掉了两根头发后，我悟了！vue3的scoped原来是这样避免样式污染（上）

前言

众所周知，在vue中使用scoped可以避免父组件的样式渗透到子组件中。使用了scoped后会给html增加自定义属性data-v-x，同时会给组件内CSS选择器添加对应的属性选择器[data-v-x]。这篇我们来讲讲vue是如何给CSS选择器添加对应的属性选择器[data-v-x]。注：本文中使用的vue版本为3.4.19，@vitejs/plugin-vue的版本为5.0.4。

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看个demo

我们先来看个demo，代码如下：

<template>
  <div class="block">hello world</div>
</template>

<style scoped>
.block {
  color: red;
}
</style>

经过编译后，上面的demo代码就会变成下面这样：

<template>
  <div data-v-c1c19b25 class="block">hello world</div>
</template>

<style>
.block[data-v-c1c19b25] {
  color: red;
}
</style>

从上面的代码可以看到在div上多了一个data-v-c1c19b25自定义属性，并且css的属性选择器上面也多了一个[data-v-c1c19b25]。

可能有的小伙伴有疑问，为什么生成这样的代码就可以避免样式污染呢？

.block[data-v-c1c19b25]：这里面包含两个选择器。.block是一个类选择器，表示class的值包含block。[data-v-c1c19b25]是一个属性选择器，表示存在data-v-c1c19b25自定义属性的元素。

所以只有class包含block，并且存在data-v-c1c19b25自定义属性的元素才能命中这个样式，这样就能避免样式污染。

并且由于在同一个组件里面生成的data-v-x值是一样的，所以在同一组件内多个html元素只要class的值包含block，就可以命中color: red的样式。

接下来我将通过debug的方式带你了解，vue是如何在css中生成.block[data-v-c1c19b25]这样的属性选择器。

@vitejs/plugin-vue

还是一样的套路启动一个debug终端。这里以vscode举例，打开终端然后点击终端中的+号旁边的下拉箭头，在下拉中点击Javascript Debug Terminal就可以启动一个debug终端。
debug-terminal

假如vue文件编译为js文件是一个毛线团，那么他的线头一定是vite.config.ts文件中使用@vitejs/plugin-vue的地方。通过这个线头开始debug我们就能够梳理清楚完整的工作流程。
vite-config

vuePlugin函数

我们给上方图片的vue函数打了一个断点，然后在debug终端上面执行yarn dev，我们看到断点已经停留在了vue函数这里。然后点击step into，断点走到了@vitejs/plugin-vue库中的一个vuePlugin函数中。我们看到简化后的vuePlugin函数代码如下：

function vuePlugin(rawOptions = {}) {
  return {
    name: "vite:vue",
    // ...省略其他插件钩子函数
    transform(code, id, opt) {
      // ..
    }
  };
}

@vitejs/plugin-vue是作为一个plugins插件在vite中使用，vuePlugin函数返回的对象中的transform方法就是对应的插件钩子函数。vite会在对应的时候调用这些插件的钩子函数，vite每解析一个模块都会执行一次transform钩子函数。更多vite钩子相关内容查看官网。

我们这里只需要看transform钩子函数，解析每个模块时调用。

由于解析每个文件都会走到transform钩子函数中，但是我们只关注index.vue文件是如何解析的，所以我们给transform钩子函数打一个条件断点。如下图：
conditional-breakpoint

然后点击Continue(F5)，vite服务启动后就会走到transform钩子函数中打的断点。我们可以看到简化后的transform钩子函数代码如下：

function transform(code, id, opt) {
  const { filename, query } = parseVueRequest(id);
  if (!query.vue) {
    return transformMain(
      code,
      filename,
      options.value,
      this,
      ssr,
      customElementFilter.value(filename)
    );
  } else {
    const descriptor = getDescriptor(filename);
    if (query.type === "style") {
      return transformStyle(
        code,
        descriptor,
        Number(query.index || 0),
        options.value
      );
    }
  }
}

首先调用parseVueRequest函数解析出当前要处理的文件的filename和query，在debug终端来看看此时这两个的值。如下图：
query

从上图中可以看到filename为当前处理的vue文件路径，query的值为空数组。所以此时代码会走到transformMain函数中。

`transformMain`函数

将断点走进transformMain函数，在我们这个场景中简化后的transformMain函数代码如下：

async function transformMain(code, filename, options) {
  const { descriptor } = createDescriptor(filename, code, options);

  const { code: templateCode } = await genTemplateCode(
    descriptor
    // ...省略
  );

  const { code: scriptCode } = await genScriptCode(
    descriptor
    // ...省略
  );

  const stylesCode = await genStyleCode(
    descriptor
    // ...省略
  );

  const output = [scriptCode, templateCode, stylesCode];
  let resolvedCode = output.join("\n");
  return {
    code: resolvedCode,
  };
}

我们在通过debug搞清楚.vue文件怎么变成.js文件文章中已经深入讲解过transformMain函数了，所以这篇文章我们不会深入到transformMain函数中使用到的每个函数中。

首先调用createDescriptor函数根据当前vue文件的code代码字符串生成一个descriptor对象，简化后的createDescriptor函数代码如下：

const cache = new Map();

function createDescriptor(
  filename,
  source,
  { root, isProduction, sourceMap, compiler, template }
) {
  const { descriptor, errors } = compiler.parse(source, {
    filename,
    sourceMap,
    templateParseOptions: template?.compilerOptions,
  });
  const normalizedPath = slash(path.normalize(path.relative(root, filename)));
  descriptor.id = getHash(normalizedPath + (isProduction ? source : ""));
  cache.set(filename, descriptor);
  return { descriptor, errors };
}

首先调用compiler.parse方法根据当前vue文件的code代码字符串生成一个descriptor对象，此时的descriptor对象主要有三个属性template、scriptSetup、style，分别对应的是vue文件中的<template>模块、<template setup>模块、<style>模块。

然后调用getHash函数给descriptor对象生成一个id属性，getHash函数代码如下：

import { createHash } from "node:crypto";
function getHash(text) {
  return createHash("sha256").update(text).digest("hex").substring(0, 8);
}

从上面的代码可以看出id是根据vue文件的路径调用node的createHash加密函数生成的，这里生成的id就是scoped生成的自定义属性data-v-x中的x部分。

然后在createDescriptor函数中将生成的descriptor对象缓存起来，关于descriptor对象的处理就这么多了。

接着在transformMain函数中会分别以descriptor对象为参数执行genTemplateCode、genScriptCode、genStyleCode函数，分别得到编译后的render函数、编译后的js代码、编译后的style代码。

编译后的render函数如下图：
templateCode

从上图中可以看到template模块已经编译成了render函数

编译后的js代码如下图：
scriptCode

从上图中可以看到script模块已经编译成了一个名为_sfc_main的对象，因为我们这个demo中script模块没有代码，所以这个对象是一个空对象。

编译后的style代码如下图：
stylesCode

从上图中可以看到style模块已经编译成了一个import语句。

最后就是使用换行符\n将templateCode、scriptCode、stylesCode拼接起来就是vue文件编译后的js文件啦，如下图：
resolvedCode

想必细心的同学已经发现有地方不对啦，这里的style模块编译后是一条import语句，并不是真正的css代码。这条import语句依然还是import导入的index.vue文件，只是加了一些额外的query参数。

?vue&type=style&index=0&lang.css：这个query参数表明当前import导入的是vue文件的css部分。

还记得我们前面讲过的transform钩子函数吗？vite每解析一个模块都会执行一次transform钩子函数，这个import导入vue文件的css部分，当然也会触发transform钩子函数的执行。

第二次执行`transform`钩子函数

当在浏览器中执行vue文件编译后的js文件时会触发import "/Users/xxx/index.vue?vue&type=style&index=0&lang.css"语句的执行，导致再次执行transform钩子函数。

transform钩子函数代码如下：

function transform(code, id, opt) {
  const { filename, query } = parseVueRequest(id);
  if (!query.vue) {
    return transformMain(
      code,
      filename,
      options.value,
      this,
      ssr,
      customElementFilter.value(filename)
    );
  } else {
    const descriptor = getDescriptor(filename);
    if (query.type === "style") {
      return transformStyle(
        code,
        descriptor,
        Number(query.index || 0),
        options.value
      );
    }
  }
}

由于此时的query中是有vue字段，所以!query.vue的值为false，这次代码就不会走进transformMain函数中了。在else代码在先执行getDescriptor函数拿到descriptor对象，getDescriptor函数代码如下：

function getDescriptor(filename) {
  const _cache = cache;
  if (_cache.has(filename)) {
    return _cache.get(filename);
  }
}

我们在第一次执行transformMain函数的时候会去执行createDescriptor函数，他的作用是根据当前vue文件的code代码字符串生成一个descriptor对象，并且将这个descriptor对象缓存起来了。在getDescriptor函数中就是将缓存的descriptor对象取出来。

由于query中有type=style，所以代码会走到transformStyle函数中。

`transformStyle`函数

接着将断点走进transformStyle函数，代码如下：

async function transformStyle(code, descriptor, index, options) {
  const block = descriptor.styles[index];
  const result = await options.compiler.compileStyleAsync({
    ...options.style,
    filename: descriptor.filename,
    id: `data-v-${descriptor.id}`,
    source: code,
    scoped: block.scoped,
  });

  return {
    code: result.code,
  };
}

从上面的代码可以看到transformStyle函数依然不是干活的地方，而是调用的@vue/compiler-sfc包暴露出的compileStyleAsync函数。

在调用compileStyleAsync函数的时候有三个参数需要注意：source、id和scoped。

source字段的值为code，值是当前css代码字符串。

id字段的值为data-v-${descriptor.id}，是不是觉得看着很熟悉？没错他就是使用scoped后vue帮我们自动生成的html自定义属性data-v-x和css选择属性选择器[data-v-x]。

其中的descriptor.id就是在生成descriptor对象时根据vue文件路径加密生成的id。

scoped字段的值为block.scoped，而block的值为descriptor.styles[index]。由于一个vue文件可以写多个style标签，所以descriptor对象的styles属性是一个数组，分包对应多个style标签。我们这里只有一个style标签，所以此时的index值为0。block.scoped的值为style标签上面是否有使用scoped。

直到进入compileStyleAsync函数之前代码其实一直都还在@vitejs/plugin-vue包中执行，真正干活的地方是在@vue/compiler-sfc包中。

`@vue/compiler-sfc`

接着将断点走进compileStyleAsync函数，代码如下：

function compileStyleAsync(options) {
  return doCompileStyle({
    ...options,
    isAsync: true,
  });
}

从上面的代码可以看到实际干活的是doCompileStyle函数。

`doCompileStyle`函数

接着将断点走进doCompileStyle函数，在我们这个场景中简化后的doCompileStyle函数代码如下：

import postcss from "postcss";

function doCompileStyle(options) {
  const {
    filename,
    id,
    scoped = false,
    postcssOptions,
    postcssPlugins,
  } = options;
  const source = options.source;
  const shortId = id.replace(/^data-v-/, "");
  const longId = `data-v-${shortId}`;
  const plugins = (postcssPlugins || []).slice();

  if (scoped) {
    plugins.push(scopedPlugin(longId));
  }

  const postCSSOptions = {
    ...postcssOptions,
    to: filename,
    from: filename,
  };
  let result;
  try {
    result = postcss(plugins).process(source, postCSSOptions);
    return result.then((result) => ({
      code: result.css || "",
      // ...省略
    }));
  } catch (e: any) {
    errors.push(e);
  }
}

在doCompileStyle函数中首先使用const定义了一堆变量，我们主要关注source和longId。

其中的source为当前css代码字符串，longId为根据vue文件路径加密生成的id，值的格式为data-v-x。他就是使用scoped后vue帮我们自动生成的html自定义属性data-v-x和css选择属性选择器[data-v-x]。

接着就是判断scoped是否为true，也就是style中使用有使用scoped。如果为true，就将scopedPlugin插件push到plugins数组中。从名字你应该猜到了这个plugin插件就是用于处理css scoped的。

最后就是执行result = postcss(plugins).process(source, postCSSOptions)拿到经过postcss转换编译器处理后的css。

可能有的小伙伴对postcss不够熟悉，我们这里来简单介绍一下。

postcss 是 css 的 transpiler（转换编译器，简称转译器），它对于 css 就像 babel 对于 js 一样，能够做 css 代码的分析和转换。同时，它也提供了插件机制来做自定义的转换。

在我们这里主要就是用到了postcss提供的插件机制来完成css scoped的自定义转换，调用postcss的时候我们传入了source，他的值是style模块中的css代码。并且传入的plugins插件数组中有个scopedPlugin插件，这个自定义插件就是vue写的用于处理css scoped的插件。

在执行postcss对css代码进行转换之前我们在debug终端来看看此时的css代码是什么样的，如下图：
before-postcss

从上图可以看到此时的css代码还是和我们源代码是一样的，并没有css选择属性选择器[data-v-x]

`scopedPlugin`插件

scopedPlugin插件在我们这个场景中简化后的代码如下：

const scopedPlugin = (id = "") => {
  return {
    postcssPlugin: "vue-sfc-scoped",
    Rule(rule) {
      processRule(id, rule);
    },
    // ...省略
  };
};

这里的id就是我们在doCompileStyle函数中传过来的longId，也就是生成的css选择属性选择器[data-v-x]中的data-v-x。

在我们这个场景中只需要关注Rule钩子函数，当postcss处理到选择器开头的规则就会走到Rule钩子函数。

我们这里需要在使用了scoped后给css选择器添加对应的属性选择器[data-v-x]，所以我们需要在插件中使用Rule钩子函数，在处理css选择器时手动给选择器后面塞一个属性选择器[data-v-x]。

给Rule钩子函数打个断点，当postcss处理到我们代码中的.block时就会走到断点中。在debug终端看看rule的值，如下图：
rule

从上图中可以看到此时rule.selector的值为.block，是一个class值为block的类选择器。

`processRule`函数

将断点走进processRule函数中，在我们这个场景中简化后的processRule函数代码如下：

import selectorParser from "postcss-selector-parser";

function processRule(id: string, rule: Rule) {
  rule.selector = selectorParser((selectorRoot) => {
    selectorRoot.each((selector) => {
      rewriteSelector(id, selector, selectorRoot);
    });
  }).processSync(rule.selector);
}

前面我们讲过rule.selector的值为.block，通过重写rule.selector的值可以将当前css选择器替换为一个新的选择器。在processRule函数中就是使用postcss-selector-parser来解析一个选择器，进行处理后返回一个新的选择器。

processSync方法的作用为接收一个选择器，然后在回调中对解析出来的选择器进行处理，最后将处理后的选择器以字符串的方式进行返回。

在我们这里processSync方法接收的选择器是字符串.block，经过回调函数处理后返回的选择器字符串就变成了.block[data-v-c1c19b25]。

我们接下来看selectorParser回调函数中的代码，在回调函数中会使用selectorRoot.each去遍历解析出来的选择器。

为什么这里需要去遍历呢？

答案是css选择器可以这样写：.block.demo，如果是这样的选择器经过解析后，就会被解析成两个选择器，分别是.block和.demo。

在each遍历中会调用rewriteSelector函数对当前选取器进行重写。

`rewriteSelector`函数

将断点走进rewriteSelector函数，在我们这个场景中简化后的代码如下：

function rewriteSelector(id, selector) {
  let node;
  const idToAdd = id;

  selector.each((n) => {
    node = n;
  });

  selector.insertAfter(
    node,
    selectorParser.attribute({
      attribute: idToAdd,
      value: idToAdd,
      raws: {},
      quoteMark: `"`,
    })
  );
}

在rewriteSelector函数中each遍历当前selector选择器，给node赋值。将断点走到each遍历之后，我们在debug终端来看看selector选择器和node变量。如下图：

在这里selector是container容器，node才是具体要操作的选择器节点。

比如我们这里要执行的selector.insertAfter方法就是在selector容器中在一个指定节点后面去插入一个新的节点。这个和操作浏览器DOM API很相似。

我们再来看看要插入的节点，selectorParser.attribute函数的作用是创建一个attribute属性选择器。在我们这里就是创建一个[data-v-x]的属性选择器，如下图：

所以这里就是在.block类选择器后面插入一个[data-v-c1c19b25]的属性选择器。

我们在debug终端来看看执行insertAfter函数后的selector选择器，如下图：
after-selector

将断点逐层走出，直到processRule函数中。我们在debug终端来看看此时被重写后的rule.selector字符串的值是什么样的，如下图
after-postcss

原来rule.selector的值为.block，通过重写rule.selector的值可以将.block类选择器替换为一个新的选择器，而这个新的选择器是在原来的.block类选择器后面再塞一个[data-v-c1c19b25]属性选择器。

总结

这篇文章我们讲了当使用scoped后，vue是如何给组件内CSS选择器添加对应的属性选择器[data-v-x]。主要分为两部分，分别在两个包里面执行。

第一部分为在@vitejs/plugin-vue包内执行。
- 首先会根据当前vue文件的路径进行加密算法生成一个id，这个id就是添加的属性选择器[data-v-x]中的x。
- 然后就是执行transformStyle函数，这个transformStyle并不是实际干活的地方，他调用了@vue/compiler-sfc包的compileStyleAsync函数。并且传入了id、code（css代码字符串）、scoped（是否在style中使用scoped）。
第二部分在@vue/compiler-sfc包执行。
- compileStyleAsync函数依然不是实际干活的地方，而是调用了doCompileStyle函数。
- 在doCompileStyle函数中，如果scoped为true就向plugins数组中插入一个scopedPlugin插件，这个是vue写的postcss插件，用于处理css scoped。然后使用postcss转换编译器对css代码进行转换。
- 当postcss处理到选择器开头的规则就会走到scopedPlugin插件中的Rule钩子函数中。在Rule钩子函数中会执行processRule函数。
- 在processRule函数中会使用postcss-selector-parser包将当前选择器替换为一个新的选择器，新的选择器和原来的选择器的区别是在后面会添加一个属性选择器[data-v-x]。其中的x就是根据当前vue文件的路径进行加密算法生成的id。