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高性能JavaScript模板引擎實現(xiàn)原理詳解

更新時間：2015年02月05日 11:26:01 投稿：junjie

這篇文章主要介紹了JavaScript模板引擎實現(xiàn)原理詳解,本文著重講解artTemplate模板的實現(xiàn)原理,它采用預(yù)編譯方式讓性能有了質(zhì)的飛躍,是其它知名模板引擎的25、32 倍,需要的朋友可以參考下

隨著 web 發(fā)展，前端應(yīng)用變得越來越復(fù)雜，基于后端的 javascript(Node.js) 也開始嶄露頭角，此時 javascript 被寄予了更大的期望，與此同時 javascript MVC 思想也開始流行起來。javascript 模板引擎作為數(shù)據(jù)與界面分離工作中最重要一環(huán)，越來越受開發(fā)者關(guān)注，近一年來在開源社區(qū)中更是百花齊放，在 Twitter、淘寶網(wǎng)、新浪微博、騰訊QQ空間、騰訊微博等大型網(wǎng)站中均能看到它們的身影。

本文將用最簡單的示例代碼描述現(xiàn)有的 javascript 模板引擎的原理，包括新一代 javascript 模板引擎 artTemplate 的特性實現(xiàn)原理，歡迎共同探討。

artTemplate 介紹

artTemplate 是新一代 javascript 模板引擎，它采用預(yù)編譯方式讓性能有了質(zhì)的飛躍，并且充分利用 javascript 引擎特性，使得其性能無論在前端還是后端都有極其出色的表現(xiàn)。在 chrome 下渲染效率測試中分別是知名引擎 Mustache 與 micro tmpl 的 25 、 32 倍。

除了性能優(yōu)勢外，調(diào)試功能也值得一提。模板調(diào)試器可以精確定位到引發(fā)渲染錯誤的模板語句，解決了編寫模板過程中無法調(diào)試的痛苦，讓開發(fā)變得高效，也避免了因為單個模板出錯導(dǎo)致整個應(yīng)用崩潰的情況發(fā)生。

artTemplate 這一切都在 1.7kb(gzip) 中實現(xiàn)！

javascript 模板引擎基本原理

雖然每個引擎從模板語法、語法解析、變量賦值、字符串拼接的實現(xiàn)方式各有所不同，但關(guān)鍵的渲染原理仍然是動態(tài)執(zhí)行 javascript 字符串。

關(guān)于動態(tài)執(zhí)行 javascript 字符串，本文以一段模板代碼舉例：

這是一段非常樸素的模板寫法，其中，”” 為 closeTag (邏輯語句閉合標(biāo)簽)，若 openTag 后面緊跟 “=” 則會輸出變量的內(nèi)容。

HTML語句與變量輸出語句被直接輸出，解析后的字符串類似：

語法分析完畢一般還會返回渲染方法：

渲染測試：

在上面 render 方法中，模板變量賦值采用了 with 語句，字符串拼接采用數(shù)組的 push 方法以提升在 IE6、7 下的性能，jQuery 作者 john 開發(fā)的微型模板引擎 tmpl 是這種方式的典型代表，參見： http://ejohn.org/blog/javascript-micro-templating/

由原理實現(xiàn)可見，傳統(tǒng) javascript 模板引擎中留下兩個待解決的問題：

1、性能：模板引擎渲染的時候依賴 Function 構(gòu)造器實現(xiàn)，F(xiàn)unction 與 eval、setTimeout、setInterval 一樣，提供了使用文本訪問 javascript 解析引擎的方法，但這樣執(zhí)行 javascript 的性能非常低下。

2、調(diào)試：由于是動態(tài)執(zhí)行字符串，若遇到錯誤調(diào)試器無法捕獲錯誤源，導(dǎo)致模板 BUG 調(diào)試變得異常痛苦。在沒有進行容錯的引擎中，局部模板若因為數(shù)據(jù)異常甚至可以導(dǎo)致整個應(yīng)用崩潰，隨著模板的數(shù)目增加，維護成本將劇增。

artTemplate 高效的秘密

1、預(yù)編譯

在上述模板引擎實現(xiàn)原理中，因為要對模板變量進行賦值，所以每次渲染都需要動態(tài)編譯 javascript 字符串完成變量賦值。而 artTemplate 的編譯賦值過程卻是在渲染之前完成的，這種方式稱之為“預(yù)編譯”。artTemplate 模板編譯器會根據(jù)一些簡單的規(guī)則提取好所有模板變量，聲明在渲染函數(shù)頭部，這個函數(shù)類似：

這個自動生成的函數(shù)就如同一個手工編寫的 javascript 函數(shù)一樣，同等的執(zhí)行次數(shù)下無論 CPU 還是內(nèi)存占用都有顯著減少，性能近乎極限。

值得一提的是：artTemplate 很多特性都基于預(yù)編譯實現(xiàn)，如沙箱規(guī)范與自定義語法等。

2、更快的字符串相加方式

很多人誤以為數(shù)組 push 方法拼接字符串會比 += 快，要知道這僅僅是 IE6-8 的瀏覽器下。實測表明現(xiàn)代瀏覽器使用 += 會比數(shù)組 push 方法快，而在 v8 引擎中，使用 += 方式比數(shù)組拼接快 4.7 倍。所以 artTemplate 根據(jù) javascript 引擎特性采用了兩種不同的字符串拼接方式。

artTemplate 調(diào)試模式原理

前端模板引擎不像后端模板引擎，它是動態(tài)解析，所以調(diào)試器無法定位到錯誤行號，而 artTemplate 通過巧妙的方式讓模板調(diào)試器可以精確定位到引發(fā)渲染錯誤的模板語句，例如：