第209集：服务端渲染源码

概述

Vue 3的服务端渲染（SSR）是其核心特性之一，允许在服务器端渲染Vue组件，生成HTML字符串，然后发送给客户端。本集将深入分析Vue 3服务端渲染的源码实现，包括核心概念、服务端渲染的原理、源码实现等。通过了解服务端渲染的实现原理，我们可以更好地理解Vue 3的跨平台渲染机制和性能优化。

核心概念

1. 服务端渲染基础

服务端渲染（SSR）：在服务器端渲染Vue组件，生成HTML字符串
客户端水合（Hydration）：在客户端将静态HTML转换为可交互的Vue应用
同构应用：代码可以同时在服务器端和客户端运行的应用
虚拟DOM：轻量级的JavaScript对象，描述真实DOM的结构
渲染上下文：服务端渲染时的上下文环境

2. 服务端渲染优势

更好的SEO：搜索引擎可以直接爬取服务器渲染的HTML内容
更快的首屏加载：客户端可以直接展示服务器渲染的HTML，无需等待JavaScript加载和执行
更好的性能：减少客户端的JavaScript执行时间，提高渲染性能
更好的可访问性：支持无JavaScript环境访问

3. 服务端渲染流程

请求处理：服务器接收客户端请求
组件渲染：在服务器端渲染Vue组件，生成HTML字符串
HTML发送：将生成的HTML字符串发送给客户端
客户端水合：在客户端将静态HTML转换为可交互的Vue应用

4. 服务端渲染组件生命周期

beforeCreate：在服务器端和客户端都会执行
created：在服务器端和客户端都会执行
beforeMount：只在客户端执行
mounted：只在客户端执行
beforeUpdate：只在客户端执行
updated：只在客户端执行
beforeUnmount：只在客户端执行
unmounted：只在客户端执行

服务端渲染架构

1. 服务端渲染核心模块

Vue 3的服务端渲染主要包含以下几个核心模块：

渲染器核心：@vue/server-renderer - 提供服务端渲染的核心功能
编译器SSR：@vue/compiler-ssr - 为服务端渲染优化的编译器
运行时核心：@vue/runtime-core - 提供跨平台的运行时功能
响应式系统：@vue/reactivity - 提供响应式数据支持
应用API：@vue/runtime-dom - 提供客户端渲染的API

2. 服务端渲染架构图

客户端 <-- HTTP请求/响应 --> 服务器
                                |
                                v
                       服务端应用入口
                                |
                                v
                       创建Vue应用实例
                                |
                                v
                       渲染组件树
                                |
                                v
                       生成HTML字符串
                                |
                                v
                       发送HTML给客户端
                                |
                                v
                       客户端水合
                                |
                                v
                       可交互的Vue应用

服务端渲染源码分析

1. 服务端渲染入口

服务端渲染的入口是createSSRApp函数，用于创建服务端渲染的应用实例：

// createSSRApp函数：创建服务端渲染应用实例
export function createSSRApp(rootComponent: Component): App {
  // 创建应用实例
  const app = createApp(rootComponent)
  
  // 设置为服务端渲染模式
  app._context.isSSR = true
  
  // 返回应用实例
  return app
}

2. 服务端渲染器创建

服务端渲染器的创建是通过createRenderer函数完成的：

// createRenderer函数：创建服务端渲染器
export function createRenderer(options?: SSRRendererOptions): SSRRenderer {
  // 创建渲染器实例
  const renderer: SSRRenderer = {
    renderToString,
    renderToNodeStream,
    renderToWebStream,
    renderToSimpleStream
  }
  
  // 返回渲染器实例
  return renderer
}

3. 服务端渲染核心函数

服务端渲染的核心函数是renderToString，用于将Vue组件渲染为HTML字符串：

// renderToString函数：将组件渲染为HTML字符串
export async function renderToString(
  input: App | Component, // 应用实例或组件
  context?: SSRContext // 渲染上下文
): Promise<string> {
  // 确保上下文存在
  context = context || {} as SSRContext
  
  // 如果是应用实例，直接使用
  let app: App
  if (isApp(input)) {
    app = input
  } else {
    // 否则创建应用实例
    app = createSSRApp(input)
  }
  
  // 设置渲染上下文
  app._context.ssrContext = context
  
  // 渲染应用
  const html = await doRender(app, context)
  
  // 返回HTML字符串
  return html
}

4. 渲染上下文

渲染上下文用于在服务端渲染过程中传递数据：

// SSRContext接口
export interface SSRContext {
  // 渲染的HTML头部
  head?: string
  // 渲染的HTML主体
  body?: string
  // 渲染的HTML脚本
  scripts?: string[]
  // 渲染的HTML样式
  styles?: string[]
  // 其他自定义数据
  [key: string]: any
}

5. 服务端组件渲染

服务端组件渲染的核心是renderComponentVNode函数，用于渲染组件VNode：

// renderComponentVNode函数：渲染组件VNode
export function renderComponentVNode(
  node: VNode, // 组件VNode
  context: SSRContext, // 渲染上下文
  namespace: string // 命名空间
): string {
  // 创建组件实例
  const instance = createComponentInstance(node, null, null)
  
  // 设置渲染上下文
  instance.ssrContext = context
  
  // 初始化组件
  setupComponent(instance)
  
  // 渲染组件
  const result = renderComponentRoot(instance)
  
  // 渲染结果转换为HTML
  const html = renderVNode(result, context, namespace)
  
  // 返回HTML字符串
  return html
}

6. VNode渲染

VNode渲染的核心是renderVNode函数，用于将VNode转换为HTML字符串：

// renderVNode函数：将VNode转换为HTML字符串
export function renderVNode(
  node: VNode, // VNode
  context: SSRContext, // 渲染上下文
  namespace: string // 命名空间
): string {
  // 根据VNode类型进行渲染
  switch (node.type) {
    case Text:
      // 渲染文本节点
      return renderText(node, context)
    case Comment:
      // 渲染注释节点
      return renderComment(node, context)
    case Static:
      // 渲染静态节点
      return renderStatic(node, context)
    case Fragment:
      // 渲染Fragment节点
      return renderFragment(node, context, namespace)
    case Element:
      // 渲染元素节点
      return renderElement(node, context, namespace)
    case Component:
      // 渲染组件节点
      return renderComponentVNode(node, context, namespace)
    default:
      // 渲染其他类型节点
      return ''
  }
}

7. 客户端水合

客户端水合的核心是hydrate函数，用于将静态HTML转换为可交互的Vue应用：

// hydrate函数：客户端水合
export function hydrate(
  vnode: VNode, // 虚拟DOM
  container: Element, // 容器元素
  options?: HydrationOptions // 水合选项
): ComponentInternalInstance | null {
  // 创建渲染上下文
  const context = createRendererContext(container, options)
  
  // 执行水合
  const instance = renderComponentRoot(vnode)
  
  // 水合VNode
  hydrateVNode(instance, vnode, container, context)
  
  // 返回组件实例
  return instance
}

8. 服务端渲染优化

静态节点提升

服务端渲染会自动将静态节点提升到渲染函数外部，避免在每次渲染时重复创建：

// 编译前
<template>
  <div>
    <h1>静态标题</h1>
    <p>{{ dynamicText }}</p>
  </div>
</template>

// 编译后（服务端）
const _hoisted_1 = /*#__PURE__*/_createStaticVNode("<h1>静态标题</h1>", 1)

function _ssrRender(_ctx, _push, _parent, _attrs, $props, $setup, $data, $options) {
  _push(_hoisted_1)
  _push(`<p>${_ssrEscape(_ctx.dynamicText)}</p>`)
}

指令优化

服务端渲染会优化指令的处理，只生成必要的HTML：

// v-if指令服务端渲染
function _ssrRender(_ctx, _push, _parent, _attrs, $props, $setup, $data, $options) {
  if (_ctx.condition) {
    _push(`<div>条件成立</div>`)
  }
}

// v-for指令服务端渲染
function _ssrRender(_ctx, _push, _parent, _attrs, $props, $setup, $data, $options) {
  _push(`<ul>`)
  for (let i = 0; i < _ctx.list.length; i++) {
    const item = _ctx.list[i]
    _push(`<li>${_ssrEscape(item)}</li>`)
  }
  _push(`</ul>`)
}

服务端渲染实际应用

1. 基本服务端渲染

// 服务端代码
import { createSSRApp } from 'vue'
import { renderToString } from '@vue/server-renderer'
import App from './App.vue'

// 创建服务端应用实例
const app = createSSRApp(App)

// 渲染组件为HTML字符串
const html = await renderToString(app)

// 发送HTML给客户端
res.send(`
  <!DOCTYPE html>
  <html>
    <head>
      <title>Vue 3 SSR</title>
    </head>
    <body>
      <div id="app">${html}</div>
      <script type="module" src="/client.js"></script>
    </body>
  </html>
`)

// 客户端代码
import { createSSRApp } from 'vue'
import App from './App.vue'

// 创建客户端应用实例
const app = createSSRApp(App)

// 挂载应用（水合）
app.mount('#app')

2. 使用渲染上下文

// 服务端代码
import { createSSRApp } from 'vue'
import { renderToString } from '@vue/server-renderer'
import App from './App.vue'

// 创建渲染上下文
const context = {
  title: 'Vue 3 SSR',
  meta: []
}

// 创建服务端应用实例
const app = createSSRApp(App)

// 渲染组件为HTML字符串
const html = await renderToString(app, context)

// 发送HTML给客户端
res.send(`
  <!DOCTYPE html>
  <html>
    <head>
      <title>${context.title}</title>
      ${context.meta.map(meta => `<meta ${meta}>`).join('')}
    </head>
    <body>
      <div id="app">${html}</div>
      <script type="module" src="/client.js"></script>
    </body>
  </html>
`)

// 组件中使用上下文
<template>
  <div>
    <h1>Vue 3 SSR</h1>
  </div>
</template>

<script setup>
import { useSSRContext } from 'vue'

// 获取渲染上下文
const ssrContext = useSSRContext()

// 设置元信息
if (ssrContext) {
  ssrContext.meta.push('name="description" content="Vue 3 SSR Example"')
}
</script>

3. 服务端渲染与客户端激活

// 客户端代码
import { createSSRApp } from 'vue'
import { hydrate } from 'vue'
import App from './App.vue'

// 创建客户端应用实例
const app = createSSRApp(App)

// 水合应用（激活静态HTML）
hydrate(app._instance.render(), document.getElementById('app'))

服务端渲染性能优化

1. 组件拆分

将大型组件拆分为小型组件，便于服务端渲染和客户端水合：

<!-- 大型组件 -->
<template>
  <div class="large-component">
    <header>
      <h1>标题</h1>
      <nav>导航</nav>
    </header>
    <main>
      <section>内容1</section>
      <section>内容2</section>
      <section>内容3</section>
    </main>
    <footer>页脚</footer>
  </div>
</template>

<!-- 拆分后的组件 -->
<template>
  <div class="large-component">
    <AppHeader />
    <AppMain />
    <AppFooter />
  </div>
</template>

2. 异步组件

使用异步组件可以优化服务端渲染的性能，只在需要时加载组件：

// 异步组件定义
const AsyncComponent = defineAsyncComponent({
  loader: () => import('./AsyncComponent.vue'),
  loadingComponent: LoadingComponent,
  errorComponent: ErrorComponent,
  timeout: 3000
})

// 服务端渲染时预加载
if (typeof window === 'undefined') {
  // 服务端预加载异步组件
  AsyncComponent.loader().then(() => {
    // 组件加载完成
  })
}

3. 缓存

使用缓存可以优化服务端渲染的性能，避免重复渲染相同的组件：

// 服务端渲染缓存
const cache = new Map()

async function renderComponent(component, context) {
  // 生成缓存键
  const key = JSON.stringify({ component: component.name, context })
  
  // 检查缓存
  if (cache.has(key)) {
    return cache.get(key)
  }
  
  // 渲染组件
  const html = await renderToString(component, context)
  
  // 缓存结果
  cache.set(key, html)
  
  // 返回HTML
  return html
}

4. 避免在服务端执行客户端代码

服务端渲染时，应该避免执行只在客户端有效的代码，如DOM操作、浏览器API调用等：

// 避免在服务端执行客户端代码
if (typeof window !== 'undefined') {
  // 客户端代码
  window.addEventListener('resize', () => {
    // 处理窗口大小变化
  })
}

服务端渲染最佳实践

1. 合理使用服务端渲染

服务端渲染适合以下场景：

需要良好SEO的页面
首屏加载速度要求高的页面
内容相对静态的页面

对于交互复杂、内容动态变化的页面，客户端渲染可能更合适。

2. 优化客户端水合

客户端水合是服务端渲染的重要环节，应该优化水合的性能：

减少组件的复杂度
避免在水合过程中执行复杂计算
合理使用v-if和v-show指令
避免在组件挂载时执行大量异步操作

3. 监控服务端渲染性能

应该监控服务端渲染的性能，包括：

服务端渲染时间
客户端水合时间
首屏加载时间
内存使用情况

通过监控性能，可以及时发现和解决服务端渲染的性能问题。

总结

Vue 3的服务端渲染是其核心特性之一，允许在服务器端渲染Vue组件，生成HTML字符串，然后发送给客户端。服务端渲染的实现原理包括：

创建服务端应用实例：使用createSSRApp函数创建服务端渲染的应用实例
渲染组件树：使用renderToString函数将组件渲染为HTML字符串
生成HTML：将渲染结果转换为完整的HTML页面
客户端水合：在客户端将静态HTML转换为可交互的Vue应用

服务端渲染的优势包括更好的SEO、更快的首屏加载、更好的性能和更好的可访问性。通过了解服务端渲染的实现原理，我们可以更好地使用Vue 3进行服务端渲染开发，并进行性能优化。

Vue 3的服务端渲染相比Vue 2有了很大的改进，主要体现在以下几个方面：

更简洁的API：提供了更简洁的服务端渲染API
更好的性能：优化了服务端渲染的性能
更好的TypeScript支持：提供了完整的类型定义
更好的跨平台支持：支持多种服务端环境
更好的客户端水合：优化了客户端水合的性能

理解Vue 3服务端渲染的实现原理，有助于我们更好地使用Vue 3进行服务端渲染开发，并在遇到问题时能够快速定位和解决。