什么是Compsition API

• Vue.js 3.0允许我们在编写组件的时候添加一个setup启动函数
• setup是 Composition API 逻辑组织的入口

<template>
  <button @click="increment">
    Count is: {{ state.count }}, double is: {{ state.double }}
  </button>
</template>
<script>
import { reactive, computed } from 'vue'
export default {
  setup() {
    const state = reactive({
      count: 0,
      double: computed(() => state.count * 2)
    })
    function increment() {
      state.count++
    }
    return {
      state,
      increment
    }
  }
}
</script>

• setup中创建响应式数据，并返回
• 模板可以访问到setup的返回值
  如何建立的这个关系

创建和设置组件实例

• 组件的渲染流程：创建 vnode 、渲染 vnode 和生成 DOM
  挂载组件

const mountComponent = (initialVNode, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized) => {
  // 创建组件实例
  const instance = (initialVNode.component = createComponentInstance(initialVNode, parentComponent, parentSuspense))
  // 设置组件实例
  setupComponent(instance)
  // 设置并运行带副作用的渲染函数
  setupRenderEffect(instance, initialVNode, container, anchor, parentSuspense, isSVG, optimized)
}

创建组件实例的流程

createComponentInstance

function createComponentInstance (vnode, parent, suspense) {
  // 继承父组件实例上的 appContext，如果是根组件，则直接从根 vnode 中取。
  const appContext = (parent ? parent.appContext : vnode.appContext) || emptyAppContext;
  const instance = {
    // 组件唯一 id
    uid: uid++,
    // 组件 vnode
    vnode,
    // 父组件实例
    parent,
    // app 上下文
    appContext,
    // vnode 节点类型
    type: vnode.type,
    // 根组件实例
    root: null,
    // 新的组件 vnode
    next: null,
    // 子节点 vnode
    subTree: null,
    // 带副作用更新函数
    update: null,
    // 渲染函数
    render: null,
    // 渲染上下文代理
    proxy: null,
    // 带有 with 区块的渲染上下文代理
    withProxy: null,
    // 响应式相关对象
    effects: null,
    // 依赖注入相关
    provides: parent ? parent.provides : Object.create(appContext.provides),
    // 渲染代理的属性访问缓存
    accessCache: null,
    // 渲染缓存
    renderCache: [],
    // 渲染上下文
    ctx: EMPTY_OBJ,
    // data 数据
    data: EMPTY_OBJ,
    // props 数据
    props: EMPTY_OBJ,
    // 普通属性
    attrs: EMPTY_OBJ,
    // 插槽相关
    slots: EMPTY_OBJ,
    // 组件或者 DOM 的 ref 引用
    refs: EMPTY_OBJ,
    // setup 函数返回的响应式结果
    setupState: EMPTY_OBJ,
    // setup 函数上下文数据
    setupContext: null,
    // 注册的组件
    components: Object.create(appContext.components),
    // 注册的指令
    directives: Object.create(appContext.directives),
    // suspense 相关
    suspense,
    // suspense 异步依赖
    asyncDep: null,
    // suspense 异步依赖是否都已处理
    asyncResolved: false,
    // 是否挂载
    isMounted: false,
    // 是否卸载
    isUnmounted: false,
    // 是否激活
    isDeactivated: false,
    // 生命周期，before create
    bc: null,
    // 生命周期，created
    c: null,
    // 生命周期，before mount
    bm: null,
    // 生命周期，mounted
    m: null,
    // 生命周期，before update
    bu: null,
    // 生命周期，updated
    u: null,
    // 生命周期，unmounted
    um: null,
    // 生命周期，before unmount
    bum: null,
    // 生命周期, deactivated
    da: null,
    // 生命周期 activated
    a: null,
    // 生命周期 render triggered
    rtg: null,
    // 生命周期 render tracked
    rtc: null,
    // 生命周期 error captured
    ec: null,
    // 派发事件方法
    emit: null
  }
  // 初始化渲染上下文
  instance.ctx = { _: instance }
  // 初始化根组件指针
  instance.root = parent ? parent.root : instance
  // 初始化派发事件方法
  instance.emit = emit.bind(null, instance)
  return instance
}

• Vue.js 2.x 使用 new Vue 来初始化一个组件的实例
• Vue.js 3.0，直接通过创建对象去创建组件的实例

组件实例的设置流程

• 对 setup 函数的处理就在这里完成，setupComponent方法的实现

function setupComponent (instance, isSSR = false) {
  const { props, children, shapeFlag } = instance.vnode
  // 判断是否是一个有状态的组件
  const isStateful = shapeFlag & 4
  // 初始化 props
  initProps(instance, props, isStateful, isSSR)
  // 初始化 插槽
  initSlots(instance, children)
  // 设置有状态的组件实例
  const setupResult = isStateful
    ? setupStatefulComponent(instance, isSSR)
    : undefined
  return setupResult
}

• 从组件 vnode 中获取了 props、children、shapeFlag 等属性
• 分别对 props 和插槽进行初始化
• 根据 shapeFlag 的值，我们可以判断这是不是一个有状态组件，如果是则要进一步去设置有状态组件的实例
  setupStatefulComponent方法

function setupStatefulComponent (instance, isSSR) {
  const Component = instance.type
  // 创建渲染代理的属性访问缓存
  instance.accessCache = {}
  // 创建渲染上下文代理
  instance.proxy = new Proxy(instance.ctx, PublicInstanceProxyHandlers)
  // 判断处理 setup 函数
  const { setup } = Component
  if (setup) {
    // 如果 setup 函数带参数，则创建一个 setupContext
    const setupContext = (instance.setupContext =
      setup.length > 1 ? createSetupContext(instance) : null)
    // 执行 setup 函数，获取结果
    const setupResult = callWithErrorHandling(setup, instance, 0 /* SETUP_FUNCTION */, [instance.props, setupContext])
    // 处理 setup 执行结果
    handleSetupResult(instance, setupResult)
  }
  else {
    // 完成组件实例设置
    finishComponentSetup(instance)
  }
}

• 创建渲染上下文代理
• 判断处理 setup 函数
• 完成组件实例设置

创建渲染上下文代理

• 首先是创建渲染上下文代理的流程，它主要对 instance.ctx 做了代理
• Vue.js 3.0，为了方便维护，把组件中不同状态的数据存储到不同的属性中
  • 存储到setupState、ctx、data、props 中
  • 为了方便用户使用，会直接访问渲染上下文 instance.ctx 中的属性
  • 需要做一层 proxy，对渲染上下文 instance.ctx 属性的访问和修改，代理到对 setupState、ctx、data、props 中的数据的访问和修改
• 1、 访问 instance.ctx 渲染上下文中的属性时，就会进入 get 函数

const PublicInstanceProxyHandlers = {
  get ({ _: instance }, key) {
    const { ctx, setupState, data, props, accessCache, type, appContext } = instance
    if (key[0] !== '$') {
      // setupState / data / props / ctx
      // 渲染代理的属性访问缓存中
      const n = accessCache[key]
      if (n !== undefined) {
        // 从缓存中取
        switch (n) {
          case 0: /* SETUP */
            return setupState[key]
          case 1 :/* DATA */
            return data[key]
          case 3 :/* CONTEXT */
            return ctx[key]
          case 2: /* PROPS */
            return props[key]
        }
      }
      else if (setupState !== EMPTY_OBJ && hasOwn(setupState, key)) {
        accessCache[key] = 0
        // 从 setupState 中取数据
        return setupState[key]
      }
      else if (data !== EMPTY_OBJ && hasOwn(data, key)) {
        accessCache[key] = 1
        // 从 data 中取数据
        return data[key]
      }
      else if (
        type.props &&
        hasOwn(normalizePropsOptions(type.props)[0], key)) {
        accessCache[key] = 2
        // 从 props 中取数据
        return props[key]
      }
      else if (ctx !== EMPTY_OBJ && hasOwn(ctx, key)) {
        accessCache[key] = 3
        // 从 ctx 中取数据
        return ctx[key]
      }
      else {
        // 都取不到
        accessCache[key] = 4
      }
    }
    const publicGetter = publicPropertiesMap[key]
    let cssModule, globalProperties
    // 公开的 $xxx 属性或方法
    if (publicGetter) {
      return publicGetter(instance)
    }
    else if (
      // css 模块，通过 vue-loader 编译的时候注入
      (cssModule = type.__cssModules) &&
      (cssModule = cssModule[key])) {
      return cssModule
    }
    else if (ctx !== EMPTY_OBJ && hasOwn(ctx, key)) {
      // 用户自定义的属性，也用 `$` 开头
      accessCache[key] = 3
      return ctx[key]
    }
    else if (
      // 全局定义的属性
      ((globalProperties = appContext.config.globalProperties),
        hasOwn(globalProperties, key))) {
      return globalProperties[key]
    }
    else if ((process.env.NODE_ENV !== 'production') &&
      currentRenderingInstance && key.indexOf('__v') !== 0) {
      if (data !== EMPTY_OBJ && key[0] === '$' && hasOwn(data, key)) {
        // 如果在 data 中定义的数据以 $ 开头，会报警告，因为 $ 是保留字符，不会做代理
        warn(`Property ${JSON.stringify(key)} must be accessed via $data because it starts with a reserved ` +
          `character and is not proxied on the render context.`)
      }
      else {
        // 在模板中使用的变量如果没有定义，报警告
        warn(`Property ${JSON.stringify(key)} was accessed during render ` +
          `but is not defined on instance.`)
      }
    }
  }
}

• 函数首先判断 key 不以 $ 开头的情况，这部分数据可能是 setupState、data、props、ctx中的一种
• setupState 就是 setup 函数返回的数据
• ctx 包括了计算属性、组件方法和用户自定义的一些数据
• 依次判断是那种类型，在key相同时它会决定数据获取的优先级
  setupState>data>prop>ctx
• accessCache用来防止多次调用hasOwn
• 如果key 以 $ 开头
  • 首先判断是不是 Vue.js 内部公开的 $xxx 属性（$parent）
  • 判断是否是vue-loader 编译注入的 css 模块内部的 key
  • 判断是否是用户自定义以 $ 开头的 key
  • 判断是否是全局属性

set 代理过程

• 2、 当修改 instance.ctx渲染上下文中的属性的时候，就会进入 set 函数

const PublicInstanceProxyHandlers = {
  set ({ _: instance }, key, value) {
    const { data, setupState, ctx } = instance
    if (setupState !== EMPTY_OBJ && hasOwn(setupState, key)) {
      // 给 setupState 赋值
      setupState[key] = value
    }
    else if (data !== EMPTY_OBJ && hasOwn(data, key)) {
      // 给 data 赋值
      data[key] = value
    }
    else if (key in instance.props) {
      // 不能直接给 props 赋值
      (process.env.NODE_ENV !== 'production') &&
      warn(`Attempting to mutate prop "${key}". Props are readonly.`, instance)
      return false
    }
    if (key[0] === '$' && key.slice(1) in instance) {
      // 不能给 Vue 内部以 $ 开头的保留属性赋值
      (process.env.NODE_ENV !== 'production') &&
      warn(`Attempting to mutate public property "${key}". ` +
        `Properties starting with $ are reserved and readonly.`, instance)
      return false
    }
    else {
      // 用户自定义数据赋值
      ctx[key] = value
    }
    return true
  }
}

• 赋值时，也是优先判断 setupState，然后是 data，接着是 props
• 如果是用户自定义的数据，它仅用于组件上下文的共享，如下所示：

export default {
  created() {
    this.userMsg = 'msg from user'
  }
}

• 当执行 this.userMsg 赋值的时候，会触发 set 函数，最终 userMsg 会被保留到 ctx 中
• 3、当我们判断属性是否存在于 instance.ctx 渲染上下文中时，就会进入 has 函数

const PublicInstanceProxyHandlers = {
  has
    ({ _: { data, setupState, accessCache, ctx, type, appContext } }, key) {
    // 依次判断
    return (accessCache[key] !== undefined ||
      (data !== EMPTY_OBJ && hasOwn(data, key)) ||
      (setupState !== EMPTY_OBJ && hasOwn(setupState, key)) ||
      (type.props && hasOwn(normalizePropsOptions(type.props)[0], key)) ||
      hasOwn(ctx, key) ||
      hasOwn(publicPropertiesMap, key) ||
      hasOwn(appContext.config.globalProperties, key))
  }
}

• 依次判断 key 是否存在于 accessCache、data、setupState、props` 、用户数据、公开属性以及全局属性中，然后返回结果。

判断处理 setup 函数

// 判断处理 setup 函数
const { setup } = Component
if (setup) {
  // 如果 setup 函数带参数，则创建一个 setupContext
  const setupContext = (instance.setupContext =
    setup.length > 1 ? createSetupContext(instance) : null)
  // 执行 setup 函数获取结果
  const setupResult = callWithErrorHandling(setup, instance, 0 /* SETUP_FUNCTION */, [instance.props, setupContext])
  // 处理 setup 执行结果
  handleSetupResult(instance, setupResult)
}

• 1、创建 setup 函数上下文
  • 判断 setup 函数的参数长度，如果大于 1，则创建 setupContext 上下文

const setupContext = (instance.setupContext =
    setup.length > 1 ? createSetupContext(instance) : null)

• 例子：

<template>
  <p>{{ msg }}</p>
  <button @click="onClick">Toggle</button>
</template>
<script>
  export default {
    props: {
      msg: String
    },
    setup (props, { emit }) {
      function onClick () {
        emit('toggle')
      }
      return {
        onClick
      }
    }
  }
</script>

• HelloWorld 子组件的 setup 函数接收两个参数
  • 第一个参数 props 对应父组件传入的 props 数据
  • 第二个参数 emit 是一个对象，实际上就是 setupContext
• 使用createSetupContext函数来创建 setupContext

function createSetupContext (instance) {
  return {
    attrs: instance.attrs,
    slots: instance.slots,
    emit: instance.emit
  }
}

• 1）返回了一个对象，包括 attrs、slots 和 emit 三个属性。
• 2） setupContext 让我们在 setup 函数内部可以获取到组件的属性、插槽以及派发事件的方法 emit
• 3） setupContext 对应的就是 setup 函数第二个参数
• 2、执行 setup 函数并获取结果

const setupResult = callWithErrorHandling(setup, 
instance, 
0 /* SETUP_FUNCTION */, 
[instance.props, setupContext])

• 1） callWithErrorHandling 函数的实现

function callWithErrorHandling (fn, instance, type, args) {
  let res
  try {
    res = args ? fn(...args) : fn()
  }
  catch (err) {
    handleError(err, instance, type)
  }
  return res
}

• 1）实就是对 fn 做的一层包装，内部还是执行了 fn
• 2）在有参数的时候传入参数，所以 setup 的第一个参数是 instance.props，第二个参数是 setupContext
• 3）使用handleError处理异常
• 3、处理 setup 函数的执行结果，用 handleSetupResult 函数来处理结果

handleSetupResult(instance, setupResult)

function handleSetupResult(instance, setupResult) {
  if (isFunction(setupResult)) {
    // setup 返回渲染函数
    instance.render = setupResult
  }
  else if (isObject(setupResult)) {
    // 把 setup 返回结果变成响应式
    instance.setupState = reactive(setupResult)
  }
  finishComponentSetup(instance)
}

• 1）当 setupResult 是一个对象的时候，我们把它变成了响应式并赋值给 instance.setupState
• 2）如果返回一个函数，则作为组件的渲染函数
  • 例

<script>
  import { h } from 'vue'
  export default {
    props: {
      msg: String
    },
    setup (props, { emit }) {
      function onClick () {
        emit('toggle')
      }
      return (ctx) => {
        return [
          h('p', null, ctx.msg),
          h('button', { onClick: onClick }, 'Toggle')
        ]
      }
    }
  }
</script>

完成组件实例设置

• 有setup函数，执行handleSetupResult后执行finishComponentSetup
• 没有setup函数，直接执行finishComponentSetup

function finishComponentSetup (instance) {
  const Component = instance.type
  // 对模板或者渲染函数的标准化
  if (!instance.render) {
    if (compile && Component.template && !Component.render) {
      // 运行时编译
      Component.render = compile(Component.template, {
        isCustomElement: instance.appContext.config.isCustomElement || NO
      })
      Component.render._rc = true
    }
    if ((process.env.NODE_ENV !== 'production') && !Component.render) {
      if (!compile && Component.template) {
        // 只编写了 template 但使用了 runtime-only 的版本
        warn(`Component provided template option but ` +
          `runtime compilation is not supported in this build of Vue.` +
          (` Configure your bundler to alias "vue" to "vue/dist/vue.esm-bundler.js".`
          ) /* should not happen */)
      }
      else {
        // 既没有写 render 函数，也没有写 template 模板
        warn(`Component is missing template or render function.`)
      }
    }
    // 组件对象的 render 函数赋值给 instance
    instance.render = (Component.render || NOOP)
    if (instance.render._rc) {
      // 对于使用 with 块的运行时编译的渲染函数，使用新的渲染上下文的代理
      instance.withProxy = new Proxy(instance.ctx, RuntimeCompiledPublicInstanceProxyHandlers)
    }
  }
  // 兼容 Vue.js 2.x Options API
  {
    currentInstance = instance
    applyOptions(instance, Component)
    currentInstance = null
  }
}

• 1、标准化模板或者渲染函数
• 1）组件最终通过运行 render 函数生成子树 vnode，但是我们很少直接去编写 render 函数，通常会使用两种方式开发组件
• 1> SFC（Single File Components）单文件的开发方式来开发组件

此在 webpack 的编译阶段，它会通过 vue-loader 编译生成组件相关的 JavaScript 和 CSS，并把 template 部分转换成 render 函数添加到组件对象的属性中

• 2> 另外一种开发方式是不借助 webpack 编译，直接引入 Vue.js

直接在组件对象 template 属性中编写组件的模板，然后在运行阶段编译生成 render 函数

// 在 Vue.js 3.0 中，compile 方法是通过外部注册的
let compile;
function registerRuntimeCompiler(_compile) {
    compile = _compile;
}

runtime-only 和 runtime-compiled 的主要区别在于是否注册了这个 compile 方法

• 2）主要需要处理以下三种情况
• 1> compile和组件 template属性存在，render方法不存在的情况：runtime-compiled 版本会在 JavaScript 运行时进行模板编译，生成 render 函数。
• 2> compile 和 render 方法不存在，组件 template 属性存在的情况：由于没有 compile，这里用的是 runtime-only 的版本，因此要报一个警告来告诉用户，想要运行时编译得使用 runtime-compiled 版本的 Vue.js
• 3> 组件既没有写 render 函数，也没有写 template 模板，此时要报一个警告，告诉用户组件缺少了 render 函数或者 template 模板。
• 3）处理完后把组件的 render 函数赋值给 instance.render。到了组件渲染的时候，就可以运行 instance.render 函数生成组件的子树 vnode了
• 2、兼容 Options API