量有关系。别着急,我们接下来会详细去讲_useCssVars函数。

我们再来看看第二个index.vue,如下图:

从上图中可以看到这个index.vue确实对应的是style模块中的内容,并且原本的color: v-bind(primaryColor);已经变成了color: var(--c845efc6-primaryColor);

很明显浏览器是不认识v-bind(primaryColor);指令的,所以经过编译后就变成了浏览器认识的css变量var(--c845efc6-primaryColor);

我们接着在elements面板中来看看此时class值为block的span元素,如下图:

从上图中可以看到color的值为css变量var(--c845efc6-primaryColor),这个我们前面讲过。不同的是这里从父级元素div中继承过来一个--c845efc6-primaryColor: red;

这个就是声明一个名为--c845efc6-primaryColor的css变量,变量的值为red

还记得我们在script模块中定义的响应式变量primaryColor吗?他的值就是red

所以这个span元素最终color渲染出来的值就是red

接下来我们将通过debug的方式带你搞清楚在style中是如何将指令v-bind(primaryColor)编译成css变量var(--c845efc6-primaryColor),以及_useCssVars函数是如何生成声明值为red的css变量--c845efc6-primaryColor

doCompileStyle函数

在前面的文章中我们讲过了style模块实际是由doCompileStyle函数函数处理的,具体如何调用到doCompileStyle函数可以查看我之前的文章: 掉了两根头发后,我悟了!vue3的scoped原来是这样避免样式污染

我们需要给doCompileStyle函数打个断点,doCompileStyle函数的代码位置在:node_modules/@vue/compiler-sfc/dist/compiler-sfc.cjs.js

还是一样的套路启动一个debug终端。这里以vscode举例,打开终端然后点击终端中的+号旁边的下拉箭头,在下拉中点击Javascript Debug Terminal就可以启动一个debug终端。

在debug终端执行yarn dev,在浏览器中打开对应的页面,比如:http://localhost:5173/ 。

此时断点将停留在doCompileStyle函数中,在我们这个场景中doCompileStyle函数简化后的代码如下:

import postcss from "postcss";

function doCompileStyle(options) {
  const {
    filename,
    id,
    postcssOptions,
    postcssPlugins,
  } = options;
  const source = options.source;
  const shortId = id.replace(/^data-v-/, "");

  const plugins = (postcssPlugins || []).slice();
  plugins.unshift(cssVarsPlugin({ id: shortId, isProd }));

  const postCSSOptions = {
    ...postcssOptions,
    to: filename,
    from: filename,
  };
  let result;
  try {
    result = postcss(plugins).process(source, postCSSOptions);
    return result.then((result) => ({
      code: result.css || "",
      // ...省略
    }));
  } catch (e: any) {
    errors.push(e);
  }
}

在前面的文章掉了两根头发后,我悟了!vue3的scoped原来是这样避免样式污染中我们讲过了,这里id的值为使用了scoped后给html增加的自定义属性data-v-x,每个vue文件生成的x都是不一样的。在doCompileStyle函数中使用id.replace方法拿到x赋值给变量shortId

接着就是定义一个plugins插件数组,并且将cssVarsPlugin函数的返回结果push进去。

这里cssVarsPlugin函数就是返回了一个自定义的postcss插件。

最后就是执行result = postcss(plugins).process(source, postCSSOptions)拿到经过postcss转换编译器处理后的css。

可能有的小伙伴对postcss不够熟悉,我们这里来简单介绍一下。

postcss 是 css 的 transpiler(转换编译器,简称转译器),它对于 css 就像 babel 对于 js 一样,能够做 css 代码的分析和转换。同时,它也提供了插件机制来做自定义的转换。

在我们这里主要就是用到了postcss提供的插件机制来完成css scoped的自定义转换,调用postcss的时候我们传入了source,他的值是style模块中的css代码。并且传入的plugins插件数组中有个cssVarsPlugin插件,这个自定义插件就是vue写的用于处理在css中使用v-bind指令。

在执行postcss对css代码进行转换之前我们在debug终端来看看此时的css代码是什么样的,如下图:

从上图中可以看到此时的options.source中还是v-bind(primaryColor)指令。

cssVarsPlugin插件

cssVarsPlugin插件在我们这个场景中简化后的代码如下:

const vBindRE = /v-bind\s*\(/g;
const cssVarsPlugin = (opts) => {
  const { id, isProd } = opts;
  return {
    postcssPlugin: "vue-sfc-vars",
    Declaration(decl) {
      const value = decl.value;
      if (vBindRE.test(value)) {
        vBindRE.lastIndex = 0;
        let transformed = "";
        let lastIndex = 0;
        let match;
        while ((match = vBindRE.exec(value))) {
          const start = match.index + match[0].length;
          const end = lexBinding(value, start);
          if (end !== null) {
            const variable = normalizeExpression(value.slice(start, end));
            transformed +=
              value.slice(lastIndex, match.index) +
              `var(--${genVarName(id, variable, isProd)})`;
            lastIndex = end + 1;
          }
        }
        decl.value = transformed + value.slice(lastIndex);
      }
    },
  };
};

这里的id就是我们在doCompileStyle函数中传过来的shortId,每个vue文件对应的shortId值都是不同的。

这里使用到了Declaration钩子函数,css中每个具体的样式都会触发这个Declaration钩子函数。

Declaration钩子函数打个断点,当post-css处理到color: v-bind(primaryColor);时就会走到这个断点中。如下图:

将字符串v-bind(primaryColor)赋值给变量value,接着执行if (vBindRE.test(value))vBindRE是一个正则表达式,这里的意思是当前css的值是使用了v-bind指令才走到if语句里面。

接着就是执行while ((match = vBindRE.exec(value)))进行正则表达式匹配,如果value的值符合vBindRE正则表达式,也就是value的值是v-bind绑定的,那么就走到while循环里面去。

看到这里有的小伙伴会问了,这里使用if就可以了,为什么还要使用while循环呢?

答案是css的值可能是多个v-bind指令组成的,比如border: v-bind(borderWidth) solid v-bind(primaryColor);。这里的css值就由两个v-bind组成,分别是v-bind(borderWidth)v-bind(primaryColor);

为了处理上面这种多个v-bind指令组成的css值,所以就需要使用while循环搭配exec方法。正则表达式使用了global标志位的时候,js的RegExp 对象是有状态的,它们会将上次成功匹配后的位置记录在 lastIndex 属性中。使用此特性,exec() 可用来对单个字符串中的多次匹配结果进行逐条的遍历。

在debug终端来看看此时的match数组是什么样的,如下图:

从上图中可以看到match[0]的值是正则表达式匹配的字符串,在我们这里匹配的字符串是v-bind(match.index的值为匹配到的字符位于原始字符串的基于 0 的索引值。

看到这里有的小伙伴可能对match.index的值有点不理解,我举个简单的例子你一下就明白了。

还是以v-bind(borderWidth) solid v-bind(primaryColor)为例,这个字符串就是原始字符串,第一次在while循环中正则表达式匹配到第一个bind,此时的match.index的值为0,也就是第一个v在原始字符串的位置。第二次在while循环中会基于第一次的位置接着向后找,会匹配到第二个v-bind指令,此时的match.index的值同样也是基于原始字符串的位置,也就是第二个v-bind中的v的位置,值为26。

在while循环中使用const start = match.index + match[0].lengthstart变量赋值,match.index的值是v-bind中的v的位置。match[0]是正则匹配到的字符串 v-bind(。所以这个start的位置就是v-bind(primaryColor)primaryColor变量的开始位置,也就是p所在的位置。

接着就是执行lexBinding函数拿到v-bind(primaryColor)primaryColor变量的结束位置,赋值给变量end。在我们这个场景中简化后的lexBinding函数代码如下:

function lexBinding(content: string, start: number) {
  for (let i = start; i < content.length; i++) {
    const char = content.charAt(i);
    if (char === `)`) {
      return i;
    }
  }
  return null;
}

简化后的lexBinding函数也很简单,使用for循环遍历v-bind(primaryColor)字符串,如果发现字符串)就说明找到了primaryColor变量的结束位置。

接着来看拿到end变量后的代码,会执行const variable = normalizeExpression(value.slice(start, end))。这里先执行了value.slice(start, end)根据start开始位置和end结束位置提取出v-bind指令绑定的变量,接着normalizeExpression函数对其进行trim去除空格。

在我们这个场景中简化后的normalizeExpression函数代码如下:

function normalizeExpression(exp) {
  exp = exp.trim();
  return exp;
}

将从v-bind指令中提取出来的变量赋值给variable变量,接着执行字符串拼接拿到由v-bind指令转换成的css变量,代码如下:

transformed +=
  value.slice(lastIndex, match.index) +
  `var(--${genVarName(id, variable, isProd)})`;

这里的value是css变量值v-bind(primaryColor),在我们这里lastIndex的值为0,match.index的值也是0,所以value.slice(lastIndex, match.index)拿到的值也是空字符串。

接着来看后面这部分,使用字符串拼接得到:var(--变量)。这个看着就很熟悉了,他就是一个css变量。变量名是调用genVarName函数生成的,genVarName函数代码如下:

import hash from "hash-sum";
function genVarName(id, raw, isProd) {
  if (isProd) {
    return hash(id + raw);
  } else {
    return `${id}-${getEscapedCssVarName(raw)}`;
  }
}

这个id是根据当前vue组件路径生成的,每个vue组件生成的id都不同。这个raw也就是绑定的响应式变量,在这里是primaryColorisProd表示当前是不是生产环境。

如果是生产环境就根据id和变量名使用哈希算法生成一个加密的字符串。

如果是开发环境就使用字符串拼接将id和变量名primaryColor拼接起来得到一个css变量。getEscapedCssVarName函数的代码也很简单,是对变量中的特殊字符进行转义,以便在 CSS 变量名中使用。代码如下:

const cssVarNameEscapeSymbolsRE = /[ !"#$%&'()*+,./:;<=>?@[\\\]^`{|}~]/g;
function getEscapedCssVarName(key: string) {
  return key.replace(cssVarNameEscapeSymbolsRE, (s) => `\\${s}`);
}

这也就是为什么不同组件的primaryColor生成的css变量名称不会冲突的原因了,因为在生成的css变量前面拼接了一个id,每个vue组件生成的id值都不同。

拿到转换成css变量的css值后,并且将其赋值给变量transformed。接着就是执行lastIndex = end + 1,在我们这里lastIndex就指向了字符串的末尾。

最后就是执行decl.value = transformed + value.slice(lastIndex);v-bind指令替换成css变量,由于lastIndex是指向了字符串的末尾,所以value.slice(lastIndex)的值也是一个空字符串。

所以在我们这里实际是执行了decl.value = transformed,执行完这句话后color的值就由v-bind(primaryColor)转换成了var(--c845efc6-primaryColor)

生成useCssVars函数

前面我们讲过了编译后的setup函数中多了一个useCssVars函数,实际在我们的源代码中是没有这个useCssVars函数的。接下来我们来看看编译时处理script模块时是如何生成useCssVars函数的。

在之前的 为什么defineProps宏函数不需要从vue中import导入?文章中我们讲过了vue的script模块中的代码是由compileScript函数处理的,当然你没看过那篇文章也不影响这篇文章的阅读。

compileScript函数打个断点,在我们这个场景中简化后的compileScript函数代码如下:

function compileScript(sfc, options) {
  const ctx = new ScriptCompileContext(sfc, options);
  const startOffset = ctx.startOffset;

  ctx.s.prependLeft(
    startOffset,
    `
${genCssVarsCode(sfc.cssVars, ctx.bindingMetadata, scopeId, !!options.isProd)}
`
  );
}

首先调用ScriptCompileContext类new了一个ctx上下文对象,我们这里来介绍一下需要使用到的ctx上下文对象中的两个方法:ctx.s.toStringctx.s.prependLeft

  • ctx.s.toString:返回此时由script模块编译成的js代码。

  • ctx.s.prependLeft:给编译后的js代码在指定index的前面插入字符串。

ctx.s.prependLeft方法打个断点,在debug终端使用ctx.s.toString方法来看看此时由script模块编译成的js代码是什么样的,如下图:

从上图中可以看到此时生成的js代码code字符串只有一条import语句和定义primaryColor变量。

由于篇幅有限我们就不深入到genCssVarsCode函数了,这个genCssVarsCode函数会生成useCssVars函数的调用。我们在debug终端来看看生成的code代码字符串是什么样的,如下图:

从上图中可以看到genCssVarsCode函数生成了一个useCssVars函数。

执行ctx.s.prependLeft函数后会将生成的useCssVars函数插入到生成的js code代码字符串的前面,我们在debug终端来看看,如下图:

从上图中可以看到此时的js code代码字符串中已经有了一个useCssVars函数了。

执行useCssVars函数

前面我们讲过了编译时经过cssVarsPlugin这个post-css插件处理后,v-bind(primaryColor)指令就会编译成了css变量var(--c845efc6-primaryColor)。这里只是使用css变量值的地方,那么这个css变量的值又是在哪里定义的呢?答案是在useCssVars函数中。

在开始我们讲过了编译后的setup函数中多了一个useCssVars函数,所以我们给useCssVars函数打个断点,刷新浏览器此时代码就会走到断点中了。如下图:

从上图中可以看到执行useCssVars函数时传入了一个回调函数作为参数,这个回调函数返回了一个对象。

将断点走进useCssVars函数,在我们这个场景中简化后的useCssVars函数代码如下:

function useCssVars(getter) {
  const instance = getCurrentInstance();

  const setVars = () => {
    const vars = getter(instance.proxy);
    setVarsOnVNode(instance.subTree, vars);
  };

  watchPostEffect(setVars);
}

useCssVars函数中先调用getCurrentInstance函数拿到当前的vue实例,然后将setVars函数作为参数传入去执行watchPostEffect函数。

这个watchPostEffect函数大家应该知道,他是watchEffect() 使用 flush: 'post' 选项时的别名。

为什么需要使用 flush: 'post'呢?

答案是需要在setVars回调函数中需要去操作DOM,所以才需要使用 flush: 'post'让回调函数在组件渲染完成之后去执行。

setVars函数打个断点,组件渲染完成后断点将会走进setVars函数中。

首先会执行getter函数,将返回值赋值给变量vars。前面我们讲过了这个getter函数是调用useCssVars函数时传入的回调函数,代码如下:

_useCssVars((_ctx) => ({
  "c845efc6-primaryColor": primaryColor.value
}))

在这个回调函数中会返回一个对象,对象的key为c845efc6-primaryColor,这个key就是css变量var(--c845efc6-primaryColor)括号中的内容。

对象的值是ref变量primaryColor的值,由于这个代码是在watchPostEffect的回调函数中执行的,所以这里的ref变量primaryColor也被作为依赖进行收集了。当primaryColor变量的值变化时,setVars函数也将再次执行。这也就是为什么在style中可以使用v-bind指令绑定一个响应式变量,并且当响应式变量的值变化时样式也会同步更新。

接着就是执行setVarsOnVNode(instance.subTree, vars)函数,传入的第一个参数为instance.subTree。他的值是当前vue组件根元素的虚拟DOM,也就是根元素div的虚拟DOM。第二个参数为useCssVars传入的回调函数返回的对象,这是一个css变量组成的对象。

接着将断点走进setVarsOnVNode函数,在我们这个场景中简化后的代码如下:

function setVarsOnVNode(vnode: VNode, vars) {
  setVarsOnNode(vnode.el, vars);
}

setVarsOnVNode函数中是调用了setVarsOnNode函数,不同的是传入的第一个参数不再是虚拟DOM。而是vnode.el虚拟DOM对应的真实DOM,也就是根节点div。

将断点走进setVarsOnNode函数,在我们这个场景中简化后的setVarsOnNode函数代码如下:

function setVarsOnNode(el: Node, vars) {
  if (el.nodeType === 1) {
    const style = el.style;
    for (const key in vars) {
      style.setProperty(`--${key}`, vars[key]);
    }
  }
}

setVarsOnNode函数中先使用if语句判断el.nodeType === 1,这个的意思是判断当前节点类型是不是一个元素节点,比如<p><div>。如果是就走进if语句里面,使用el.style拿到根节点的style样式。

这里的vars是css变量组成的对象,遍历这个对象。对象的key为css变量名称,对象的value为css变量的值。

接着就是遍历css变量组成的对象,使用style.setProperty方法给根节点div增加内联样式,也就是--c845efc6-primaryColor: red;span元素由于是根节点div的子节点,所以他也继承了样式--c845efc6-primaryColor: red;

由于span元素的color经过编译后已经变成了css变量var(--c845efc6-primaryColor),并且从根节点继承过来css变量--c845efc6-primaryColor的值为red,所以最终span元素的color值为red

总结

下面这个是我总结的流程图,如下(搭配流程图后面的文字解释一起服用效果最佳):

编译阶段script模块是由compileScript函数处理的,compileScript函数会去执行一个genCssVarsCode函数。这个函数会返回一个useCssVars函数的调用。然后在compileScript函数中会调用ctx.s.prependLeft方法将生成的useCssVars函数插入到编译后的setup函数中。

编译阶段style模块是由doCompileStyle函数处理的,在doCompileStyle函数中会调用postcss对css样式进行处理。vue自定义了一个名为cssVarsPluginpostcss插件,插件中有个Declaration钩子函数,css中每个具体的样式都会触发这个Declaration钩子函数。

Declaration钩子函数中使用正则表达式去匹配当前css值是不是v-bind绑定的,如果是就将匹配到的v-bind绑定的变量提取出来赋值给变量variable。还有一个id变量,他是根据当前vue组件的路径生成的加密字符串。使用字符串拼接就可以得到var(--${id}-${variable}),他就是由v-bind编译后生成的css变量。最终生成的css变量类似这样:var(--c845efc6-primaryColor)

运行时阶段初始化的时候会去执行setup函数,由于在编译阶段setup函数中插入了一个useCssVars函数。使用在运行时阶段初始化时useCssVars函数会被执行。

useCssVars函数中执行了watchPostEffect函数,他是watchEffect() 使用 flush: 'post' 选项时的别名。

由于我们需要在回调中操作DOM,所以才需要使用flush: 'post',让回调函数在组件渲染之后去执行。由于在回调函数中会去读取v-bind绑定的响应式变量,所以每次绑定的响应式变量值变化后都会再次执行调用watchPostEffect传入的回调函数,以此让响应式变量绑定的样式保存更新。

watchPostEffect传入的回调函数中会通过当前vue组件实例拿到真实DOM的根节点,然后遍历css变量组成的对象,将这些css变量逐个在根节点上面定义,类似这样:--c845efc6-primaryColor: red;。由于css可以继承,所以子节点都继承了这个css定义。

我们的<span>标签在编译阶段由color: v-bind(primaryColor);编译成了css变量color: var(--c845efc6-primaryColor)。并且在运行时由于useCssVars函数的作用在根节点生成了css变量的定义--c845efc6-primaryColor: red;。由于css继承,所以span标签也继承了这个css变量的定义,所以span标签渲染到页面上的color值最终为red

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