Svelte 原理浅析与评测
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2021-12-29 17:04
大厂技术 坚持周更 精选好文
简介
Svelte 是一个构建 web 应用程序的工具，与 React 和 Vue 等 JavaScript 框架类似，都怀揣着一颗让构建交互式用户界面变得更容易的心。
但是有一个关键的区别：Svelte 在 构建/编译阶段 将你的应用程序转换为理想的 JavaScript 应用，而不是在 运行阶段 解释应用程序的代码。这意味着你不需要为框架所消耗的性能付出成本，并且在应用程序首次加载时没有额外损失。
你可以使用 Svelte 构建整个应用程序，也可以逐步将其融合到现有的代码中。你还可以将组件作为独立的包（package）交付到任何地方，并且不会有传统框架所带来的额外开销。
特点
代码简洁
我们以一个简单例子来说明，在输入框中输入内容，然后在弹窗中显示相关内容。然后将svelte的代码与react、vue作一下对比，可以很明显的发现，svelte要写的代码量远少于react和vue。
使用svelte，代码如下：
type="text" bind:value={animal} />
弹出
react：
import React, { useState } from 'react';
export default function App() {
const [animal, setAnimal] = useState('dog');
const showModal = () => {
alert(`My favorite animal is ${animal}`);
};
return (
<>
type="text"
value={animal}
onChange={() => {
setAnimal(animal);
}}
/>
弹出
);
}
Vue
type="text" v-model="animal" />
"showModal">弹出
无虚拟dom
Svelte 能够将代码编译成体积小、不依赖框架的普通js代码，让应用程序无论是启动还是运行都很迅速。
性能更好
许多同学在学习 react 或者 vue 时可能听说过诸如“虚拟dom很快”之类的言论，所以看到这里就会疑惑，svelte 没有虚拟dom，为什么反而更快呢？
这其实是一个误区，react 和 vue 等框架实现虚拟 dom 的最主要的目的不是性能，而是为了掩盖底层 dom 操作，让用户通过声明式的、基于状态驱动UI的方式去构建我们的应用程序，提高代码的可维护性。
另外 react 或者 vue 所说的虚拟 dom 的性能好，是指我们在没有对页面做特殊优化的情况下，框架依然能够提供不错的性能保障。例如以下场景，我们每次从服务端接收数据后就重新渲染列表，如果我们通过普通dom操作不做特殊优化，每次都重新渲染所有列表项，性能消耗比较高。而像react等框架会通过key对列表项做标记，只对发生变化的列表项重新渲染，如此一来性能便提高了。
思考上面这个场景，如果我们操作真实dom时也对列表项做标记，只对发生变化的列表项重新渲染，省去了虚拟dom diff等环节，那么性能是比虚拟dom还要高的。
svelte便实现了这种优化，通过将数据和真实dom的映射关系，在编译的时候通过 ast 计算并保存起来，数据发生变动时直接更新dom，由于不依赖虚拟dom，初始化和更新时都都十分迅速。
体积更小?
我们都知道 react 和 vue 都是基于运行时的框架，打包后除了用户自己编写的代码之外，还有框架本身的 runtime。而 svelte 是通过静态编译减少框架运行时的代码量。
https://www.npmtrends.com/react-vs-react-dom-vs-vue-vs-svelte[1]
参照 npm trends，react、vue和svelte的 minzipped 体积分别为：42.2kb、22.9kb和1.6kb，足以看出 svelte 的短小精悍。
但是上面这个单看框架的体积稍微有些片面，svelte 由于在编译时将组件直接解释为 js，所以相对来说组件编译后的代码量会比 vue 和 react 编译后要大一些。假如有 n 个组件，svelte 每个组件编译后个规模为 a，vue 或者 react 每个组件编译后的规模为 b:
svelte：体积 = a * n vue：体积 = S + b * n （S为框架运行时的体积）
在 a > b 的情况下，随着 n 的数量的增多，svelte 项目在体积上并不会占据太大的优势。
与 vue 对比
Vue 方面，尤雨溪曾将 vue3 和 svelte 做了对比：https://github.com/yyx990803/vue-svelte-size-analysis[2]
基于真实的 todomvc 场景构建组件，编译以后Svelte 的组件输出大小是Vue的1.7倍，在 SSR 的情况下，这一比例会上升到2.1倍。在不开启 SSR 的情况下，大概19个组件后就会抹平运行时体积的大小差异，开启 SSR 的情况下，大概 13 个组件后就会抹平差异。
与 react 对比
Jacek Schae 也曾将 svelte 和 react进行对比，也是在组件数量达到一定的阈值之后， svelte 的体积优势就不再存在。
可见，大型项目中使用 svelte 的体积问题还有待考究。
真正的reactivity
无需复杂的状态管理库，Svelte 为 JavaScript 自身添加反应能力。后面的源码解读部分会讲解 svelte 的响应式实现。
发展趋势
Svelte 是 Rich Harris[3] (rollup 作者)，2016 年 svelte 开始开源， 2019 年开始引起较为广泛的关注。
Github 上 svelte[4] 现在是 49.9k star：
Npm 上 svelte[5] 的周下载量大概在 15w 左右：
虽然从 star 数和下载量来说离 react、vue 和 angular 还有较大差距，但是鉴于其出道比较晚也是可以理解。而且从框架的调研[6]来看，近两年来其用户满意度和感兴趣度都是高居第一，使用和知名度也是在急速上升的。
总体来看，未来可期！
源码解读
svelte 的源码由两大部分组成，compiler 和 runtime。compiler 的作用是将 svelte 模版语法编译为浏览器能够识别的js SvelteComponent，而 runtime 则是在浏览器中帮助业务代码运作的运行时函数。
complier
Svelte 如其介绍所说，在 complier 阶段完成了大部分的工作，而 complier 又分为 parse 和 complie 两部分：
parse
parse 会读取 .svelte 文件的内容进行解析。
对于 html 部分的内容，会分为 tag、mustache、text 三种解析类型：
tag: tag 解析的内容以 <作为标识，包括 HTMLElement、style标签、script标签以及用户自定义的 svelte 组件以及 svelte 实现的一些特殊标签如svelte:head、svelte:options、svelte:window以及svelte:body等。muscache：mustache 以 {作为标识，识别的内容除了模板语法之外，还包括 svelte 的逻辑渲染(else……if、each)等语法、{``@html``}、{``@debug}等。text就是无语义的静态文本
最终parse会将.svelte 的内容解析成含有 html 、css 、instance 、module 四部分的ast。
Instance 是指 script 标签中响应式的属性和方法，module 是使用 count is: {count}
svelte编译后的结果为：
/* App.svelte generated by Svelte v3.42.4 */
import {
SvelteComponent,
append,
detach,
element,
init,
insert,
listen,
noop,
safe_not_equal,
set_data,
space,
text,
} from 'svelte/internal';
function create_fragment(ctx) {
let div;
let button;
let t1;
let p;
let t2;
let t3;
let mounted;
let dispose;
return {
c() {
div = element('div');
button = element('button');
button.textContent = '增加';
t1 = space();
p = element('p');
t2 = text('count is: ');
t3 = text(/*count*/ ctx[0]);
},
m(target, anchor) {
insert(target, div, anchor);
append(div, button);
append(div, t1);
append(div, p);
append(p, t2);
append(p, t3);
if (!mounted) {
dispose = listen(button, 'click', /*addCount*/ ctx[1]);
mounted = true;
}
},
p(ctx, [dirty]) {
if (dirty & /*count*/ 1) set_data(t3, /*count*/ ctx[0]);
},
i: noop,
o: noop,
d(detaching) {
if (detaching) detach(div);
mounted = false;
dispose();
},
};
}
function instance($$self, $$props, $$invalidate) {
let count = 0;
const addCount = () => {
$$invalidate(0, (count += 1));
};
return [count, addCount];
}
class App extends SvelteComponent {
constructor(options) {
super();
init(this, options, instance, create_fragment, safe_not_equal, {});
}
}
export default App;
我们看到编译后的结果中，有一个 create_fragement 的方法和 instance 方法。
另外还从 svelte/internal 引入了 append、detach 、element 、insert 、listen 等方法，从源码[7]中可以知道都是一些很简单的对原生 dom 操作的封装。
create_fragment
create_fragment 是和每个组件生成 dom 相关的方法，里面定义了 c 、 m 、p 、i 、o 、d 等一系列内置方法，从缩写上不好理解，我们可以看下源码[8]中其类型定义：
export interface Fragment {
key: string|null;
first: null;
/* create */ c: () => void;
/* claim */ l: (nodes: any) => void;
/* hydrate */ h: () => void;
/* mount */ m: (target: HTMLElement, anchor: any) => void;
/* update */ p: (ctx: any, dirty: any) => void;
/* measure */ r: () => void;
/* fix */ f: () => void;
/* animate */ a: () => void;
/* intro */ i: (local: any) => void;
/* outro */ o: (local: any) => void;
/* destroy */ d: (detaching: 0|1) => void;
}
c(create)：create 函数里会对一系列的 dom 节点进行创建，并将它们保存在 create_fragment 的闭包中。 m(mount)：mount 函数中会对根据 dom 节点的层级关系，构建 dom 树，并将 dom 树插入到页面 target 节点下。同时还会将 dom 上相关的事件监听进行绑定，然后将组件的 mounted 状态置为 true。 p(update)：组件的状态发生改变时会触发 update 函数，对 dom 中相应的数据重新进行更新渲染。 d(distroy)：将 dom 挂载从页面中移除，将组件的 mounted 状态置为 false，同时移除一系列的事件监听。
instance
instance 方法中返回了包含组件实例中属性和方法的数组，将相应的数据绑定在组件实例的 $$.ctx 上，并且根据用户定义的触发属性修改的方法去调用一个 $$invalidate方法，我们来看下$$invalidate这个方法干了什么：
$$.instance:
instance(component, options.props || {}, (i, ret, ...rest) => {
const value = rest.length ? rest[0] : ret;
if ($$.ctx && not_equal($$.ctx[i], ($$.ctx[i] = value))) {
if (!$$.skip_bound && $$.bound[i]) $.bound[i](value "i] "i]) $.bound[i") $.bound[i");
if (ready) make_dirty(component, i);
}
return ret;
});
$$invalidate接收2个或更多参数。第一个参数是 i 是 属性在 $$.ctx，第二个参数 ret 是定义的属性改变的逻辑函数。然后判断属性重新赋值后与之前的值是否相等，若不相等，则会调用 make_dirty 更新相关的 ui。
脏检测
make_dirty:
function make_dirty(component, i) {
if (component.$$.dirty[0] === -1) {
dirty_components.push(component);
schedule_update();
component.$$.dirty.fill(0);
}
component.$$.dirty[(i / 31) | 0] |= (1 << (i % 31));
}
每个组件的 $$ 属性上有一个 dirty 数组，用于标记 instance 中需要更新的属性下标，当 dirty 第一项为 -1 时，表示这个组件当前是干净的，将其 push 到 dirty_components 中，然后执行 schedule_update 方法。
schedule_update:
schedule_update 中会异步去执行 flush 函数：
export function schedule_update() {
if (!update_scheduled) {
update_scheduled = true;
resolved_promise.then(flush);
}
}
flush：
flush 中对刚刚的 dirty_components 进行遍历，执行 update 函数.
for (let i = 0; i < dirty_components.length; i += 1) {
const component = dirty_components[i];
set_current_component(component);
update(component.$$);
}
Update
update函数会调用组件 update 生命周期钩子函数，将 dirty 数组重新置为 -1，然后调用 fragment 的 p(update) 去更新ui。
function update($$) {
if ($$.fragment !== null) {
$$.update();
run_all($$.before_update);
const dirty = $$.dirty;
$$.dirty = [-1];
$$.fragment && $$.fragment.p($$.ctx, dirty);
$$.after_update.forEach(add_render_callback);
}
}
dirty 标记
回到上面的 make_dirty 方法，svelte 是通过如下操作对属性进行脏标记的:
component.$$.dirty[(i / 31) | 0] |= (1 << (i % 31));
了解了位运算，那我们看上面脏标记的代码，(i / 31) | 0 对每个 instance 返回的数组下标除以 31 后和 0 做或运算，即除 31 向下取整，(1 << (i % 31)) i 对 31 取余之后向左进行移位操作。通过上述的两步操作，可以了解到 dirty 数组存储了一系列的 32 位整数，通过这一操作，提高了内存利用率，每个数组项可以存储31个属性是否需要更新。
例如如下32位的整数43，对应的32位二进制为：
Dirty = [43]
43 -> 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010 1011
二进制中为1的位代表需要更新的 instance 中数组第几项，即第1、2、4、6项属性需要更新。
整体流程
周边生态
状态管理
Svelte 框架中自己实现了 store[9]，无需安装单独的状态管理库。
路由
Svelte 官方目前没有自己的路由，社区实现的路由库：
svelte-routing[10]，1.4k star，npm 周下载量 3.5k，和 react-router-dom 的使用方式很像 svelte-spa-router[11]，886 star，npm 周下载量 3.5k，更类似于 vue-router 的使用方式
SSR
sveltekit[12]
目前官方主推的 ssr 框架，具备以下的特点：
服务端渲染（SSR）
路由
typescript支持
less, scss支持
serverless
vite打包
Sapper[13]
sapper开发比较早，也是官方的 ssr 框架，但是 Rich Harris 在2020年10月的svelte峰会上表示：sapper永远不会发布1.0版本。也就是说 sapper 不会发布稳定版甚至被放弃，而 svelte kit 则是它的继任者。
跨平台
Svelte 偏向于性能，目前在跨平台方面还没有进行探究。
native
svelte-native[14] （社区库）
小程序
暂不支持
桌面应用
可以 electron[15] 结合开发桌面应用
组件库
Svelte 现在组件库数量尚可，但是都不够完备，如 table 等复杂组件都没有实现
svelte-material-ui[16] 1.8k star，扁平化设计，偏向 google 的 UI 设计系统。 carbon-components-svelte[17] 1k star，偏商务，非主流，偏向 IBM 的开源设计系统。 smelte[18] 1k star，material 的另一种方案
测试工具
缺少官方的测试工具，社区单元测试库：
svelte-testing-library[19]
总结来说，svelte 的周边生态目前还不够完备，但由于起步较晚可以理解。
VSCode插件
Svelte for VS Code[20] 识别 svelte 语法，对 svelte 进行语法高亮 Svelte 3 Snippets[21] 在 vscode 中通过简写快速生成 svelte 相关语法 Svelte Intellisense[22] svelte 组件 command + click 快速跳转及 svelte 引入省略 .svelte文件后缀
Typescript
支持
CSS 预处理器
支持 less、 scss 及 postcss
使用 svelte 构建 web component
我们平台组最近正在进行 web component 组件库开发的选型调研，svelte 也作为备选的框架之一。传统的框架如 vue、react 如果想要开发web component，需要每个组件都打包一份体积庞大的运行时，而 svelte 的运行时会根据你的功能按需引入，所以十分适合 web component 的开发场景。
配置
下面是通过 svelte 开发一个简单的 web component 的实例：
通过官方提供的脚手架创建一个组件
npx degit sveltejs/component-template custom-test-button
修改相关的文件配置：
修改 package.json 包名称
{
"name": "CustomTestButton",
"svelte": "src/index.js",
"module": "dist/index.mjs",
"main": "dist/index.js",
"scripts": {
"build": "rollup -c",
"prepublishOnly": "npm run build"
},
"devDependencies": {
"@rollup/plugin-node-resolve": "^9.0.0",
"rollup": "^2.0.0",
"rollup-plugin-svelte": "^6.0.0",
"svelte": "^3.0.0"
},
"keywords": [
"svelte"
],
"files": [
"src",
"dist"
]
}
修改 rollup.config.js 文件的内容：
import svelte from 'rollup-plugin-svelte';
import resolve from '@rollup/plugin-node-resolve';
import pkg from './package.json';
const name = pkg.name
.replace(/^(@\S+/)?(svelte-)?(\S+)/, '$3')
.replace(/^\w/, (m) => m.toUpperCase())
.replace(/-\w/g, (m) => m[1].toUpperCase());
export default {
input: 'src/index.js',
output: [
{ file: pkg.module, format: 'es' },
{ file: pkg.main, format: 'umd', name },
],
plugins: [svelte({ customElement: true }), resolve()],
};
增加组件内容
如下定义了一个组件内容
"custom-test-button" />
${type}`}>{value}
在项目目录执行 npm run build将组件打包，假设打包后的文件为index.js
使用
Html 引入
"en">
"UTF-8" />
"X-UA-Compatible" content="IE=edge" />
"viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0" />
svelte web component
"测试按钮" type="danger">