静态提升的编译优化

静态提升的编译优化

Vue3的编译器在模板编译阶段会对静态内容进行优化，其中静态提升（Static Hoisting）是一项重要优化手段。当模板中存在不会改变的静态节点时，编译器会将这些节点提取到渲染函数外部，避免每次渲染都重新创建。

// 编译前模板
const template = `
  <div>
    <h1>Static Title</h1>
    <p>{{ dynamicContent }}</p>
  </div>
`

// 编译后代码
const _hoisted_1 = /*#__PURE__*/_createVNode("h1", null, "Static Title", -1 /* HOISTED */)

function render() {
  return (_openBlock(), _createBlock("div", null, [
    _hoisted_1,
    _createVNode("p", null, _toDisplayString(_ctx.dynamicContent), 1 /* TEXT */)
  ]))
}

静态节点识别

编译器通过静态分析识别哪些节点可以被提升。满足以下条件的节点会被标记为静态：

1. 没有绑定任何动态属性
2. 没有使用任何指令（v-if/v-for除外）
3. 子节点全部都是静态节点

对于包含纯文本的节点，编译器会进一步优化：

// 原始模板
<div>
  <span>This is static text</span>
</div>

// 优化后
const _hoisted_1 = /*#__PURE__*/_createStaticVNode("<span>This is static text</span>", 1)

提升级别划分

Vue3中的静态提升分为多个级别：

1. 完全静态节点：整个节点及其子节点都是静态的

const _hoisted_1 = _createVNode("div", { class: "header" }, [
  _createVNode("h1", null, "Title")
])

2. 静态属性节点：标签本身是动态的，但属性是静态的

const _hoisted_1 = { class: "static-class" }

function render() {
  return _createVNode(_ctx.dynamicTag, _hoisted_1, /* ... */)
}

3. 静态子树：部分子树是静态的

const _hoisted_1 = _createVNode("footer", null, [
  _createVNode("p", null, "Copyright")
])

function render() {
  return _createVNode("div", null, [
    _createVNode("main", null, [/* 动态内容 */]),
    _hoisted_1
  ])
}

编译过程分析

静态提升发生在编译器的transform阶段，主要经过以下步骤：

1. AST转换：将模板解析为AST后，标记静态节点

interface ElementNode {
  type: NodeTypes.ELEMENT
  tag: string
  props: Array<AttributeNode | DirectiveNode>
  children: TemplateChildNode[]
  isStatic: boolean
  hoisted?: JSChildNode
}

2. 代码生成：生成渲染函数时处理静态节点

// 静态节点处理逻辑
if (node.isStatic) {
  const hoisted = generateHoisted(node)
  context.hoists.push(hoisted)
  return `_hoisted_${context.hoists.length}`
}

3. 运行时整合：将提升的节点注入渲染上下文

function compile(template: string, options?: CompilerOptions): CodegenResult {
  const ast = parse(template)
  transform(ast, {
    hoistStatic: true,
    // ...其他选项
  })
  return generate(ast, options)
}

性能对比测试

通过benchmark比较有无静态提升的性能差异：

// 测试用例：1000次渲染包含静态节点的组件
const staticTemplate = `
  <div>
    <header class="static-header">
      <h1>Static Title</h1>
      <nav>
        <a href="/">Home</a>
        <a href="/about">About</a>
      </nav>
    </header>
    <main>{{ dynamicContent }}</main>
  </div>
`

// 无静态提升的渲染时间：~15ms
// 有静态提升的渲染时间：~8ms

与静态节点缓存的关系

静态提升常与缓存机制配合使用：

1. 相同静态节点的复用

// 模板中有多个相同静态节点
<div>
  <span class="icon">★</span>
  <span class="icon">★</span>
  <span class="icon">★</span>
</div>

// 编译器会复用同一个提升的节点
const _hoisted_1 = _createVNode("span", { class: "icon" }, "★")

2. 服务端渲染时的特殊处理

// SSR模式下会生成不同的静态节点字符串
if (isServer) {
  context.hoists.push(`_ssrNode(${JSON.stringify(staticContent)})`)
} else {
  context.hoists.push(`_hoisted_${id}`)
}

边界情况处理

编译器需要处理一些特殊场景：

1. 带有key的静态节点

// key属性会使节点无法被提升
<div v-for="i in 3" :key="i">
  <span>Static content</span>  // 不会被提升
</div>

2. 包含插槽的静态内容

// 默认插槽内容如果是静态的可以被提升
<MyComponent>
  <template #default>
    <p>Static slot content</p>  // 可以被提升
  </template>
</MyComponent>

3. 动态组件中的静态内容

<component :is="dynamicComponent">
  <div class="static-wrapper">  // 可以被提升
    {{ dynamicContent }}
  </div>
</component>

与其他优化策略的协同

静态提升常与其他编译优化配合使用：

1. 与PatchFlags配合

// 静态节点会被标记为HOISTED
const _hoisted_1 = _createVNode("div", null, "static", PatchFlags.HOISTED)

2. 与Tree Flattening结合

// 扁平化后的静态节点会被收集到单独的数组中
const _hoisted_1 = [_createVNode("p", null, "static1")]
const _hoisted_2 = [_createVNode("p", null, "static2")]

function render() {
  return [_hoisted_1, dynamicNode, _hoisted_2]
}

3. 与预字符串化配合

// 连续的静态节点会被字符串化
const _hoisted_1 = _createStaticVNode(
  `<div><p>static1</p><p>static2</p></div>`,
  2
)

调试与开发工具

开发时可以检查静态提升效果：

1. 通过compiler-sfc查看输出

vue-compile --hoist-static template.vue

2. 在浏览器中检查渲染函数

console.log(app._component.render.toString())

3. 自定义编译器选项

const { compile } = require('@vue/compiler-dom')

const result = compile(template, {
  hoistStatic: false  // 关闭静态提升进行对比
})

手动控制提升行为

开发者可以通过注释控制提升：

// 使用__NO_HOIST__注释禁止提升
<div>
  <!--__NO_HOIST__-->
  <span>This won't be hoisted</span>
</div>

对于特定组件可以全局配置：

app.config.compilerOptions = {
  hoistStatic: process.env.NODE_ENV === 'production'
}

静态提升的限制

该优化也存在一些限制条件：

1. 动态组件根节点不能提升

<component :is="dynamic">
  <div>static content</div>  // 根节点无法提升
</component>

2. 含有v-if/v-for指令的节点

<div v-if="show">
  <p>Static content</p>  // 无法提升整个div
</div>

3. 含有自定义指令的节点

<div v-custom-directive>
  Static content  // 无法提升
</div>

与其他框架的对比

对比React的类似优化：

1. React.memo的对比

// React中的静态组件优化
const StaticComponent = React.memo(() => (
  <div className="static">Content</div>
))

2. Preact的静态节点优化

// Preact的静态节点标记
const staticVNode = h('div', { __k: true }, 'static')

3. Svelte的编译优化

<!-- Svelte的静态内容处理 -->
<div class="static">
  {#if dynamic}
    <p>dynamic</p>
  {:else}
    <p>static</p>  // 会被提升
  {/if}
</div>

源码实现解析

核心实现位于compiler-core的transform模块：

// packages/compiler-core/src/transforms/hoistStatic.ts
export function hoistStatic(root: RootNode, context: TransformContext) {
  walk(root, context, new Map())
  
  // 静态根节点处理
  if (root.hoists.length) {
    context.hoists.push(...root.hoists)
  }
}

function walk(
  node: ParentNode,
  context: TransformContext,
  cache: Map<TemplateChildNode, HoistNode>
) {
  // 深度优先遍历AST
  for (let i = 0; i < node.children.length; i++) {
    const child = node.children[i]
    if (isStaticNode(child)) {
      // 标记并提升静态节点
      child.codegenNode = context.hoist(child.codegenNode!)
    }
  }
}

运行时支持

运行时处理提升节点的相关逻辑：

// packages/runtime-core/src/renderer.ts
function patch(
  n1: VNode | null,
  n2: VNode,
  container: RendererElement,
  anchor: RendererNode | null,
  parentComponent: ComponentInternalInstance | null,
  parentSuspense: SuspenseBoundary | null,
  isSVG: boolean,
  optimized: boolean
) {
  if (n2.patchFlag & PatchFlags.HOISTED) {
    // 直接复用提升的节点
    cloneIfMounted(n2, n1)
    return
  }
}

服务端渲染的特殊处理

SSR模式下静态提升的实现差异：

// packages/server-renderer/src/render.ts
function renderComponentVNode(
  vnode: VNode,
  parentComponent: ComponentInternalInstance | null = null
): Promise<string> | string {
  if (vnode.shapeFlag & ShapeFlags.HOISTED) {
    // 直接返回缓存的静态内容
    return vnode.el as string
  }
}

静态提升的演进历史

Vue3中该特性的发展过程：

1. 2.x版本的优化限制

// Vue2的静态节点处理较为简单
if (node.static) {
  node.staticInFor = isInFor
}

2. 3.0初期的实现

// 早期实验性实现
const hoistId = context.hoistCounter++
context.hoists.push(codegenNode)
return `_hoisted_${hoistId}`

3. 3.2的性能改进

// 引入更精细的patchFlag系统
const patchFlag = getPatchFlag(node)
if (patchFlag === PatchFlags.HOISTED) {
  // 特殊处理逻辑
}

实际应用场景分析

典型场景中的优化效果：

1. 大型列表的静态部分

<ul>
  <li v-for="item in list" :key="item.id">
    <div class="item-static">  <!-- 可提升 -->
      <Icon type="star"/>
      <span>Static Label</span>
    </div>
    {{ item.content }}
  </li>
</ul>

2. 布局组件的优化

<Layout>
  <template #header>  <!-- 可提升 -->
    <Header>
      <Logo/>
      <Navbar/>
    </Header>
  </template>
  <MainContent/>  <!-- 动态内容 -->
</Layout>

3. 表单中的静态结构

<Form>
  <div class="form-group">  <!-- 可提升 -->
    <label>Username</label>
    <Input v-model="user.name"/>
  </div>
</Form>

编译器配置选项

相关配置参数详解：

interface CompilerOptions {
  hoistStatic?: boolean  // 是否启用静态提升
  hoistStaticThreshold?: number  // 提升阈值
  cacheHandlers?: boolean  // 事件处理函数缓存
  prefixIdentifiers?: boolean  // 前缀标识符
}

阈值配置示例：

// 只有静态节点大于3时才进行提升
app.config.compilerOptions = {
  hoistStatic: true,
  hoistStaticThreshold: 3
}

静态提升的内存考量

优化带来的内存影响：

1. 提升节点内存占用

// 提升的节点会常驻内存
const _hoisted_1 = _createVNode(...)  // 存在于模块作用域

2. 与缓存的平衡

// 编译器会根据节点大小决定是否提升
if (nodeSize > config.hoistStaticThreshold) {
  // 只有足够大的节点才值得提升
}

3. 长列表的特殊处理

// 对于超长列表中的重复静态节点
const _hoisted_1 = _createVNode("td", { class: "cell" }, "static")
// 在v-for中复用比提升每个实例更高效

自定义渲染器的支持

自定义渲染器需要实现的接口：

interface RendererOptions<Node, Element> {
  cloneNode?: (node: Node) => Node
  insertStaticContent?: (
    content: string,
    parent: Element,
    anchor: Node | null,
    isSVG: boolean
  ) => Element
}

实现示例：

const rendererOptions = {
  cloneNode(node) {
    // 克隆提升的静态节点
    return node.cloneNode(true)
  },
  insertStaticContent(content, parent) {
    // 插入预渲染的静态内容
    const temp = document.createElement('div')
    temp.innerHTML = content
    const el = temp.firstChild!
    parent.insertBefore(el, null)
    return el
  }
}