详解从vue-loader源码分析CSS Scoped的实现

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

1. 可以使用pug编写template，然后配置pug-plain-loader
2. 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

1. 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
2. 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

1. webpack中Rules.resourceQuery和pitch loader的使用
2. Vue单页面文件中css scoped的实现原理
3. 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小牛知识库。