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。
给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)和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].length给start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)中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)中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primaryColor。isProd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);将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。
给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.toString、ctx.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。
给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);
}
在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。
给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);
}
在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]);
}
}
}
在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>和<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cssVarsPlugin的postcss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。
在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。
在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。
在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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