新兴前端框架Svelte？能否超越ReactVueAngular？

　　#头条创作挑战赛#​
　　大家好，很高兴又见面了，我是＂ 前端‬进阶 ‬＂，由我带着大家一起关注前端前沿、深入前端底层技术，大家一起进步，也欢迎大家关注、点赞、收藏、转发！
　　在这篇文章中，我们将会介绍 Svelte 框架的特性、优缺点和底层原理。
　　本文尽量不会涉及 Svelte 的语法，大家可以放心食用。因为 Svelte 的语法极其简单，而且官方教程学习曲线平缓https://www.sveltejs.cn/，相信大家很快就会上手语法的，这里就不做官网搬运工了。
　　前端领域是发展迅速，各种轮子层出不穷的行业。最近这些年，随着三大框架 React  、 Vue  、 Angular  版本逐渐稳定，前端技术栈的迭代似乎缓慢下来，React 16版本推出了 Fiber， Vue 3.0 也已经在襁褓之中。如果我们把目光拉伸到未来十年的视角，前端行业会出现哪些框架有可能会挑战 React  或者 Vue  呢？ 我们认为，崭露头角的 Svelte 应该是其中的选项之一。 Svelte 简介
　　Svelte  叫法是 [Svelte]  , 本意是苗条纤瘦的，是一个新兴热门的前端框架。
　　在最新的《 State of JS survey of 2020 》中，它被预测为未来十年可能取代React和Vue等其他框架的新兴技术。如果你不确定自己是否该了解 Svelte，可以先看一下 Svelte 的一些发展趋势。 开发者满意度
　　从2019年开始, Svelte出现在榜单中。刚刚过去的2020年，Svelte在满意度排行榜中超越了react，跃升到了第一位。
　　开发者兴趣度
　　在开发者兴趣度方面，Svelte 蝉联了第一
　　市场占有率
　　如果你在19年还没有听说过Svelte，不用紧张，因为 svelte   当时仍是小众的开发框架，在社区里仍然没有流行开来。
　　2020年，Svelte 的市场占有率从第6名跃升到第4名，仅次于 React、Angular、Vue 老牌前端框架。 svelte作者——Rich Harris
　　Svelte  作者是前端轮子哥 Rich Harris，同时也是 Rollup 的作者。Rich Harris 作者本人在介绍 Svelte 时，有一个非常精彩的演讲《Rethinking reactivity》，油管连接 https://www.youtube.com/watch?v=AdNJ3fydeao&t=1900s ，感兴趣的同学不要错过。
　　他设计 Svelte 的核心思想在于『通过静态编译减少框架运行时的代码量』，也就是说，vue 和 react 这类传统的框架，都必须引入运行时 (runtime) 代码，用于虚拟dom、diff 算法。Svelted完全溶入JavaScript，应用所有需要的运行时代码都包含在 bundle.js  里面了，除了引入这个组件本身，你不需要再额外引入一个运行代码。 Svelte 优势有哪些
　　我们先来看一下 Svelte 和React，Vue 相比，有哪些优势。 No Runtime —— 无运行时代码
　　React 和 Vue 都是基于运行时的框架，当用户在你的页面进行各种操作改变组件的状态时，框架的运行时会根据新的组件状态（state）计算（diff）出哪些DOM节点需要被更新，从而更新视图。
　　这就意味着，框架本身所依赖的代码也会被打包到最终的构建产物中。这就不可避免增加了打包后的体积，有一部分的体积增加是不可避免的，那么这部分体积大约是多少呢？请看下面的数据：
　　常用的框架中，最小的 Vue  都有 58k  ， React  更有 97.5k  。 我们使用React开发一个小型组件，即使里面的逻辑代码很少，但是打包出来的bundle size轻轻松松都要100k起步。对于大型后台管理系统来说，100k 不算什么，但是对于特别注重用户端加载性能的场景来说，一个组件100k 多，还是太大了。
　　如果你特别在意打包出来的体积，Svelte 就是一个特别好的选择。下面是 Jacek Schae  大神的统计，使用市面上主流的框架，来编写同样的Realword 应用的体积：
　　从上图的统计，Svelte简直是神奇！竟然只有 9.7 KB ! 果然魔法消失 UI 框架，无愧其名。
　　可以看出， Svelte  的 bundle size  大小是 Vue  的1/4，是 React  的1/20，体积上的优势还是相当明显的。 Less-Code ——写更少的代码
　　在写 svelte  组件时，你就会发现，和 Vue 或 React 相比只需要更少的代码。开发者的梦想之一，就是敲更少的代码。因为更少的代码量，往往意味着有更好的语义性，也有更少的几率写出bug。
　　下面的例子，可以看出 Svelte  和 React  的不同： React   的代码 const [count, setCount] = useState(0);  function increment() {   setCount(count + 1); } Svelte   的代码 let count = 0;  function increment() {   count += 1; }
　　虽然用上了16版本最新的 hooks，但是和 svelte  相比，代码还是很冗余。
　　在 React  中，我们要么使用 useState  钩子，要么使用 setState  设置状态。而在 Svelte  中，可以直接使用赋值操作符更新状态。
　　如果说上面的例子太简单了，可以看下面的统计，分别使用 React 和 Svelte 实现下面的组件所需要的代码行数
　　下面还是 Jacek Schae 老哥的统计，编写同样的Realword 应用，各个框架所需要的行数
　　Vue 和 React 打了平手，Svelte 遥遥领先，可以少些 1000 行代码耶！早日下班，指日可待。 Hight-Performance ——高性能
　　在 Virtual Dom  已经是前端框架标配的今天， Svelte 声称自己是没有 Virtual Dom  加持的， 怎么还能保证高性能呢？
　　不急，慢慢看。 性能测评
　　Jacek Schae 在 《A RealWorld Comparison of Front-End Frameworks with Benchmarks》 中用主流的前端框架来编写 RealWorld 应用，使用 Chrome 的 Lighthouse Audit 测试性能，得出数据是 Svelte 略逊于Vue, 但好于 React。
　　是不是很惊奇？ 另外一个前端框架性能对比的项目也给出了同样的答案。 https://github.com/krausest/js-framework-benchmark
　　为什么 Svelte 性能还不错，至少没有我们预期的那么糟糕？我们接下来会在原理那一小结来介绍。 Svelte 劣势
　　说完了 Svelte 的优势，我们也要考虑到 Svelte 的劣势。 和Vue， React框架的对比
　　在构建大型前端项目时，我们在选择框架的时候就需要考虑更多的事情。Svelte 目前尚处在起步阶段，对于大型项目必要的 单元测试 并没有完整的方案。目前在大型应用中使用 Svelte , 需要谨慎评。
　　我们在用 Svelte 开发公司级别中大型项目时，也发现了其他的一些主要注意的点 没有像AntD那样成熟的UI库。比如说需求方想加一个toast提示，或者弹窗，pm：＂很简单的，不用出UI稿，就直接用之前的样式好啦~＂
　　但是 Svelte 需要从0开始 ＂抄＂ 出来一个toast或者弹窗组件出来，可能会带来额外的开发量和做好加班的准备。 Svelte 原生不支持预处理器，比如说 less  / scss  ，需要自己单独的配置 webpack loader。 Svelte 原生脚手架没有目录划分 暂时不支持typescript，虽然官方说了会支持, 但是不知道什么时候.
　　还需要注意的一点是，React / Vue等框架自带的 runtime  虽然会增加首屏加载的 bundle.js  ，可是当项目变得越来越大的时候，框架的 runtime  在 bundle.js  里面占据的比例也会越来越小，这个时候我们就得考虑一下是不是存在一个Svelte生成的代码大于React和Vue生成的代码的阈值了。 原理篇
　　Svelte 原理相对于 React 和 Vue 来说，相对比较简单，大家可以放心的往下看。
　　首先，我们从一个问题出发： Virtual Dom 真的高效吗
　　Rich Harris 在设计 Svelte 的时候没有采用 Virtual DOM 是因为觉得Virtual DOM Diff 的过程是非常低效的。
　　在他的一文《Virtual DOM is pure overhead》原文连接在这里， https://www.sveltejs.cn/blog/virtual-dom-is-pure-overhead 有介绍，感兴趣的同学可以翻一下。
　　人们觉得 Virtual DOM高效的一个理由，就是它不会直接操作原生的DOM节点。 在浏览器当中，JavaScript的运算在现代的引擎中非常快，但DOM本身是非常缓慢的东西 。当你调用原生DOM API的时候，浏览器需要在JavaScript引擎的语境下去接触原生的DOM的实现，这个过程有相当的性能损耗。
　　但其实 Virtual DOM 有时候会做很多无用功，这体现在很多组件会被＂无缘无故＂进行重渲染（re-render）。
　　比如说，下面的例子中，React 为了更新掉message 对应的DOM 节点，需要做n多次遍历，才能找到具体要更新哪些节点。
　　为了解决这个问题，React 提供 pureComponent  , shouldComponentUpdate  ， useMemo  , useCallback  让开发者来操心哪些 subtree  是需要重新渲染的，哪些是不需要重新渲染的。究其本质，是因为 React 采用 jsx 语法过于灵活，不理解开发者写出代码所代表的意义，没有办法做出优化。
　　所以，React 为了解决这个问题，在 v16.0 带来了全新的 Fiber 架构，Fiber 思路是不减少渲染工作量，把渲染工作拆分成小任务思路是不减少渲染工作量。渲染过程中，留出时间来处理用户响应，让用户感觉起来变快了。这样会带来额外的问题，不得不加载额外的代码，用于处理复杂的运行时调度工作 那么 Svelte 是如何解决这个问题的？
　　React 采用 jsx 语法本质不理解数据代表的意义，没有办法做出优化。Svelte 采用了 Templates  语法（类似于 Vue 的写法），更加严格和具有语义性，可以在编译的过程中就进行优化操作。
　　那么，为什么 Templates  语法可以解决这个问题呢？ Template 带来的优势
　　关于 JSX 与 Templates ，可以看成是两种不同的前端框架渲染机制，有兴趣的同学可以翻一下尤雨溪的演讲《在框架设计中寻求平衡》。 https://www.bilibili.com/video/av80042358/
　　一方面， JSX 的代表框架有 React 以及所有 react-like 库，比如 preact、 stencil, infernal 等；另一方面， Templates 代表性的解决方案有 Vue、Svelte、 ember，各有优缺点。
　　JSX 优缺点
　　jsx 具有 JavaScript 的完整表现力，非常具有表现力，可以构建非常复杂的组件。
　　但是灵活的语法，也意味着引擎难以理解，无法预判开发者的用户意图，从而难以优化性能。你很可能会写出下面的代码：
　　在使用 JavaScript 的时候，编译器不可能hold住所有可能发生的事情，因为 JavaScript 太过于动态化。也有人对这块做了很多尝试，但从本质上来说很难提供安全的优化。 Template优缺点
　　Template模板是一种非常有约束的语言，你只能以某种方式去编写模板。
　　例如，当你写出这样的代码的时候，编译器可以立刻明白： ＂哦！这些 p 标签的顺序是不会变的，这个 id 是不会变的，这些 class 也不会变的，唯一会变的就是这个＂ 。
　　在编译时，编译器对你的意图可以做更多的预判，从而给它更多的空间去做执行优化。
　　左侧 template 中，其他所有内容都是静态的，只有 name 可能会发生改变。
　　右侧 p 函数是编译生成的最终的产物，是原生的js可以直接运行在浏览器里，会在有脏数据时被调用。p 函数唯一做的事情就是，当 name 发生变更的时候，调用原生方法把 t1 这个原生DOM节点更新。 这里的 set_data 可不是 React 的 setState 或者小程序的 setData ，这里的set_data 就是封装的原生的 javascript 操作DOM 节点的方法。
　　如果我们仔细观察上面的代码，发现问题的关键在于 if 语句的判断条件—— changed.name  ， 表示有哪些变量被更新了，这些被更新的变量被称为脏数据。
　　任何一个现代前端框架，都需要记住哪些 数据更新 了，根据更新后的数据渲染出最新的DOM Svelte 记录脏数据的方式： 位掩码（bitMask）
　　Svelte使用 位掩码（bitMask）  的技术来跟踪哪些值是脏的，即自组件最后一次更新以来，哪些数据发生了哪些更改。
　　位掩码是一种将多个布尔值存储在单个整数中的技术，一个比特位存放一个数据是否变化，一般 1  表示脏数据， 0  表示是干净数据。
　　用大白话来讲，你有A、B、C、D 四个值，那么二进制 0000 0001  表示第一个值 A  发生了改变， 0000 0010  表示第二个值 B  发生了改变， 0000 0100  表示第三个值 C  发生了改变， 0000 1000  表示第四个 D  发生了改变。
　　这种表示法，可以最大程度的利用空间。为啥这么说呢？
　　比如说，十进制数字 3  就可以表示 A、B是脏数据。先把十进制数字 3  ， 转变为二进制 0000 0011  。从左边数第一位、第二位是1，意味着第一个值A 和第二个值B是脏数据；其余位都是0，意味着其余数据都是干净的。
　　JS 的限制
　　那么，是不是用二进制比特位就可以记录各种无穷无尽的变化了呢？
　　JS 的二进制有31位限制，number 类型最长是32位，减去1位用来存放符号。也就是说，如果 Svelte 采用二进制位存储的方法，那么只能存 31个数据。
　　但肯定不能这样，对吧？
　　Svelte 采用数组来存放 ，数组中一项是二进制 31  位的比特位。假如超出 31  个数据了，超出的部分放到数组中的下一项。
　　这个数组就是 component.$.dirty  数组，二进制的 1  位表示该对应的数据发生了变化，是脏数据，需要更新；二进制的 0  位表示该对应的数据没有发生变化，是干净的 。 一探究竟component.$.dirty
　　上文中，我们说到 component.$.dirty  是数组，具体这个数组长什么样呢？
　　我们模拟一个 Svelte 组件，这个 Svelte 组件会修改33个数据。
　　我们打印出每一次 make_dirty  之后的 component.$.dirty  ， 为了方便演示，转化为二进制打印出来，如下面所示：
　　上面数组中的每一项中的每一个比特位，如果是1，则代表着该数据是否是脏数据。如果是脏数据，则意味着更新。 第一行 [＂0000000000000000000000000000001＂, ＂0000000000000000000000000000000＂]  , 表示第一个数据脏了，需要更新第一个数据对应的dom节点 第二行 [＂0000000000000000000000000000011＂, ＂0000000000000000000000000000000＂]  , 表示第一个、第二个数据都脏了，需要更新第一个，第二个数据对应的dom节点。 ……
　　当一个组件内，数据的个数，超出了 31  的数量限制，就数组新增一项来表示。
　　这样，我们就可以通过 component.$.dirty  这个数组，清楚的知道有哪些数据发生了变化。那么具体应该更新哪些DOM 节点呢？ 数据和DOM节点之间的对应关系
　　我们都知道， React 和 Vue 是通过 Virtual Dom 进行 diff 来算出来更新哪些 DOM 节点效率最高。Svelte 是在编译时候，就记录了数据 和 DOM 节点之间的对应关系，并且保存在 p 函数中。
　　这里说的 p 函数  ，就是 Svelte 的更新方法，本质上就是一大堆 if  判断，逻辑非常简单 if ( A 数据变了 ) {   更新A对应的DOM节点 } if ( B 数据变了 ) {   更新B对应的DOM节点 }
　　为了更加直观的理解，我们模拟更新一下33个数据的组件，编译得到的 p 函数  打印出来，如：
　　我们会发现，里面就是一大堆 if  判断，但是 if  判断条件比较有意思，我们从上面摘取一行仔细观察一下：
　　首先要注意， &  不是逻辑与，而是按位与，会把两边数值转为二进制后进行比较，只有相同的二进制位都为1 才会为真。
　　这里的 if  判断条件是：拿 compoenent.$.dirty[0]  ( 00000000000000000000000000000100  )和 4  （4 转变为二进制是 0000 0100  ）做 按位并  操作。那么我们可以思考一下了，这个 按位并  操作什么时候会返回 1  呢？
　　4是一个常量，转变为二进制是 0000 0100  ， 第三位是 1  。那么也就是，只有 dirty[0]  的二进制的第三位也是 1  时, 表达式才会返回真。 换句话来说，只有第三个数据是脏数据，才会走入到这个 if  判断中，执行 set_data(t5, ctx[2])  ， 更新 t5  这个 DOM 节点。
　　当我们分析到这里，已经看出了一些眉目，让我们站在更高的一个层次去看待这 30多行代码： 它们其实是保存了这33个变量 和 真实DOM 节点之间的对应关系，哪些变量脏了，Svelte 会走入不同的 if  体内直接更新对应的DOM节点，而不需要复杂 Virtual DOM DIFF 算出更新哪些DOM节点 ；
　　这 30多行代码，是Svelte 编译了我们写的Svelte 组件之后的产物，在Svelte 编译时，就已经分析好了，数据 和 DOM 节点之间的对应关系，在数据发生变化时，可以非常高效的来更新DOM节点。
　　Vue 曾经也是想采取这样的思路，但是 Vue 觉得保存每一个脏数据太消耗内存了，于是没有采用那么细颗粒度，而是以组件级别的中等颗粒度，只监听到组件的数据更新，组件内部再通过 DIFF 算法计算出更新哪些 DOM 节点。Svelte 采用了比特位的存储方式，解决了保存脏数据会消耗内存的问题。 整体流程
　　上面就是Svelte 最核心更新DOM机制，下面我们串起来整个的流程。
　　下面是非常简单的一个 Svelte 组件，点击   会触发 onClick  事件，从而改变name 变量。
　　上面代码背后的整体流程如下图所示，我们一步一步来看：
　　第一步，Svelte 会编译我们的代码，下图中左边是我们的源码，右边是 Svelte 编译生成的。Svelte 在编译过程中发现，『咦，这里有一行代码 name 被重新赋值了，我要插入一条 make_dirty  的调用』，于是当我们改写 name 变量的时候，就会调用 make_dirty  方法把 name 记为脏数据。
　　第二步，我们来看 make_diry  方法究竟做了什么事情： 把对应数据的二进制改为1 把对应组件记为脏组件，推入到 dirty_components 数组中 调用 schedule_update()  方法把 flush  方法推入到一帧中的微任务阶段执行。因为这样既可以做频繁更新 的截流，又避免了阻塞一帧中的 layout， repaint 阶段的渲染。
　　schedule_update 方法其实就是一个 promise.then()  ，
　　一帧大概有 16ms, 大概会经历 layout, repaint的阶段后，就可以开始执行微任务的回调了。
　　flush 方法做的事情也比较简单，就是遍历脏组件，依次调用 update  方法去更新对应的组件。
　　update  方法除了执行一些生命周期的方法外，最核心的一行代码是调用 p  方法， p  方法我们已经在上文中介绍过很熟悉了。
　　p 方法的本质就是走入到不同的if 判断里面，调用 set_data  原生的 javascript 方法更新对应的 DOM节点。
　　至此，我们的页面的DOM节点就已经更新好了。
　　上面的代码均是剔除了分支逻辑的伪代码。
　　Svelte 在处理子节点列表的时候，还是有优化的算法在的。比如说[a,b,c,d] 变成 [d, a, b, c] ，但是只是非常简单的优化，简单来说，是比较节点移动距离的绝对值，绝对值最小的节点被移动。
　　所以，严格意义上来说，Svelte 并不是100%无运行时，还是会引入额外的算法逻辑，只是量很少罢了。 总结
　　一个前端框架，不管是 vue  还是 react  更新了数据之后，需要考虑更新哪个dom节点，也就是，需要知道，脏数据和待更新的真实dom之间的映射。vue, react 是通过 virtualDom 来 diff 计算出更新哪些dom节点更划算，而 svelte  dom 是把数据和真实dom之间的映射关系，在编译的时候就通过AST等算出来，保存在 p  函数中。
　　Svelte 作为新兴的前端框架，采用了和 React， Vue 不同的设计思路，其独特的特性在某些场景下还是很值得尝试的。 参考资料原文链接：https://zhuanlan.zhihu.com/p/350507037
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