虽然写了很长一段时间的Vue了，对于CSS Scoped的原理也大致了解，但一直未曾关注过其实现细节。最近在重新学习webpack，因此查看了vue-loader源码，顺便从vue-loader的源码中整理CSS Scoped的实现。
本文展示了vue-loader中的一些源码片段，为了便于理解，稍作删减。参考
Vue CSS SCOPED实现原理
Vue loader官方文档
相关概念
CSS Scoped的实现原理
在Vue单文件组件中，我们只需要在style标签上加上scoped属性，就可以实现标签内的样式在当前模板输出的HTML标签上生效，其实现原理如下
- 每个Vue文件都将对应一个唯一的id，该id可以根据文件路径名和内容hash生成
- 编译template标签时时为每个标签添加了当前组件的id，如<div class="demo"></div>会被编译成<div class="demo" data-v-27e4e96e></div>
- 编译style标签时，会根据当前组件的id通过属性选择器和组合选择器输出样式，如.demo{color: red;}会被编译成.demo[data-v-27e4e96e]{color: red;}
了解了大致原理，可以想到css scoped应该需要同时处理template和style的内容，现在归纳需要探寻的问题
- 渲染的HTML标签上的data-v-xxx属性是如何生成的
- CSS代码中的添加的属性选择器是如何实现的
resourceQuery
在此之前，需要了解首一下webpack中Rules.resourceQuery的作用。在配置loader时，大部分时候我们只需要通过test匹配文件类型即可
{
test: /\.vue$/,
loader: 'vue-loader'
}
// 当引入vue后缀文件时，将文件内容传输给vue-loader进行处理
import Foo from './source.vue'
resourceQuery提供了根据引入文件路径参数的形式匹配路径
{
resourceQuery: /shymean=true/,
loader: path.resolve(__dirname, './test-loader.js')
}
// 当引入文件路径携带query参数匹配时，也将加载该loader
import './test.js?shymean=true'
import Foo from './source.vue?shymean=true'
vue-loader中就是通过resourceQuery并拼接不同的query参数，将各个标签分配给对应的loader进行处理。
loader.pitch
参考
pitching-loader官方文档
webpack的pitching loader
webpack中loaders的执行顺序是从右到左执行的，如loaders:[a, b, c]，loader的执行顺序是c->b->a，且下一个loader接收到的是上一个loader的返回值，这个过程跟"事件冒泡"很像。
但是在某些场景下，我们可能希望在"捕获"阶段就执行loader的一些方法，因此webpack提供了loader.pitch的接口。
一个文件被多个loader处理的真实执行流程，如下所示
a.pitch -> b.pitch -> c.pitch -> request module -> c -> b -> a
loader和pitch的接口定义大概如下所示
// loader文件导出的真实接口，content是上一个loader或文件的原始内容
module.exports = function loader(content){
// 可以访问到在pitch挂载到data上的数据
console.log(this.data.value) // 100
}
// remainingRequest表示剩余的请求，precedingRequest表示之前的请求
// data是一个上下文对象，在上面的loader方法中可以通过this.data访问到，因此可以在pitch阶段提前挂载一些数据
module.exports.pitch = function pitch(remainingRequest, precedingRequest, data) {
data.value = 100
}}
正常情况下，一个loader在execution阶段会返回经过处理后的文件文本内容。如果在pitch方法中直接返回了内容，则webpack会视为后面的loader已经执行完毕（包括pitch和execution阶段）。
在上面的例子中，如果b.pitch返回了result b，则不再执行c，则是直接将result b传给了a。
VueLoaderPlugin
接下来看看与vue-loader配套的插件：VueLoaderPlugin，该插件的作用是：
将在webpack.config定义过的其它规则复制并应用到 .vue 文件里相应语言的块中。
其大致工作流程如下所示
- 获取项目webpack配置的rules项，然后复制rules，为携带了?vue&lang=xx...query参数的文件依赖配置xx后缀文件同样的loader
- 为Vue文件配置一个公共的loader：pitcher
- 将[pitchLoder, ...clonedRules, ...rules]作为webapck新的rules
// vue-loader/lib/plugin.js
const rawRules = compiler.options.module.rules // 原始的rules配置信息
const { rules } = new RuleSet(rawRules)
// cloneRule会修改原始rule的resource和resourceQuery配置，携带特殊query的文件路径将被应用对应rule
const clonedRules = rules
.filter(r => r !== vueRule)
.map(cloneRule)
// vue文件公共的loader
const pitcher = {
loader: require.resolve('./loaders/pitcher'),
resourceQuery: query => {
const parsed = qs.parse(query.slice(1))
return parsed.vue != null
},
options: {
cacheDirectory: vueLoaderUse.options.cacheDirectory,
cacheIdentifier: vueLoaderUse.options.cacheIdentifier
}
}
// 更新webpack的rules配置，这样vue单文件中的各个标签可以应用clonedRules相关的配置
compiler.options.module.rules = [
pitcher,
...clonedRules,
...rules
]
因此，为vue单文件组件中每个标签执行的lang属性，也可以应用在webpack配置同样后缀的rule。这种设计就可以保证在不侵入vue-loader的情况下，为每个标签配置独立的loader，如
- 可以使用pug编写template，然后配置pug-plain-loader
- 可以使用scss或less编写style，然后配置相关预处理器loader
可见在VueLoaderPlugin主要做的两件事，一个是注册公共的pitcher，一个是复制webpack的rules。
vue-loader
接下来我们看看vue-loader做的事情。
pitcher
前面提到在VueLoaderPlugin中，该loader在pitch中会根据query.type注入处理对应标签的loader
- 当type为style时，在css-loader后插入stylePostLoader，保证stylePostLoader在execution阶段先执行
- 当type为template时，插入templateLoader
// pitcher.js
module.exports = code => code
module.exports.pitch = function (remainingRequest) {
if (query.type === `style`) {
// 会查询cssLoaderIndex并将其放在afterLoaders中
// loader在execution阶段是从后向前执行的
const request = genRequest([
...afterLoaders,
stylePostLoaderPath, // 执行lib/loaders/stylePostLoader.js
...beforeLoaders
])
return `import mod from ${request}; export default mod; export * from ${request}`
}
// 处理模板
if (query.type === `template`) {
const preLoaders = loaders.filter(isPreLoader)
const postLoaders = loaders.filter(isPostLoader)
const request = genRequest([
...cacheLoader,
...postLoaders,
templateLoaderPath + `??vue-loader-options`, // 执行lib/loaders/templateLoader.js
...preLoaders
])
return `export * from ${request}`
}
// ...
}
由于loader.pitch会先于loader，在捕获阶段执行，因此主要进行上面的准备工作：检查query.type并直接调用相关的loader
- type=style，执行stylePostLoader
- type=template，执行templateLoader
这两个loader的具体作用我们后面再研究。
vueLoader
接下来看看vue-loader里面做的工作，当引入一个x.vue文件时
// vue-loader/lib/index.js 下面source为Vue代码文件原始内容
// 将单个*.vue文件内容解析成一个descriptor对象，也称为SFC（Single-File Components）对象
// descriptor包含template、script、style等标签的属性和内容，方便为每种标签做对应处理
const descriptor = parse({
source,
compiler: options.compiler || loadTemplateCompiler(loaderContext),
filename,
sourceRoot,
needMap: sourceMap
})
// 为单文件组件生成唯一哈希id
const id = hash(
isProduction
? (shortFilePath + '\n' + source)
: shortFilePath
)
// 如果某个style标签包含scoped属性，则需要进行CSS Scoped处理，这也是本章节需要研究的地方
const hasScoped = descriptor.styles.some(s => s.scoped)
处理template标签，拼接type=template等query参数
if (descriptor.template) {
const src = descriptor.template.src || resourcePath
const idQuery = `&id=${id}`
// 传入文件id和scoped=true，在为组件的每个HTML标签传入组件id时需要这两个参数
const scopedQuery = hasScoped ? `&scoped=true` : ``
const attrsQuery = attrsToQuery(descriptor.template.attrs)
const query = `?vue&type=template${idQuery}${scopedQuery}${attrsQuery}${inheritQuery}`
const request = templateRequest = stringifyRequest(src + query)
// type=template的文件会传给templateLoader处理
templateImport = `import { render, staticRenderFns } from ${request}`
// 比如，<template lang="pug"></template>标签
// 将被解析成 import { render, staticRenderFns } from "./source.vue?vue&type=template&id=27e4e96e&lang=pug&"
}
处理script标签
let scriptImport = `var script = {}`
if (descriptor.script) {
// vue-loader没有对script做过多的处理
// 比如vue文件中的<script></script>标签将被解析成
// import script from "./source.vue?vue&type=script&lang=js&"
// export * from "./source.vue?vue&type=script&lang=js&"
}
处理style标签，为每个标签拼接type=style等参数
// 在genStylesCode中，会处理css scoped和css moudle
stylesCode = genStylesCode(
loaderContext,
descriptor.styles,
id,
resourcePath,
stringifyRequest,
needsHotReload,
isServer || isShadow // needs explicit injection?
)
// 由于一个vue文件里面可能存在多个style标签，对于每个标签，将调用genStyleRequest生成对应文件的依赖
function genStyleRequest (style, i) {
const src = style.src || resourcePath
const attrsQuery = attrsToQuery(style.attrs, 'css')
const inheritQuery = `&${loaderContext.resourceQuery.slice(1)}`
const idQuery = style.scoped ? `&id=${id}` : ``
// type=style将传给stylePostLoader进行处理
const query = `?vue&type=style&index=${i}${idQuery}${attrsQuery}${inheritQuery}`
return stringifyRequest(src + query)
}
可见在vue-loader中，主要是将整个文件按照标签拼接对应的query路径，然后交给webpack按顺序调用相关的loader。
templateLoader
回到开头提到的第一个问题：当前组件中，渲染出来的每个HTML标签中的hash属性是如何生成的。
我们知道，一个组件的render方法返回的VNode，描述了组件对应的HTML标签和结构，HTML标签对应的DOM节点是从虚拟DOM节点构建的，一个Vnode包含了渲染DOM节点需要的基本属性。
那么，我们只需要了解到vnode上组件文件的哈希id的赋值过程，后面的问题就迎刃而解了。
// templateLoader.js
const { compileTemplate } = require('@vue/component-compiler-utils')
module.exports = function (source) {
const { id } = query
const options = loaderUtils.getOptions(loaderContext) || {}
const compiler = options.compiler || require('vue-template-compiler')
// 可以看见，scopre=true的template的文件会生成一个scopeId
const compilerOptions = Object.assign({
outputSourceRange: true
}, options.compilerOptions, {
scopeId: query.scoped ? `data-v-${id}` : null,
comments: query.comments
})
// 合并compileTemplate最终参数，传入compilerOptions和compiler
const finalOptions = {source, filename: this.resourcePath, compiler,compilerOptions}
const compiled = compileTemplate(finalOptions)
const { code } = compiled
// finish with ESM exports
return code + `\nexport { render, staticRenderFns }`
}
关于compileTemplate的实现，我们不用去关心其细节，其内部主要是调用了配置参数compiler的编译方法
function actuallyCompile(options) {
const compile = optimizeSSR && compiler.ssrCompile ? compiler.ssrCompile : compiler.compile
const { render, staticRenderFns, tips, errors } = compile(source, finalCompilerOptions);
// ...
}
在Vue源码中可以了解到，template属性会通过compileToFunctions编译成render方法；在vue-loader中，这一步是可以通过vue-template-compiler提前在打包阶段处理的。
vue-template-compiler是随着Vue源码一起发布的一个包，当二者同时使用时，需要保证他们的版本号一致，否则会提示错误。这样，compiler.compile实际上是Vue源码中vue/src/compiler/index.js的baseCompile方法，追着源码一致翻下去，可以发现
// elementToOpenTagSegments.js
// 对于单个标签的属性，将拆分成一个segments
function elementToOpenTagSegments (el, state): Array<StringSegment> {
applyModelTransform(el, state)
let binding
const segments = [{ type: RAW, value: `<${el.tag}` }]
// ... 处理attrs、domProps、v-bind、style、等属性
// _scopedId
if (state.options.scopeId) {
segments.push({ type: RAW, value: ` ${state.options.scopeId}` })
}
segments.push({ type: RAW, value: `>` })
return segments
}
以前面的<div class="demo"></div>为例，解析得到的segments为
[
{ type: RAW, value: '<div' },
{ type: RAW, value: 'class=demo' },
{ type: RAW, value: 'data-v-27e4e96e' }, // 传入的scopeId
{ type: RAW, value: '>' },
]
至此，我们知道了在templateLoader中，会根据单文件组件的id，拼接一个scopeId，并作为compilerOptions传入编译器中，被解析成vnode的配置属性，然后在render函数执行时调用createElement，作为vnode的原始属性，渲染成到DOM节点上。
stylePostLoader
在stylePostLoader中，需要做的工作就是将所有选择器都增加一个属性选择器的组合限制，
const { compileStyle } = require('@vue/component-compiler-utils')
module.exports = function (source, inMap) {
const query = qs.parse(this.resourceQuery.slice(1))
const { code, map, errors } = compileStyle({
source,
filename: this.resourcePath,
id: `data-v-${query.id}`, // 同一个单页面组件中的style，与templateLoader中的scopeId保持一致
map: inMap,
scoped: !!query.scoped,
trim: true
})
this.callback(null, code, map)
}
我们需要了解compileStyle的逻辑
// @vue/component-compiler-utils/compileStyle.ts
import scopedPlugin from './stylePlugins/scoped'
function doCompileStyle(options) {
const { filename, id, scoped = true, trim = true, preprocessLang, postcssOptions, postcssPlugins } = options;
if (scoped) {
plugins.push(scopedPlugin(id));
}
const postCSSOptions = Object.assign({}, postcssOptions, { to: filename, from: filename });
// 省略了相关判断
let result = postcss(plugins).process(source, postCSSOptions);
}
最后让我们在了解一下scopedPlugin的实现，
export default postcss.plugin('add-id', (options: any) => (root: Root) => {
const id: string = options
const keyframes = Object.create(null)
root.each(function rewriteSelector(node: any) {
node.selector = selectorParser((selectors: any) => {
selectors.each((selector: any) => {
let node: any = null
// 处理 '>>>' 、 '/deep/'、::v-deep、pseudo等特殊选择器时，将不会执行下面添加属性选择器的逻辑
// 为当前选择器添加一个属性选择器[id]，id即为传入的scopeId
selector.insertAfter(
node,
selectorParser.attribute({
attribute: id
})
)
})
}).processSync(node.selector)
})
})
由于我对于PostCSS的插件开发并不是很熟悉，这里只能大致整理，翻翻文档了，相关API可以参考Writing a PostCSS Plugin。
至此，我们就知道了第二个问题的答案：通过selector.insertAfter为当前styles下的每一个选择器添加了属性选择器，其值即为传入的scopeId。由于只有当前组件渲染的DOM节点上上面存在相同的属性，从而就实现了css scoped的效果。
小结
回过头来整理一下vue-loader的工作流程
首先需要在webpack配置中注册VueLoaderPlugin
- 在插件中，会复制当前项目webpack配置中的rules项，当资源路径包含query.lang时通过resourceQuery匹配相同的rules并执行对应loader时
- 插入一个公共的loader，并在pitch阶段根据query.type插入对应的自定义loader
准备工作完成后，当加载*.vue时会调用vue-loader，
- 一个单页面组件文件会被解析成一个descriptor对象，包含template、script、styles等属性对应各个标签，
- 对于每个标签，会根据标签属性拼接src?vue&query引用代码，其中src为单页面组件路径，query为一些特性的参数，比较重要的有lang、type和scoped
- 如果包含lang属性，会匹配与该后缀相同的rules并应用对应的loaders
- 根据type执行对应的自定义loader，template将执行templateLoader、style将执行stylePostLoader
在templateLoader中，会通过vue-template-compiler将template转换为render函数，在此过程中，
- 会将传入的scopeId追加到每个标签的segments上，最后作为vnode的配置属性传递给createElemenet方法，
- 在render函数调用并渲染页面时，会将scopeId属性作为原始属性渲染到页面上
在stylePostLoader中，通过PostCSS解析style标签内容，同时通过scopedPlugin为每个选择器追加一个[scopeId]的属性选择器
由于需要Vue源码方面的支持（vue-template-compiler编译器），CSS Scoped可以算作为Vue定制的一个处理原生CSS全局作用域的解决方案。除了 css scoped之外，vue还支持css module，我打算在下一篇整理React中编写CSS的博客中一并对比整理。
小结
最近一直在写React的项目，尝试了好几种在React中编写CSS的方式，包括CSS Module、Style Component等方式，感觉都比较繁琐。相比而言，在Vue中单页面组件中写CSS要方便很多。
本文主要从源码层面分析了Vue-loader，整理了其工作原理，感觉收获颇丰
- webpack中Rules.resourceQuery和pitch loader的使用
- Vue单页面文件中css scoped的实现原理
- PostCSS插件的作用
虽然一直在使用webpack和PostCSS，但也仅限于勉强会用的阶段，比如我甚至从来没有过编写一个PostCSS插件的想法。尽管目前大部分项目都使用了封装好的脚手架，但对于这些基础知识，还是很有必要去了解其实现的。
以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持易盾网络。