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笔记本 API

笔记本 API 允许 Visual Studio Code 扩展将文件作为笔记本打开，执行笔记本代码单元格，并以各种丰富和交互式格式渲染笔记本输出。您可能知道流行的笔记本界面，如 Jupyter Notebook 或 Google Colab – 笔记本 API 允许在 Visual Studio Code 中获得类似的体验。

笔记本的组成部分

笔记本由一系列单元格及其输出组成。笔记本的单元格可以是Markdown 单元格或代码单元格，并在 VS Code 核心中渲染。输出可以是各种格式。一些输出格式，例如纯文本、JSON、图像和 HTML，由 VS Code 核心渲染。其他，例如特定于应用程序的数据或交互式小程序，由扩展渲染。

笔记本中的单元格由 NotebookSerializer 读取和写入文件系统，它负责从文件系统读取数据并将其转换为单元格的描述，以及将对笔记本的修改持久化回文件系统。笔记本的代码单元格可以由 NotebookController 执行，它获取单元格的内容并从中生成零个或多个各种格式的输出，从纯文本到格式化文档或交互式小程序。特定于应用程序的输出格式和交互式小程序输出由 NotebookRenderer 渲染。

视觉上

Overview of 3 components of notebooks: NotebookSerializer, NotebookController, and NotebookRenderer, and how they interact. Described textually above and in following sections.

序列化器

NotebookSerializer API 参考

NotebookSerializer 负责接收笔记本的序列化字节并将这些字节反序列化为 NotebookData，其中包含 Markdown 和代码单元格的列表。它还负责相反的转换：接收 NotebookData 并将数据转换为要保存的序列化字节。

示例

JSON 笔记本序列化器：一个简单的示例笔记本，它接收 JSON 输入并在自定义 NotebookRenderer 中输出美化的 JSON。
Markdown 序列化器：将 Markdown 文件作为笔记本打开和编辑。

示例

在此示例中，我们构建了一个简化的笔记本提供程序扩展，用于查看具有 .notebook 扩展名（而不是其传统的 .ipynb 文件扩展名）的Jupyter Notebook 格式文件。

笔记本序列化器在 package.json 的 contributes.notebooks 部分声明，如下所示

{
    ...
    "contributes": {
        ...
        "notebooks": [
            {
                "type": "my-notebook",
                "displayName": "My Notebook",
                "selector": [
                    {
                        "filenamePattern": "*.notebook"
                    }
                ]
            }
        ]
    }
}

然后，笔记本序列化器在扩展的激活事件中注册

import { TextDecoder, TextEncoder } from 'util';
import * as vscode from 'vscode';

export function activate(context: vscode.ExtensionContext) {
  context.subscriptions.push(
    vscode.workspace.registerNotebookSerializer('my-notebook', new SampleSerializer())
  );
}

interface RawNotebook {
  cells: RawNotebookCell[];
}

interface RawNotebookCell {
  source: string[];
  cell_type: 'code' | 'markdown';
}

class SampleSerializer implements vscode.NotebookSerializer {
  async deserializeNotebook(
    content: Uint8Array,
    _token: vscode.CancellationToken
  ): Promise<vscode.NotebookData> {
    var contents = new TextDecoder().decode(content);

    let raw: RawNotebookCell[];
    try {
      raw = (<RawNotebook>JSON.parse(contents)).cells;
    } catch {
      raw = [];
    }

    const cells = raw.map(
      item =>
        new vscode.NotebookCellData(
          item.cell_type === 'code'
            ? vscode.NotebookCellKind.Code
            : vscode.NotebookCellKind.Markup,
          item.source.join('\n'),
          item.cell_type === 'code' ? 'python' : 'markdown'
        )
    );

    return new vscode.NotebookData(cells);
  }

  async serializeNotebook(
    data: vscode.NotebookData,
    _token: vscode.CancellationToken
  ): Promise<Uint8Array> {
    let contents: RawNotebookCell[] = [];

    for (const cell of data.cells) {
      contents.push({
        cell_type: cell.kind === vscode.NotebookCellKind.Code ? 'code' : 'markdown',
        source: cell.value.split(/\r?\n/g)
      });
    }

    return new TextEncoder().encode(JSON.stringify(contents));
  }
}

现在尝试运行您的扩展并打开使用 .notebook 扩展名保存的 Jupyter Notebook 格式文件

Notebook showing contents of a Jupyter Notebook formatted file

您应该能够打开 Jupyter 格式的笔记本并以纯文本和渲染的 Markdown 形式查看其单元格，以及编辑单元格。但是，输出不会持久化到磁盘；要保存输出，您还需要序列化和反序列化 NotebookData 中的单元格输出。

要运行单元格，您需要实现一个 NotebookController。

控制器

NotebookController API 参考

NotebookController 负责获取一个代码单元格并执行代码以产生零个或多个输出。

控制器通过在创建控制器时设置 NotebookController#notebookType 属性，直接与笔记本序列化器和笔记本类型关联。然后，通过在扩展激活时将控制器推送到扩展订阅，全局注册控制器。

export function activate(context: vscode.ExtensionContext) {
  context.subscriptions.push(new Controller());
}

class Controller {
  readonly controllerId = 'my-notebook-controller-id';
  readonly notebookType = 'my-notebook';
  readonly label = 'My Notebook';
  readonly supportedLanguages = ['python'];

  private readonly _controller: vscode.NotebookController;
  private _executionOrder = 0;

  constructor() {
    this._controller = vscode.notebooks.createNotebookController(
      this.controllerId,
      this.notebookType,
      this.label
    );

    this._controller.supportedLanguages = this.supportedLanguages;
    this._controller.supportsExecutionOrder = true;
    this._controller.executeHandler = this._execute.bind(this);
  }

  private _execute(
    cells: vscode.NotebookCell[],
    _notebook: vscode.NotebookDocument,
    _controller: vscode.NotebookController
  ): void {
    for (let cell of cells) {
      this._doExecution(cell);
    }
  }

  private async _doExecution(cell: vscode.NotebookCell): Promise<void> {
    const execution = this._controller.createNotebookCellExecution(cell);
    execution.executionOrder = ++this._executionOrder;
    execution.start(Date.now()); // Keep track of elapsed time to execute cell.

    /* Do some execution here; not implemented */

    execution.replaceOutput([
      new vscode.NotebookCellOutput([
        vscode.NotebookCellOutputItem.text('Dummy output text!')
      ])
    ]);
    execution.end(true, Date.now());
  }
}

如果您要将提供 NotebookController 的扩展程序与其序列化程序分开发布，请在其 package.json 的 keywords 中添加一个类似于 notebookKernel<ViewTypeUpperCamelCased> 的条目。例如，如果您发布了 github-issues 笔记本类型的替代内核，则应向您的扩展程序添加关键词 notebookKernelGithubIssues。这会提高在 Visual Studio Code 中打开 <ViewTypeUpperCamelCased> 类型的笔记本时，该扩展程序的发现能力。

示例

GitHub Issues 笔记本：用于执行 GitHub Issues 查询的控制器
REST Book：用于运行 REST 查询的控制器。
Regexper 笔记本：用于可视化正则表达式的控制器。

输出类型

输出必须采用以下三种格式之一：文本输出、错误输出或富文本输出。一个内核可以为单个单元格执行提供多个输出，在这种情况下，它们将显示为列表。

像文本输出、错误输出或富输出的“简单”变体（HTML、Markdown、JSON 等）等简单格式由 VS Code 核心渲染，而应用程序特定的富输出类型由 NotebookRenderer 渲染。扩展可以根据需要选择自行渲染“简单”富输出，例如为 Markdown 输出添加 LaTeX 支持。

Diagram of the different output types described above

文本输出

文本输出是最简单的输出格式，其工作方式与您可能熟悉的许多 REPL 类似。它们只包含一个 text 字段，该字段在单元格的输出元素中呈现为纯文本

vscode.NotebookCellOutputItem.text('This is the output...');

Cell with simple text output

错误输出

错误输出有助于以一致且易于理解的方式显示运行时错误。它们支持标准的 Error 对象。

try {
  /* Some code */
} catch (error) {
  vscode.NotebookCellOutputItem.error(error);
}

Cell with error output showing error name and message, as well as a stack trace with magenta text

富输出

富输出是显示单元格输出最先进的形式。它们允许提供多种不同表示形式的输出数据，以 MIME 类型为键。例如，如果单元格输出表示 GitHub Issue，则内核可能会在其 data 字段中生成一个具有多个属性的富输出

包含问题格式化视图的 text/html 字段。
包含机器可读视图的 text/x-json 字段。
一个 application/github-issue 字段，NotebookRenderer 可以使用它来创建问题的完全交互式视图。

在这种情况下，text/html 和 text/x-json 视图将由 VS Code 本身渲染，但如果没有为该 MIME 类型注册 NotebookRenderer，则 application/github-issue 视图将显示错误。

execution.replaceOutput([new vscode.NotebookCellOutput([
                            vscode.NotebookCellOutputItem.text('<b>Hello</b> World', 'text/html'),
                            vscode.NotebookCellOutputItem.json({ hello: 'world' }),
                            vscode.NotebookCellOutputItem.json({ custom-data-for-custom-renderer: 'data' }, 'application/custom'),
                        ])]);

Cell with rich output showing switching between formatted HTML, a JSON editor, and an error message showing no renderer is available (application/hello-world)

默认情况下，VS Code 可以渲染以下 MIME 类型

application/javascript
text/html
image/svg+xml
text/markdown
image/png
image/jpeg
text/plain

VS Code 会将这些 MIME 类型作为代码在内置编辑器中渲染

text/x-json
text/x-javascript
text/x-html
text/x-rust
... 任何其他内置或已安装语言的 text/x-LANGUAGE_ID。

此笔记本正在使用内置编辑器显示一些 Rust 代码：笔记本在内置 Monaco 编辑器中显示 Rust 代码

要渲染替代 MIME 类型，必须为该 MIME 类型注册一个 NotebookRenderer。

笔记本渲染器

笔记本渲染器负责接收特定 MIME 类型的输出数据，并提供该数据的渲染视图。输出单元格共享的渲染器可以在这些单元格之间维护全局状态。渲染视图的复杂性可以从简单的静态 HTML 到动态的完全交互式小程序。在本节中，我们将探讨渲染表示 GitHub Issue 的输出的各种技术。

您可以使用我们的 Yeoman 生成器的样板代码快速入门。为此，请首先安装 Yeoman 和 VS Code 生成器，方法如下

npm install -g yo generator-code

然后，运行 yo code 并选择 New Notebook Renderer (TypeScript)。

如果您不使用此模板，只需确保在扩展程序的 package.json 中将 notebookRenderer 添加到 keywords 中，并在扩展程序名称或描述中某处提及其 MIME 类型，以便用户可以找到您的渲染器。

一个简单的、非交互式渲染器

渲染器通过向扩展程序的 package.json 的 contributes.notebookRenderer 属性贡献来声明一组 MIME 类型。此渲染器将处理 ms-vscode.github-issue-notebook/github-issue 格式的输入，我们假设某些已安装的控制器能够提供此输入

{
  "activationEvents": ["...."],
  "contributes": {
    ...
    "notebookRenderer": [
      {
        "id": "github-issue-renderer",
        "displayName": "GitHub Issue Renderer",
        "entrypoint": "./out/renderer.js",
        "mimeTypes": [
          "ms-vscode.github-issue-notebook/github-issue"
        ]
      }
    ]
  }
}

输出渲染器始终在一个单独的 iframe 中渲染，与 VS Code 的其余 UI 分开，以确保它们不会意外干扰或导致 VS Code 变慢。该贡献引用了一个“入口点”脚本，该脚本在需要渲染任何输出之前加载到笔记本的 iframe 中。您的入口点需要是一个文件，您可以自己编写，也可以使用 Webpack、Rollup 或 Parcel 等打包工具来创建。

加载后，您的入口点脚本应从 vscode-notebook-renderer 导出 ActivationFunction，以便在 VS Code 准备好渲染您的渲染器时渲染您的 UI。例如，这将把所有 GitHub 问题数据作为 JSON 放入单元格输出中

import type { ActivationFunction } from 'vscode-notebook-renderer';

export const activate: ActivationFunction = context => ({
  renderOutputItem(data, element) {
    element.innerText = JSON.stringify(data.json());
  }
});

您可以在此处查阅完整的 API 定义。如果您正在使用 TypeScript，您可以安装 @types/vscode-notebook-renderer，然后将 vscode-notebook-renderer 添加到您的 tsconfig.json 中的 types 数组中，以使这些类型在您的代码中可用。

要创建更丰富的内容，您可以手动创建 DOM 元素，或者使用像 Preact 这样的框架并将其渲染到输出元素中，例如

import type { ActivationFunction } from 'vscode-notebook-renderer';
import { h, render } from 'preact';

const Issue: FunctionComponent<{ issue: GithubIssue }> = ({ issue }) => (
  <div key={issue.number}>
    <h2>
      {issue.title}
      (<a href={`https://github.com/${issue.repo}/issues/${issue.number}`}>#{issue.number}</a>)
    </h2>
    <img src={issue.user.avatar_url} style={{ float: 'left', width: 32, borderRadius: '50%', marginRight: 20 }} />
    <i>@{issue.user.login}</i> Opened: <div style="margin-top: 10px">{issue.body}</div>
  </div>
);

const GithubIssues: FunctionComponent<{ issues: GithubIssue[]; }> = ({ issues }) => (
  <div>{issues.map(issue => <Issue key={issue.number} issue={issue} />)}</div>
);

export const activate: ActivationFunction = (context) => ({
    renderOutputItem(data, element) {
        render(<GithubIssues issues={data.json()} />, element);
    }
});

在具有 ms-vscode.github-issue-notebook/github-issue 数据字段的输出单元格上运行此渲染器，我们得到以下静态 HTML 视图

Cell output showing rendered HTML view of issue

如果容器外部有元素或其他异步进程，您可以使用 disposeOutputItem 将它们拆除。当输出被清除、单元格被删除以及在为现有单元格渲染新输出之前，此事件将触发。例如

const intervals = new Map();

export const activate: ActivationFunction = (context) => ({
    renderOutputItem(data, element) {
        render(<GithubIssues issues={data.json()} />, element);

        intervals.set(data.mime, setInterval(() => {
            if(element.querySelector('h2')) {
                element.querySelector('h2')!.style.color = `hsl(${Math.random() * 360}, 100%, 50%)`;
            }
        }, 1000));
    },
    disposeOutputItem(id) {
        clearInterval(intervals.get(id));
        intervals.delete(id);
    }
});

需要注意的是，笔记本的所有输出都在同一个 iframe 中的不同元素中渲染。如果您使用 document.querySelector 等函数，请确保将其限定在您感兴趣的特定输出，以避免与其他输出冲突。在此示例中，我们使用 element.querySelector 来避免该问题。

交互式笔记本（与控制器通信）

想象一下，我们想在点击渲染输出中的按钮后，添加查看问题评论的功能。假设控制器能够提供带有 ms-vscode.github-issue-notebook/github-issue-with-comments MIME 类型的评论问题数据，我们可能会尝试预先检索所有评论并按如下方式实现它

const Issue: FunctionComponent<{ issue: GithubIssueWithComments }> = ({ issue }) => {
  const [showComments, setShowComments] = useState(false);

  return (
    <div key={issue.number}>
      <h2>
        {issue.title}
        (<a href={`https://github.com/${issue.repo}/issues/${issue.number}`}>#{issue.number}</a>)
      </h2>
      <img src={issue.user.avatar_url} style={{ float: 'left', width: 32, borderRadius: '50%', marginRight: 20 }} />
      <i>@{issue.user.login}</i> Opened: <div style="margin-top: 10px">{issue.body}</div>
      <button onClick={() => setShowComments(true)}>Show Comments</button>
      {showComments && issue.comments.map(comment => <div>{comment.text}</div>)}
    </div>
  );
};

这立刻引发了一些问题。首先，我们正在加载所有问题的完整评论数据，甚至在我们点击按钮之前。此外，即使我们只想显示更多数据，我们也需要控制器支持完全不同的 MIME 类型。

相反，控制器可以通过包含预加载脚本向渲染器提供附加功能，VS Code 也会在 iframe 中加载该脚本。该脚本可以访问全局函数 postKernelMessage 和 onDidReceiveKernelMessage，可用于与控制器通信。

Diagram showing how controllers interact with renderers through the NotebookRendererScript

例如，您可能会修改控制器 rendererScripts 以引用一个新文件，在该文件中创建与扩展主机的连接，并为渲染器公开一个全局通信脚本。

在您的控制器中

class Controller {
  // ...

  readonly rendererScriptId = 'my-renderer-script';

  constructor() {
    // ...

    this._controller.rendererScripts.push(
      new vscode.NotebookRendererScript(
        vscode.Uri.file(/* path to script */),
        rendererScriptId
      )
    );
  }
}

在 package.json 中，将您的脚本指定为渲染器的依赖项

{
  "activationEvents": ["...."],
  "contributes": {
    ...
    "notebookRenderer": [
      {
        "id": "github-issue-renderer",
        "displayName": "GitHub Issue Renderer",
        "entrypoint": "./out/renderer.js",
        "mimeTypes": [...],
        "dependencies": [
            "my-renderer-script"
        ]
      }
    ]
  }
}

在您的脚本文件中，您可以声明与控制器通信的函数

import 'vscode-notebook-renderer/preload';

globalThis.githubIssueCommentProvider = {
  loadComments(issueId: string, callback: (comments: GithubComment[]) => void) {
    postKernelMessage({ command: 'comments', issueId });

    onDidReceiveKernelMessage(event => {
      if (event.data.type === 'comments' && event.data.issueId === issueId) {
        callback(event.data.comments);
      }
    });
  }
};

然后您可以在渲染器中使用它。您要确保检查控制器渲染脚本公开的全局是否可用，因为其他开发人员可能会在其他笔记本和控制器中创建 github issue 输出，而这些笔记本和控制器没有实现 githubIssueCommentProvider。在这种情况下，我们只会在全局可用时显示加载评论按钮

const canLoadComments = globalThis.githubIssueCommentProvider !== undefined;
const Issue: FunctionComponent<{ issue: GithubIssue }> = ({ issue }) => {
  const [comments, setComments] = useState([]);
  const loadComments = () =>
    globalThis.githubIssueCommentProvider.loadComments(issue.id, setComments);

  return (
    <div key={issue.number}>
      <h2>
        {issue.title}
        (<a href={`https://github.com/${issue.repo}/issues/${issue.number}`}>#{issue.number}</a>)
      </h2>
      <img src={issue.user.avatar_url} style={{ float: 'left', width: 32, borderRadius: '50%', marginRight: 20 }} />
      <i>@{issue.user.login}</i> Opened: <div style="margin-top: 10px">{issue.body}</div>
      {canLoadComments && <button onClick={loadComments}>Load Comments</button>}
      {comments.map(comment => <div>{comment.text}</div>)}
    </div>
  );
};

最后，我们想设置与控制器的通信。当渲染器使用全局 postKernelMessage 函数发布消息时，会调用 NotebookController.onDidReceiveMessage 方法。要实现此方法，请附加到 onDidReceiveMessage 以侦听消息

class Controller {
  // ...

  constructor() {
    // ...

    this._controller.onDidReceiveMessage(event => {
      if (event.message.command === 'comments') {
        _getCommentsForIssue(event.message.issueId).then(
          comments =>
            this._controller.postMessage({
              type: 'comments',
              issueId: event.message.issueId,
              comments
            }),
          event.editor
        );
      }
    });
  }
}

交互式笔记本（与扩展主机通信）

想象一下，我们想要添加在单独的编辑器中打开输出项的功能。为了实现这一点，渲染器需要能够向扩展主机发送消息，然后扩展主机将启动编辑器。

这在渲染器和控制器是两个独立扩展的场景中很有用。

在渲染器扩展的 package.json 中，将 requiresMessaging 的值指定为 optional，这允许您的渲染器在有和没有访问扩展主机的情况下都能工作。

{
  "activationEvents": ["...."],
  "contributes": {
    ...
    "notebookRenderer": [
      {
        "id": "output-editor-renderer",
        "displayName": "Output Editor Renderer",
        "entrypoint": "./out/renderer.js",
        "mimeTypes": [...],
        "requiresMessaging": "optional"
      }
    ]
  }
}

requiresMessaging 的可能值包括

always：消息传递是必需的。渲染器仅在其作为可以在扩展主机中运行的扩展的一部分时才会被使用。
optional：当扩展主机可用时，渲染器通过消息传递效果更好，但它不是安装和运行渲染器所必需的。
never：渲染器不需要消息传递。

后两个选项是首选，因为这确保了渲染器扩展在扩展主机不一定可用的其他上下文中的可移植性。

渲染器脚本文件可以按如下方式设置通信

import { ActivationFunction } from 'vscode-notebook-renderer';

export const activate: ActivationFunction = (context) => ({
  renderOutputItem(data, element) {
    // Render the output using the output `data`
    ....
    // The availability of messaging depends on the value in `requiresMessaging`
    if (!context.postMessage){
      return;
    }

    // Upon some user action in the output (such as clicking a button),
    // send a message to the extension host requesting the launch of the editor.
    document.querySelector('#openEditor').addEventListener('click', () => {
      context.postMessage({
        request: 'showEditor',
        data: '<custom data>'
      })
    });
  }
});

然后您可以在扩展主机中按如下方式使用该消息

const messageChannel = notebooks.createRendererMessaging('output-editor-renderer');
messageChannel.onDidReceiveMessage(e => {
  if (e.message.request === 'showEditor') {
    // Launch the editor for the output identified by `e.message.data`
  }
});

注意

为确保您的扩展在消息传递之前在扩展主机中运行，请将 onRenderer:<您的渲染器 ID> 添加到您的 activationEvents 中，并在扩展的 activate 函数中设置通信。
并非所有从渲染器扩展发送到扩展主机的消息都保证会被送达。用户可能会在渲染器消息送达之前关闭笔记本。

支持调试

对于某些控制器，例如那些实现编程语言的控制器，允许调试单元格的执行是可取的。要添加调试支持，笔记本内核可以实现一个调试适配器，可以通过直接实现调试适配器协议 (DAP)，或者通过将协议委托和转换为现有笔记本调试器（如 'vscode-simple-jupyter-notebook' 示例中所做）。一种更简单的方法是使用现有的未修改的调试扩展，并即时转换笔记本的 DAP（如 'vscode-nodebook' 中所做）。

示例

vscode-nodebook：Node.js 笔记本，通过 VS Code 内置的 JavaScript 调试器和一些简单的协议转换提供调试支持
vscode-simple-jupyter-notebook：Jupyter 笔记本，通过现有 Xeus 调试器提供调试支持

08/07/2025