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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
会被编译成编译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 ${request}`
// 比如，标签
// 将被解析成 import { render, staticRenderFns } from "./source.vue?vue&type=template&id=27e4e96e&lang=pug&"
} 处理script标签
let scriptImport = `var script = {}`
if (descriptor.script) {
// vue-loader没有对script做过多的处理
// 比如vue文件中的标签将被解析成
// import script from "./source.vue?vue&type=script&lang=js&"
// export * from "./source.vue?vue&type=script&lang=js&"
}处理style标签，为每个标签拼接type=style等参数
// 在genStylesCode中，会处理css scoped和css moudle
stylesCode = genStylesCode(
loaderContext,
descriptor.styles,
id,
resourcePath,
stringifyRequest,
needsHotReload,
isServer || isShadow // needs explicit injection?
)
// 由于一个vue文件里面可能存在多个style标签，对于每个标签，将调用genStyleRequest生成对应文件的依赖
function genStyleRequest (style, i) {
const src = style.src || resourcePath
const attrsQuery = attrsToQuery(style.attrs, 'css')
const inheritQuery = `&${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{ 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: ` ${state.options.scopeId}` }) } segments.push({ type: RAW, value: `>` }) return segments }
以前面的
为例，解析得到的segments为[
{ type: RAW, value: '' },
] 至此，我们知道了在templateLoader中，会根据单文件组件的id，拼接一个scopeId，并作为compilerOptions传入编译器中，被解析成vnode的配置属性，然后在render函数执行时调用createElement，作为vnode的原始属性，渲染成到DOM节点上。
stylePostLoader
在stylePostLoader中，需要做的工作就是将所有选择器都增加一个属性选择器的组合限制，
const { compileStyle } = require('@vue/component-compiler-utils')
module.exports = function (source, inMap) {
const query = qs.parse(this.resourceQuery.slice(1))
const { code, map, errors } = compileStyle({
source,
filename: this.resourcePath,
id: `data-v-${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。
读到这里，这篇“CSS Scoped的实现原理是什么”文章已经介绍完毕，想要掌握这篇文章的知识点还需要大家自己动手实践使用过才能领会，如果想了解更多相关内容的文章，欢迎关注创新互联行业资讯频道。