Vue 3.0自定义指令的使用入门

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一、自定义指令

1、注册全局自定义指令

const app = Vue.createApp({})

// 注册一个全局自定义指令 v-focus
app.directive('focus', {
  // 当被绑定的元素挂载到 DOM 中时被调用
  mounted(el) {
    // 聚焦元素
    el.focus()
  }
})

2、使用全局自定义指令

<div id="app">
   <input v-focus />
</div>

3、完整的使用示例

<div id="app">
   <input v-focus />
</div>
<script>
   const { createApp } = Vue
   
   const app = Vue.createApp({}) // ①
   app.directive('focus', { // ② 
     // 当被绑定的元素挂载到 DOM 中时被调用
     mounted(el) {
       el.focus() // 聚焦元素
     }
   })
   app.mount('#app') // ③
</script>

当页面加载完成后，页面中的输入框元素将自动获得焦点。该示例的代码比较简单，主要包含 3 个步骤：创建 App 对象、注册全局自定义指令和应用挂载。其中创建 App 对象的细节，阿宝哥会在后续的文章中单独介绍，下面我们将重点分析其他 2 个步骤。首先我们先来分析注册全局自定义指令的过程。

二、注册全局自定义指令的过程

在以上示例中，我们使用 app 对象的 directive 方法来注册全局自定义指令：

app.directive('focus', {
  // 当被绑定的元素挂载到 DOM 中时被调用
  mounted(el) {
    el.focus() // 聚焦元素
  }
})

当然，除了注册全局自定义指令外，我们也可以注册局部指令，因为组件中也接受一个 directives 的选项：

directives: {
  focus: {
    mounted(el) {
      el.focus()
    }
  }
}

对于以上示例来说，我们使用的 app.directive 方法被定义在 runtime-core/src/apiCreateApp.ts 文件中：

// packages/runtime-core/src/apiCreateApp.ts
export function createAppAPI<HostElement>(
  render: RootRenderFunction,
  hydrate?: RootHydrateFunction
): CreateAppFunction<HostElement> {
  return function createApp(rootComponent, rootProps = null) {
    const context = createAppContext()
    let isMounted = false

    const app: App = (context.app = {
      // 省略部分代码
      _context: context,
      
      // 用于注册或检索全局指令。
      directive(name: string, directive?: Directive) {
        if (__DEV__) {
          validateDirectiveName(name)
        }
        if (!directive) {
          return context.directives[name] as any
        }
        if (__DEV__ && context.directives[name]) {
          warn(`Directive "${name}" has already been registered in target app.`)
        }
        context.directives[name] = directive
        return app
      },

    return app
  }
}

通过观察以上代码，我们可以知道 directive 方法支持以下两个参数：

name：表示指令的名称；
directive（可选）：表示指令的定义。

name 参数比较简单，所以我们重点分析 directive 参数，该参数的类型是 Directive 类型：

// packages/runtime-core/src/directives.ts
export type Directive<T = any, V = any> =
  | ObjectDirective<T, V>
  | FunctionDirective<T, V>

由上可知 Directive 类型属于联合类型，所以我们需要继续分析 ObjectDirective 和 FunctionDirective 类型。这里我们先来看一下 ObjectDirective 类型的定义：

// packages/runtime-core/src/directives.ts
export interface ObjectDirective<T = any, V = any> {
  created?: DirectiveHook<T, null, V>
  beforeMount?: DirectiveHook<T, null, V>
  mounted?: DirectiveHook<T, null, V>
  beforeUpdate?: DirectiveHook<T, VNode<any, T>, V>
  updated?: DirectiveHook<T, VNode<any, T>, V>
  beforeUnmount?: DirectiveHook<T, null, V>
  unmounted?: DirectiveHook<T, null, V>
  getSSRProps?: SSRDirectiveHook
}

该类型定义了对象类型的指令，对象上的每个属性表示指令生命周期上的钩子。而 FunctionDirective 类型则表示函数类型的指令：

// packages/runtime-core/src/directives.ts
export type FunctionDirective<T = any, V = any> = DirectiveHook<T, any, V>
                              
export type DirectiveHook<T = any, Prev = VNode<any, T> | null, V = any> = (
  el: T,
  binding: DirectiveBinding<V>,
  vnode: VNode<any, T>,
  prevVNode: Prev
) => void

介绍完 Directive 类型，我们再回顾一下前面的示例，相信你就会清晰很多：

app.directive('focus', {
  // 当被绑定的元素挂载到 DOM 中时触发
  mounted(el) {
    el.focus() // 聚焦元素
  }
})

对于以上示例，当我们调用 app.directive 方法注册自定义 focus 指令时，就会执行以下逻辑：

directive(name: string, directive?: Directive) {
  if (__DEV__) { // 避免自定义指令名称，与已有的内置指令名称冲突
    validateDirectiveName(name)
  }
  if (!directive) { // 获取name对应的指令对象
    return context.directives[name] as any
  }
  if (__DEV__ && context.directives[name]) {
    warn(`Directive "${name}" has already been registered in target app.`)
  }
  context.directives[name] = directive // 注册全局指令
  return app
}

当 focus 指令注册成功之后，该指令会被保存在 context 对象的 directives 属性中，具体如下图所示：

顾名思义 context 是表示应用的上下文对象，那么该对象是如何创建的呢？其实，该对象是通过 createAppContext 函数来创建的：

const context = createAppContext()

而 createAppContext 函数被定义在 runtime-core/src/apiCreateApp.ts 文件中：

// packages/runtime-core/src/apiCreateApp.ts
export function createAppContext(): AppContext {
  return {
    app: null as any,
    config: {
      isNativeTag: NO,
      performance: false,
      globalProperties: {},
      optionMergeStrategies: {},
      isCustomElement: NO,
      errorHandler: undefined,
      warnHandler: undefined
    },
    mixins: [],
    components: {},
    directives: {},
    provides: Object.create(null)
  }
}

看到这里，是不是觉得注册全局自定义指令的内部处理逻辑其实挺简单的。那么对于已注册的 focus 指令，何时会被调用呢？要回答这个问题，我们就需要分析另一个步骤 —— 应用挂载。

三、应用挂载的过程

为了更加直观地了解应用挂载的过程，阿宝哥利用 Chrome 开发者工具，记录了应用挂载的主要过程：

通过上图，我们就可以知道应用挂载期间所经历的主要过程。此外，从图中我们也发现了一个与指令相关的函数 resolveDirective。很明显，该函数用于解析指令，且该函数在 render 方法中会被调用。在源码中，我们找到了该函数的定义：

// packages/runtime-core/src/helpers/resolveAssets.ts
export function resolveDirective(name: string): Directive | undefined {
  return resolveAsset(DIRECTIVES, name)
}

在 resolveDirective 函数内部，会继续调用 resolveAsset 函数来执行具体的解析操作。在分析 resolveAsset 函数的具体实现之前，我们在 resolveDirective 函数内部加个断点，来一睹 render 方法的 “芳容”：

在上图中，我们看到了与 focus 指令相关的 _resolveDirective("focus") 函数调用。前面我们已经知道在 resolveDirective 函数内部会继续调用 resolveAsset 函数，该函数的具体实现如下：

// packages/runtime-core/src/helpers/resolveAssets.ts
function resolveAsset(
  type: typeof COMPONENTS | typeof DIRECTIVES,
  name: string,
  warnMissing = true
) {
  const instance = currentRenderingInstance || currentInstance
  if (instance) {
    const Component = instance.type
    // 省略解析组件的处理逻辑
    const res =
      // 局部注册
      resolve(instance[type] || (Component as ComponentOptions)[type], name) ||
      // 全局注册
      resolve(instance.appContext[type], name)
    return res
  } else if (__DEV__) {
    warn(
      `resolve${capitalize(type.slice(0, -1))} ` +
        `can only be used in render() or setup().`
    )
  }
}

因为注册 focus 指令时，使用的是全局注册的方式，所以解析的过程会执行 resolve(instance.appContext[type], name) 该语句，其中 resolve 方法的定义如下：

function resolve(registry: Record<string, any> | undefined, name: string) {
  return (
    registry &&
    (registry[name] ||
      registry[camelize(name)] ||
      registry[capitalize(camelize(name))])
  )
}

分析完以上的处理流程，我们可以知道在解析全局注册的指令时，会通过 resolve 函数从应用的上下文对象中获取已注册的指令对象。在获取到 _directive_focus 指令对象后，render 方法内部会继续调用 _withDirectives 函数，用于把指令添加到 VNode 对象上，该函数被定义在 runtime-core/src/directives.ts 文件中：

// packages/runtime-core/src/directives.ts
export function withDirectives<T extends VNode>(
  vnode: T,
  directives: DirectiveArguments
): T {
  const internalInstance = currentRenderingInstance // 获取当前渲染的实例
  const instance = internalInstance.proxy
  const bindings: DirectiveBinding[] = vnode.dirs || (vnode.dirs = [])
  for (let i = 0; i < directives.length; i++) {
    let [dir, value, arg, modifiers = EMPTY_OBJ] = directives[i]
    // 在 mounted 和 updated 时，触发相同行为，而不关系其他的钩子函数
    if (isFunction(dir)) { // 处理函数类型指令
      dir = {
        mounted: dir,
        updated: dir
      } as ObjectDirective
    }
    bindings.push({
      dir,
      instance,
      value,
      oldValue: void 0,
      arg,
      modifiers
    })
  }
  return vnode
}

因为一个节点上可能会应用多个指令，所以 withDirectives 函数在 VNode 对象上定义了一个 dirs 属性且该属性值为数组。对于前面的示例来说，在调用 withDirectives 函数之后，VNode 对象上就会新增一个 dirs 属性，具体如下图所示：

通过上面的分析，我们已经知道在组件的 render 方法中，我们会通过 withDirectives 函数把指令注册对应的 VNode 对象上。那么 focus 指令上定义的钩子什么时候会被调用呢？在继续分析之前，我们先来介绍一下指令对象所支持的钩子函数。

一个指令定义对象可以提供如下几个钩子函数 (均为可选)：

created：在绑定元素的属性或事件监听器被应用之前调用。
beforeMount：当指令第一次绑定到元素并且在挂载父组件之前调用。
mounted：在绑定元素的父组件被挂载后调用。
beforeUpdate：在更新包含组件的 VNode 之前调用。
updated：在包含组件的 VNode 及其子组件的 VNode 更新后调用。
beforeUnmount：在卸载绑定元素的父组件之前调用。
unmounted：当指令与元素解除绑定且父组件已卸载时，只调用一次。

介绍完这些钩子函数之后，我们再来回顾一下前面介绍的 ObjectDirective 类型：

// packages/runtime-core/src/directives.ts
export interface ObjectDirective<T = any, V = any> {
  created?: DirectiveHook<T, null, V>
  beforeMount?: DirectiveHook<T, null, V>
  mounted?: DirectiveHook<T, null, V>
  beforeUpdate?: DirectiveHook<T, VNode<any, T>, V>
  updated?: DirectiveHook<T, VNode<any, T>, V>
  beforeUnmount?: DirectiveHook<T, null, V>
  unmounted?: DirectiveHook<T, null, V>
  getSSRProps?: SSRDirectiveHook

好的，接下来我们来分析一下 focus 指令上定义的钩子什么时候被调用。同样，阿宝哥在 focus 指令的 mounted 方法中加个断点：

在图中右侧的调用栈中，我们看到了 invokeDirectiveHook 函数，很明显该函数的作用就是调用指令上已注册的钩子。出于篇幅考虑，具体的细节阿宝哥就不继续介绍了，感兴趣的小伙伴可以自行断点调试一下。

四、阿宝哥有话说

4.1 Vue 3 有哪些内置指令？

在介绍注册全局自定义指令的过程中，我们看到了一个 validateDirectiveName 函数，该函数用于验证自定义指令的名称，从而避免自定义指令名称，与已有的内置指令名称冲突。

// packages/runtime-core/src/directives.ts
export function validateDirectiveName(name: string) {
  if (isBuiltInDirective(name)) {
    warn('Do not use built-in directive ids as custom directive id: ' + name)
  }
}

在 validateDirectiveName 函数内部，会通过 isBuiltInDirective(name) 语句来判断是否为内置指令：

const isBuiltInDirective = /*#__PURE__*/ makeMap(
  'bind,cloak,else-if,else,for,html,if,model,on,once,pre,show,slot,text'
)

以上代码中的 makeMap 函数，用于生成一个 map 对象（Object.create(null)）并返回一个函数，用于检测某个 key 是否存在 map 对象中。另外，通过以上代码，我们就可以很清楚地了解 Vue 3 中为我们提供了哪些内置指令。

4.2 指令有几种类型？

在 Vue 3 中指令分为 ObjectDirective 和 FunctionDirective 两种类型：

// packages/runtime-core/src/directives.ts
export type Directive<T = any, V = any> =
  | ObjectDirective<T, V>
  | FunctionDirective<T, V>

ObjectDirective

export interface ObjectDirective<T = any, V = any> {
  created?: DirectiveHook<T, null, V>
  beforeMount?: DirectiveHook<T, null, V>
  mounted?: DirectiveHook<T, null, V>
  beforeUpdate?: DirectiveHook<T, VNode<any, T>, V>
  updated?: DirectiveHook<T, VNode<any, T>, V>
  beforeUnmount?: DirectiveHook<T, null, V>
  unmounted?: DirectiveHook<T, null, V>
  getSSRProps?: SSRDirectiveHook
}

FunctionDirective

export type FunctionDirective<T = any, V = any> = DirectiveHook<T, any, V>
                              
export type DirectiveHook<T = any, Prev = VNode<any, T> | null, V = any> = (
  el: T,
  binding: DirectiveBinding<V>,
  vnode: VNode<any, T>,
  prevVNode: Prev
) => void

如果你想在 mounted 和 updated 时触发相同行为，而不关心其他的钩子函数。那么你可以通过将回调函数传递给指令来实现

app.directive('pin', (el, binding) => {
  el.style.position = 'fixed'
  const s = binding.arg || 'top'
  el.style[s] = binding.value + 'px'
})

4.3 注册全局指令与局部指令有什么区别？

注册全局指令

app.directive('focus', {
  // 当被绑定的元素挂载到 DOM 中时被调用
  mounted(el) {
    el.focus() // 聚焦元素
  }
});

注册局部指令

const Component = defineComponent({
  directives: {
    focus: {
      mounted(el) {
        el.focus()
      }
    }
  },
  render() {
    const { directives } = this.$options;
    return [withDirectives(h('input'), [[directives.focus, ]])]
  }
});

解析全局注册和局部注册的指令

// packages/runtime-core/src/helpers/resolveAssets.ts
function resolveAsset(
  type: typeof COMPONENTS | typeof DIRECTIVES,
  name: string,
  warnMissing = true
) {
  const instance = currentRenderingInstance || currentInstance
  if (instance) {
    const Component = instance.type
    // 省略解析组件的处理逻辑
    const res =
      // 局部注册
      resolve(instance[type] || (Component as ComponentOptions)[type], name) ||
      // 全局注册
      resolve(instance.appContext[type], name)
    return res
  }
}

4.4 内置指令和自定义指令生成的渲染函数有什么区别？

要了解内置指令和自定义指令生成的渲染函数的区别，阿宝哥以 v-if 、v-show 内置指令和 v-focus 自定义指令为例，然后使用 Vue 3 Template Explorer 这个在线工具来编译生成渲染函数：

v-if 内置指令

<input v-if="isShow" />

const _Vue = Vue
return function render(_ctx, _cache, $props, $setup, $data, $options) {
  with (_ctx) {
    const { createVNode: _createVNode, openBlock: _openBlock, 
      createBlock: _createBlock, createCommentVNode: _createCommentVNode } = _Vue

    return isShow
      ? (_openBlock(), _createBlock("input", { key: 0 }))
      : _createCommentVNode("v-if", true)
  }
}

对于 v-if 指令来说，在编译后会通过 ?: 三目运算符来实现动态创建节点的功能。

v-show 内置指令

<input v-show="isShow" />
  
const _Vue = Vue
return function render(_ctx, _cache, $props, $setup, $data, $options) {
  with (_ctx) {
    const { vShow: _vShow, createVNode: _createVNode, withDirectives: _withDirectives, 
      openBlock: _openBlock, createBlock: _createBlock } = _Vue

    return _withDirectives((_openBlock(), _createBlock("input", null, null, 512 /* NEED_PATCH */)), [
      [_vShow, isShow]
    ])
  }
}

以上示例中的 vShow 指令被定义在 packages/runtime-dom/src/directives/vShow.ts 文件中，该指令属于 ObjectDirective 类型的指令，该指令内部定义了 beforeMount、mounted、updated 和 beforeUnmount 四个钩子。

v-focus 自定义指令

<input v-focus />

const _Vue = Vue
return function render(_ctx, _cache, $props, $setup, $data, $options) {
  with (_ctx) {
    const { resolveDirective: _resolveDirective, createVNode: _createVNode, 
      withDirectives: _withDirectives, openBlock: _openBlock, createBlock: _createBlock } = _Vue

    const _directive_focus = _resolveDirective("focus")
    return _withDirectives((_openBlock(), _createBlock("input", null, null, 512 /* NEED_PATCH */)), [
      [_directive_focus]
    ])
  }
}

通过对比 v-focus 与 v-show 指令生成的渲染函数，我们可知 v-focus 自定义指令与 v-show 内置指令都会通过 withDirectives 函数，把指令注册到 VNode 对象上。而自定义指令相比内置指令来说，会多一个指令解析的过程。

此外，如果在 input 元素上，同时应用了 v-show 和 v-focus 指令，则在调用 _withDirectives 函数时，将使用二维数组：

<input v-show="isShow" v-focus />

const _Vue = Vue
return function render(_ctx, _cache, $props, $setup, $data, $options) {
  with (_ctx) {
    const { vShow: _vShow, resolveDirective: _resolveDirective, createVNode: _createVNode, 
      withDirectives: _withDirectives, openBlock: _openBlock, createBlock: _createBlock } = _Vue

    const _directive_focus = _resolveDirective("focus")
    return _withDirectives((_openBlock(), _createBlock("input", null, null, 512 /* NEED_PATCH */)), [
      [_vShow, isShow],
      [_directive_focus]
    ])
  }
}

4.5 如何在渲染函数中应用指令？

除了在模板中应用指令之外，利用前面介绍的 withDirectives 函数，我们可以很方便地在渲染函数中应用指定的指令：

<div id="app"></div>
<script>
   const { createApp, h, vShow, defineComponent, withDirectives } = Vue
   const Component = defineComponent({
     data() {
       return { value: true }
     },
     render() {
       return [withDirectives(h('div', '我是阿宝哥'), [[vShow, this.value]])]
     }
   });
   const app = Vue.createApp(Component)
   app.mount('#app')
</script>

本文阿宝哥主要介绍了在 Vue 3 中如何自定义指令、如何注册全局和局部指令。为了让大家能够更深入地掌握自定义指令的相关知识，阿宝哥从源码的角度分析了指令的注册和应用过程。

在后续的文章中，阿宝哥将会介绍一些特殊的指令，当然也会重点分析一下双向绑定的原理，感兴趣的小伙伴不要错过哟。

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