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大家好，我卡頌。

Svelte問世很久了，一直想寫一篇好懂的原理分析文章，拖了這么久終于寫了。

本文會圍繞一張流程圖和兩個Demo講解，正確的食用方式是用電腦打開本文，跟著流程圖、Demo一邊看、一邊敲、一邊學。

讓我么開始吧。

Demo1

Svelte的實現原理如圖：

圖中Component是開發者編寫的組件，內部虛線部分是由Svelte編譯器編譯而成的。圖中的各個箭頭是運行時的工作流程。

首先來看編譯時，考慮如下App組件代碼：

<h1>{count}</h1> 
 
<script> 
  let count = 0; 
</script> 

完整代碼見Demo1 repl[1]

瀏覽器會顯示：

這段代碼經由編譯器編譯后產生如下代碼，包括三部分：

• create_fragment方法
• count的聲明語句
• class App的聲明語句

// 省略部分代碼… 
function create_fragment(ctx) { 
  let h1; 
 
  return { 
    c() { 
      h1 = element("h1"); 
      h1.textContent = `${count}`; 
    }, 
    m(target, anchor) { 
      insert(target, h1, anchor); 
    }, 
    d(detaching) { 
      if (detaching) detach(h1); 
    } 
  }; 
} 
 
let count = 0; 
 
class App extends SvelteComponent { 
  constructor(options) { 
    super(); 
    init(this, options, null, create_fragment, safe_not_equal, {}); 
  } 
} 
 
export default App; 

create_fragment

首先來看create_fragment方法，他是編譯器根據App的UI編譯而成，提供該組件與瀏覽器交互的方法，在上述編譯結果中，包含3個方法：

• c，代表create，用于根據模版內容，創建對應DOM Element。例子中創建H1對應DOM Element：

h1 = element("h1"); 
h1.textContent = `${count}`; 

• m，代表mount，用于將c創建的DOM Element插入頁面，完成組件首次渲染。例子中會將H1插入頁面：

insert(target, h1, anchor); 

insert方法會調用target.insertBefore：

function insert(target, node, anchor) { 
  target.insertBefore(node, anchor || null); 
} 

• d，代表detach，用于將組件對應DOM Element從頁面中移除。例子中會移除H1：

if (detaching) detach(h1); 

detach方法會調用parentNode.removeChild：

function detach(node) { 
  node.parentNode.removeChild(node); 
} 

仔細觀察流程圖，會發現App組件編譯的產物沒有圖中fragment內的p方法。

這是因為App沒有「變化狀態」的邏輯，所以相應方法不會出現在編譯產物中。

可以發現，create_fragment返回的c、m方法用于組件首次渲染。那么是誰調用這些方法呢?

SvelteComponent

每個組件對應一個繼承自SvelteComponent的class，實例化時會調用init方法完成組件初始化，create_fragment會在init中調用：

class App extends SvelteComponent { 
  constructor(options) { 
    super(); 
    init(this, options, null, create_fragment, safe_not_equal, {}); 
  } 
} 

總結一下，流程圖中虛線部分在Demo1中的編譯結果為：

• fragment：編譯為create_fragment方法的返回值
• UI：create_fragment返回值中m方法的執行結果
• ctx：代表組件的上下文，由于例子中只包含一個不會改變的狀態count，所以ctx就是count的聲明語句

可以改變狀態的Demo

現在修改Demo，增加update方法，為H1綁定點擊事件，點擊后count改變：

<h1 on:click="{update}">{count}</h1> 
 
<script> 
  let count = 0; 
  function update() { 
    count++; 
  } 
</script> 

完整代碼見Demo2 repl[2]

編譯產物發生變化，ctx的變化如下：

// 從module頂層的聲明語句 
let count = 0; 
 
// 變為instance方法 
function instance($$self, $$props, $$invalidate) { 
  let count = 0; 
 
  function update() { 
    $$invalidate(0, count++, count); 
  } 
 
  return [count, update]; 
} 

count從module頂層的聲明語句變為instance方法內的變量。之所以產生如此變化是因為App可以實例化多個：

// 模版中定義3個App 
<App/> 
<App/> 
<App/> 
 
// 當count不可變時，頁面渲染為：<h1>0</h1> 
<h1>0</h1> 
<h1>0</h1> 

當count不可變時，所有App可以復用同一個count。但是當count可變時，根據不同App被點擊次數不同，頁面可能渲染為：

<h1>0</h1> 
<h1>3</h1> 
<h1>1</h1> 

所以每個App需要有獨立的上下文保存count，這就是instance方法的意義。推廣來說，Svelte編譯器會追蹤<script>內所有變量聲明：

• 是否包含改變該變量的語句，比如count++
• 是否包含重新賦值的語句，比如count = 1
• 等等情況

一旦發現，就會將該變量提取到instance中，instance執行后的返回值就是組件對應ctx。

同時，如果執行如上操作的語句可以通過模版被引用，則該語句會被$$invalidate包裹。

在Demo2中，update方法滿足：

• 包含改變count的語句 —— count++
• 可以通過模版被引用 —— 作為點擊回調函數

所以編譯后的update內改變count的語句被$$invalidate方法包裹：

// 源代碼中的update 
function update() { 
  count++; 
} 
 
// 編譯后instance中的update 
function update() { 
  $$invalidate(0, count++, count); 
} 

從流程圖可知，$$invalidate方法會執行如下操作：

• 更新ctx中保存狀態的值，比如Demo2中count++
• 標記dirty，即標記App UI中所有和count相關的部分將會發生變化
• 調度更新，在microtask中調度本次更新，所有在同一個macrotask中執行的$$invalidate都會在該macrotask執行完成后被統一執行，最終會執行組件fragment中的p方法

p方法是Demo2中新的編譯產物，除了p之外，create_fragment已有的方法也產生相應變化：

c() { 
  h1 = element("h1"); 
  // count的值變為從ctx中獲取 
  t = text(/*count*/ ctx[0]); 
}, 
m(target, anchor) { 
  insert(target, h1, anchor); 
  append(h1, t); 
  // 事件綁定 
  dispose = listen(h1, "click", /*update*/ ctx[1]); 
}, 
p(ctx, [dirty]) { 
  // set_data會更新t保存的文本節點 
  if (dirty & /*count*/ 1) set_data(t, /*count*/ ctx[0]); 
}, 
d(detaching) { 
  if (detaching) detach(h1); 
  // 事件解綁 
  dispose(); 
} 

p方法會執行$$invalidate中標記為dirty的項對應的更新函數。

在Demo2中，App UI中只引用了狀態count，所以update方法中只有一個if語句，如果UI中引用了多個狀態，則p方法中也會包含多個if語句：

// UI中引用多個狀態  
<h1 on:click="{count0++}">{count0}</h1> 
<h1 on:click="{count1++}">{count1}</h1> 
<h1 on:click="{count2++}">{count2}</h1> 

 對應p方法包含多個if語句：

p(new_ctx, [dirty]) { 
  ctx = new_ctx; 
  if (dirty & /*count*/ 1) set_data(t0, /*count*/ ctx[0]); 
  if (dirty & /*count1*/ 2) set_data(t2, /*count1*/ ctx[1]); 
  if (dirty & /*count2*/ 4) set_data(t4, /*count2*/ ctx[2]); 
}, 

Demo2完整的更新步驟如下：

1. 點擊H1觸發回調函數update
2. update內調用$$invalidate，更新ctx中的count，標記count為dirty，調度更新
3. 執行p方法，進入dirty的項(即count)對應if語句，執行更新對應DOM Element的方法

總結

Svelte的完整工作流程會復雜的多，但是核心實現便是如此。

我們可以直觀的感受到，借由模版語法的約束，經過編譯優化，可以直接建立「狀態與要改變的DOM節點的對應關系」。

在Demo2中，狀態count的變化直接對應p方法中一個if語句，使得Svelte執行「細粒度的更新」時對比使用虛擬DOM的框架更有性能優勢。

上述性能分析中第四行「select row」就是一個「細粒度的更新」。想比較之下，React(倒數第三列)性能就差很多。

參考資料

[1]Demo1 repl:

https://svelte.dev/repl/9945d189204a4168b4c23890f1d92a3a?version=3.19.1[2]Demo2 repl:

https://svelte.dev/repl/bf22a31a0eff4875b5b3084aa2b85fc3?version=3.19.1