Vue内部是如何渲染视图

2022-11-21 20:03:35 浏览数 (1)

虚拟DOM与VNode简介

  1. 什么是虚拟DOM
  • 以前M的命令式操作DOM即使用jQuery操作DOM节点，随着状态的增多，DOM的操作就会越来越频繁，程序的状态也越难维护，现在主流的框架都是采用声明式操作DOM，将操作DOM的方法封装起来，我们只要更改数据的状态，框架本身会帮我们操作DOM。
  • 虚拟DOM根据状态建立一颗虚拟节点树，新的虚拟节点树会与旧的虚拟节点树进行对比，只渲染发生改变的部分，如下图:
  1. 引入虚拟DOM的目的
  • 把渲染过程抽象化，从而使得组件的抽象能力也得到提升，并且可以适配DOM以外的渲染目标；
  • 可以更好地支持SSR、同构渲染等；
  • 不再依赖HTML解析器进行模板解析，可以进行更多的AOT(预编译)工作提高运行时效率，还能将Vue运行时体积进一步压缩。
  1. VNode的定义

Vue中定义了VNode的构造函数，这样我们可以实例化不同的vnode

实例如：文本节点、元素节点以及注释节点等。

代码语言：txt复制
var VNode = function VNode (

    tag,

    data,

    children,

    text,

    elm,

    context,

    componentOptions,

    asyncFactory

  ) {

    this.tag = tag;

    this.data = data;

    this.children = children;

    this.text = text;

    this.elm = elm;

    this.ns = undefined;

    this.context = context;

    this.fnContext = undefined;

    this.fnOptions = undefined;

    this.fnScopeId = undefined;

    this.key = data && data.key;

    this.componentOptions = componentOptions;

    this.componentInstance = undefined;

    this.parent = undefined;

    this.raw = false;

    this.isStatic = false;

    this.isRootInsert = true;

    this.isComment = false;

    this.isCloned = false;

    this.isOnce = false;

    this.asyncFactory = asyncFactory;

    this.asyncMeta = undefined;

    this.isAsyncPlaceholder = false;

  };

vnode其实就是一个描述节点的对象，描述如何创建真实的DOM节点；vnode的作用就是新旧vnode进行对比，只更新发生变化的节点。

VNode有注释节点、文本节点、元素节点、组件节点、函数式组件、克隆节点:

  • 注释节点
代码语言：txt复制
var createEmptyVNode = function (text) {

    if ( text === void 0 ) text = '';

    var node = new VNode();

    node.text = text;

    node.isComment = true;

    return node

  };

只有isComment和text属性有效，其余的默认为false或者null

  • 文本节点
代码语言：txt复制
function createTextVNode (val) {

    return new VNode(undefined, undefined, undefined, String(val))

  }

只有一个text属性

  • 克隆节点
代码语言：txt复制
function cloneVNode (vnode) {

    var cloned = new VNode(

      vnode.tag,

      vnode.data,

      // #7975

      // clone children array to avoid mutating original in case of cloning

      // a child.

      vnode.children && vnode.children.slice(),

      vnode.text,

      vnode.elm,

      vnode.context,

      vnode.componentOptions,

      vnode.asyncFactory

    );

    cloned.ns = vnode.ns;

    cloned.isStatic = vnode.isStatic;

    cloned.key = vnode.key;

    cloned.isComment = vnode.isComment;

    cloned.fnContext = vnode.fnContext;

    cloned.fnOptions = vnode.fnOptions;

    cloned.fnScopeId = vnode.fnScopeId;

    cloned.asyncMeta = vnode.asyncMeta;

    cloned.isCloned = true;

    return cloned

  }

克隆节点将vnode的所有属性赋值到clone节点，并且设置isCloned = true，它的作用是优化静态节点和插槽节点。以静态节点为例，因为静态节点的内容是不会改变的，当它首次生成虚拟DOM节点后，再次更新时是不需要再次生成vnode，而是将原vnode克隆一份进行渲染，这样在一定程度上提升了性能。

  • 元素节点

元素节点一般会存在tag、data、children、context四种有效属性,形如:

代码语言：txt复制
{

    children: [VNode, VNode],

    context: {...},

    tag: 'div',

    data: {attr: {id: app}}

}
  • 组件节点

组件节点有两个特有属性

(1) componentOptions，组件节点的选项参数，包含如下内容:

代码语言：txt复制
{ Ctor: Ctor, propsData: propsData, listeners: listeners, tag: tag, children: children }

(2) componentInstance: 组件的实例，也是Vue的实例

对应的vnode

代码语言：txt复制
new VNode(

      ("vue-component-"   (Ctor.cid)   (name ? ("-"   name) : '')),

      data, undefined, undefined, undefined, context,

      { Ctor: Ctor, propsData: propsData, listeners: listeners, tag: tag, children: children },

      asyncFactory

    )

即

代码语言：txt复制
{

    componentOptions: {},

    componentInstance: {},

    tag: 'vue-component-1-child',

    data: {...},

    ...

}
  • 函数式组件

函数组件通过createFunctionalComponent函数创建, 跟组件节点类似，暂时没看到特殊属性，有的话后续再补上。

patch

虚拟DOM最重要的功能是patch，将VNode渲染为真实的DOM。

patch简介

patch中文意思是打补丁，也就是在原有的基础上修改DOM节点，也可以说是渲染视图。DOM节点的修改有三种:

  • 创建新增节点
  • 删除废弃的节点
  • 修改需要更新的节点。

当缓存上一次的oldvnode与最新的vnode不一致的时候，渲染视图以vnode为准。

初次渲染过程

当oldvnode中不存在，而vnode中存在时，就需要使用vnode新生成真实的DOM节点并插入到视图中。首先如果vnode具有tag属性，则认为它是元素属性，再根据当前环境创建真实的元素节点，元素创建后将它插入到指定的父节点。以上节生成的VNode为例，首次执行

代码语言：txt复制
vm._update(vm._render(), hydrating);

vm._render()为上篇生成的VNode，_update函数具体为

代码语言：txt复制
Vue.prototype._update = function (vnode, hydrating) {

      var vm = this;

      var prevEl = vm.$el;

      var prevVnode = vm._vnode;

      var restoreActiveInstance = setActiveInstance(vm);

      // 缓存vnode

      vm._vnode = vnode;

      // Vue.prototype.__patch__ is injected in entry points

      // based on the rendering backend used.

      // 第一次渲染，preVnode是不存在的

      if (!prevVnode) {

        // initial render

        vm.$el = vm.__patch__(vm.$el, vnode, hydrating, false /* removeOnly */);

      } else {

        // updates

        vm.$el = vm.__patch__(prevVnode, vnode);

      }

      restoreActiveInstance();

      // update __vue__ reference

      if (prevEl) {

        prevEl.__vue__ = null;

      }

      if (vm.$el) {

        vm.$el.__vue__ = vm;

      }

      // if parent is an HOC, update its $el as well

      if (vm.$vnode && vm.$parent && vm.$vnode === vm.$parent._vnode) {

        vm.$parent.$el = vm.$el;

      }

      // updated hook is called by the scheduler to ensure that children are

      // updated in a parent's updated hook.

    };

因第一次渲染，执行vm.$el = vm.__patch__(vm.$el, vnode, hydrating, false /* removeOnly */);，注意第一个参数是oldVnode为vm.$el为元素节点，patch函数具体过程为:

(1) 先判断oldVnode是否存在，不存在就创建vnode

代码语言：txt复制
if (isUndef(oldVnode)) {

    // empty mount (likely as component), create new root element

    isInitialPatch = true;

    createElm(vnode, insertedVnodeQueue);

}

(2) 存在进入else，判断oldVnode是否是元素节点，如果oldVnode是元素节点，则

代码语言：txt复制
if (isRealElement) {

    ...

    // either not server-rendered, or hydration failed.

    // create an empty node and replace it

    oldVnode = emptyNodeAt(oldVnode);

}

创建一个oldVnode节点，其形式为

代码语言：txt复制
{

    asyncFactory: undefined,

    asyncMeta: undefined,

    children: [],

    componentInstance: undefined,

    componentOptions: undefined,

    context: undefined,

    data: {},

    elm: div#app,

    fnContext: undefined,

    fnOptions: undefined,

    fnScopeId: undefined,

    isAsyncPlaceholder: false,

    isCloned: false,

    isComment: false,

    isOnce: false,

    isRootInsert: true,

    isStatic: false,

    key: undefined,

    ns: undefined,

    parent: undefined,

    raw: false,

    tag: "div",

    text: undefined,

    child: undefined

}

然后获取oldVnode的元素节点以及其父节点，并创建新的节点

代码语言：txt复制
// replacing existing element

var oldElm = oldVnode.elm;

var parentElm = nodeOps.parentNode(oldElm);

// create new node

createElm(

    vnode,

    insertedVnodeQueue,

    // extremely rare edge case: do not insert if old element is in a

    // leaving transition. Only happens when combining transition  

    // keep-alive   HOCs. (#4590)

    oldElm._leaveCb ? null : parentElm,

    nodeOps.nextSibling(oldElm)

);

创建新节点的过程

代码语言：txt复制
// 标记是否是根节点

 vnode.isRootInsert = !nested; // for transition enter check

 // 这个函数如果vnode有componentInstance属性，会创建子组件，后续具体介绍，否则不做处理

if (createComponent(vnode, insertedVnodeQueue, parentElm, refElm)) {

    return

}

接着在对子节点处理

代码语言：txt复制
var data = vnode.data;

  var children = vnode.children;

  var tag = vnode.tag;

  if (isDef(tag)) {

    ...

    vnode.elm = vnode.ns

      ? nodeOps.createElementNS(vnode.ns, tag)

      : nodeOps.createElement(tag, vnode);

    setScope(vnode);

    /* istanbul ignore if */

    {

        createChildren(vnode, children, insertedVnodeQueue);

        if (isDef(data)) {

          invokeCreateHooks(vnode, insertedVnodeQueue);

        }

        insert(parentElm, vnode.elm, refElm);

    }

    if (data && data.pre) {

        creatingElmInVPre--;

    }

  }

}

将vnode的属性设置为创建元素节点elem，创建子节点

createChildren(vnode, children, insertedVnodeQueue);

该函数遍历子节点children数组

代码语言：txt复制
function createChildren (vnode, children, insertedVnodeQueue) {

  if (Array.isArray(children)) {

      for (var i = 0; i < children.length;   i) {

          createElm(children[i], insertedVnodeQueue, vnode.elm, null, true, children, i);

      }

  } else if (isPrimitive(vnode.text)) {

      // 如果vnode是文本直接挂载

      nodeOps.appendChild(vnode.elm, nodeOps.createTextNode(String(vnode.text)));

  }

}

遍历children，递归createElm方法创建子元素节点

代码语言：txt复制
else if (isTrue(vnode.isComment)) {

    vnode.elm = nodeOps.createComment(vnode.text);

    insert(parentElm, vnode.elm, refElm);

} else {

    vnode.elm = nodeOps.createTextNode(vnode.text);

    insert(parentElm, vnode.elm, refElm);

}

如果是评论节点，直接创建评论节点，并将其插入到父节点上，其他的创建文本节点，并将其插入到父节点parentElm(刚创建的div)上去。

触发钩子，更新节点属性，将其插入到parentElm('#app'元素节点)上

代码语言：txt复制
{

    createChildren(vnode, children, insertedVnodeQueue);

    if (isDef(data)) {

        invokeCreateHooks(vnode, insertedVnodeQueue);

    }

    insert(parentElm, vnode.elm, refElm);

}

最后将老的节点删掉

代码语言：txt复制
if (isDef(parentElm)) {

    removeVnodes(parentElm, [oldVnode], 0, 0);

} else if (isDef(oldVnode.tag)) {

    invokeDestroyHook(oldVnode);

}
代码语言：txt复制
function removeAndInvokeRemoveHook (vnode, rm) {

    if (isDef(rm) || isDef(vnode.data)) {

        var i;

        var listeners = cbs.remove.length   1;

        ...

        // recursively invoke hooks on child component root node

        if (isDef(i = vnode.componentInstance) && isDef(i = i._vnode) && isDef(i.data)) {

            removeAndInvokeRemoveHook(i, rm);

        }

        for (i = 0; i < cbs.remove.length;   i) {

            cbs.remove[i](vnode, rm);

        }

        if (isDef(i = vnode.data.hook) && isDef(i = i.remove)) {

            i(vnode, rm);

        } else {

            // 删除id为app的老节点

            rm();

        }

    } else {

        removeNode(vnode.elm);

    }

}

初次渲染结束。

更新节点过程

为了更好地测试，模板选用

代码语言：txt复制
<div id="app">{{ message }}<button @click="update">更新</button></div>

点击按钮，会更新message，重新渲染视图，生成的VNode为

代码语言：txt复制
{

    asyncFactory: undefined,

    asyncMeta: undefined,

    children: [VNode, VNode],

    componentInstance: undefined,

    componentOptions: undefined,

    context: Vue实例,

    data: {attrs: {id: "app"}},

    elm: undefined,

    fnContext: undefined,

    fnOptions: undefined,

    fnScopeId: undefined,

    isAsyncPlaceholder: false,

    isCloned: false,

    isComment: false,

    isOnce: false,

    isRootInsert: true,

    isStatic: false,

    key: undefined,

    ns: undefined,

    parent: undefined,

    raw: false,

    tag: "div",

    text: undefined,

    child: undefined

}

在组件更新的时候,preVnode和vnode都是存在的,执行

代码语言：txt复制
vm.$el = vm.__patch__(prevVnode, vnode);

实际上是运行以下函数

代码语言：txt复制
patchVnode(oldVnode, vnode, insertedVnodeQueue, null, null, removeOnly);

该函数首先判断oldVnode和vnode是否相等，相等则立即返回

代码语言：txt复制
if (oldVnode === vnode) {

    return

}

如果两者均为静态节点且key值相等，且vnode是被克隆或者具有isOnce属性时，vnode的组件实例componentInstance直接赋值

代码语言：txt复制
if (isTrue(vnode.isStatic) &&

    isTrue(oldVnode.isStatic) &&

    vnode.key === oldVnode.key &&

    (isTrue(vnode.isCloned) || isTrue(vnode.isOnce))

) {

    vnode.componentInstance = oldVnode.componentInstance;

    return

}

接着对两者的属性值作对比，并更新

代码语言：txt复制
var oldCh = oldVnode.children;

var ch = vnode.children;

if (isDef(data) && isPatchable(vnode)) {

    for (i = 0; i < cbs.update.length;   i) {       // 以vnode为准更新oldVnode的不同属性

        cbs.update[i](oldVnode, vnode); 

    }

    if (isDef(i = data.hook) && isDef(i = i.update)) { 

        i(oldVnode, vnode); 

    }

}

vnode和oldVnode的对比以及相应的DOM操作具体如下:

代码语言：txt复制
// vnode不存在text属性的情况

if (isUndef(vnode.text)) {

  if (isDef(oldCh) && isDef(ch)) {

    // 子节点不相等时，更新

    if (oldCh !== ch) { 

        updateChildren(elm, oldCh, ch, insertedVnodeQueue, removeOnly); }

  } else if (isDef(ch)) {

      {

        checkDuplicateKeys(ch);

      }

      // 只存在vnode的子节点，如果oldVnode存在text属性，则将元素的文本内容清空，并新增elm节点

      if (isDef(oldVnode.text)) {             nodeOps.setTextContent(elm, ''); 

      }

      addVnodes(elm, null, ch, 0, ch.length - 1, insertedVnodeQueue);

  } else if (isDef(oldCh)) {

      // 如果只存在oldVnode的子节点，则删除DOM的子节点

      removeVnodes(elm, oldCh, 0, oldCh.length - 1);

  } else if (isDef(oldVnode.text)) {

      // 只存在oldVnode有text属性，将元素的文本清空

      nodeOps.setTextContent(elm, '');

  }

} else if (oldVnode.text !== vnode.text) {

    // node和oldVnode的text属性都存在且不一致时，元素节点内容设置为vnode.text

    nodeOps.setTextContent(elm, vnode.text);

}

对于子节点的对比，先分别定义oldVnode和vnode两数组的前后两个指针索引

代码语言：txt复制
var oldStartIdx = 0;

var newStartIdx = 0;

var oldEndIdx = oldCh.length - 1;

var oldStartVnode = oldCh[0];

var oldEndVnode = oldCh[oldEndIdx];

var newEndIdx = newCh.length - 1;

var newStartVnode = newCh[0];

var newEndVnode = newCh[newEndIdx];

var oldKeyToIdx, idxInOld, vnodeToMove, refElm;

如下图:

接下来是一个while循环，在这过程中，oldStartIdx、newStartIdx、oldEndIdx 以及 newEndIdx 会逐渐向中间靠拢

代码语言：txt复制
while (oldStartIdx <= oldEndIdx && newStartIdx <= newEndIdx)

当oldStartVnode或者oldEndVnode为空时，两中间移动

代码语言：txt复制
if (isUndef(oldStartVnode)) {

    oldStartVnode = oldCh[  oldStartIdx]; // Vnode has been moved left

} else if (isUndef(oldEndVnode)) {

    oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx];

}

接下来这一块，是将 oldStartIdx、newStartIdx、oldEndIdx 以及 newEndIdx 两两比对的过程，共四种:

代码语言：txt复制
else if (sameVnode(oldStartVnode, newStartVnode)) {

    patchVnode(oldStartVnode, newStartVnode, insertedVnodeQueue, newCh, newStartIdx);

    oldStartVnode = oldCh[  oldStartIdx];

    newStartVnode = newCh[  newStartIdx];

} else if (sameVnode(oldEndVnode, newEndVnode)) {

    patchVnode(oldEndVnode, newEndVnode, insertedVnodeQueue, newCh, newEndIdx);

    oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx];

    newEndVnode = newCh[--newEndIdx];

} else if (sameVnode(oldStartVnode, newEndVnode)) { // Vnode moved right

    patchVnode(oldStartVnode, newEndVnode, insertedVnodeQueue, newCh, newEndIdx);

    canMove && nodeOps.insertBefore(parentElm, oldStartVnode.elm, nodeOps.nextSibling(oldEndVnode.elm));

    oldStartVnode = oldCh[  oldStartIdx];

    newEndVnode = newCh[--newEndIdx];

} else if (sameVnode(oldEndVnode, newStartVnode)) { // Vnode moved left

    patchVnode(oldEndVnode, newStartVnode, insertedVnodeQueue, newCh, newStartIdx);

    canMove && nodeOps.insertBefore(parentElm, oldEndVnode.elm, oldStartVnode.elm);

    oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx];

    newStartVnode = newCh[  newStartIdx];

}

第一种: 前前相等比较

如果相等，则oldStartVnode.elm和newStartVnode.elm均向后移一位，继续比较。

第二种: 后后相等比较

如果相等，则oldEndVnode.elm和newEndVnode.elm均向前移一位，继续比较。

第三种: 前后相等比较

将oldStartVnode.elm节点直接移动到oldEndVnode.elm节点后面，然后将oldStartIdx向后移一位，newEndIdx向前移动一位。

第四种: 后前相等比较

将oldEndVnode.elm节点直接移动到oldStartVnode.elm节点后面，然后将oldEndIdx向前移一位，newStartIdx向后移动一位。

如果以上均不满足，则

代码语言：txt复制
else {

  if (isUndef(oldKeyToIdx)) { 

      oldKeyToIdx = createKeyToOldIdx(oldCh, oldStartIdx, oldEndIdx); 

  }

  idxInOld = isDef(newStartVnode.key)

    ? oldKeyToIdx[newStartVnode.key]

    : findIdxInOld(newStartVnode, oldCh, oldStartIdx, oldEndIdx);

  if (isUndef(idxInOld)) { // New element

      createElm(newStartVnode, insertedVnodeQueue, parentElm, oldStartVnode.elm, false, newCh, newStartIdx);

  } else {

      vnodeToMove = oldCh[idxInOld];

      if (sameVnode(vnodeToMove, newStartVnode)) {

            patchVnode(vnodeToMove, newStartVnode, insertedVnodeQueue, newCh, newStartIdx);

            oldCh[idxInOld] = undefined;

            canMove && nodeOps.insertBefore(parentElm, vnodeToMove.elm, oldStartVnode.elm);

      } else {

      // same key but different element. treat as new element

          createElm(newStartVnode, insertedVnodeQueue, parentElm, oldStartVnode.elm, false, newCh, newStartIdx);

      }

    }

    newStartVnode = newCh[  newStartIdx];

}

createkeyToOldIdx函数的作用是建立key和index索引对应的map表，如果还是没有找到节点，则新创建节点

代码语言：txt复制
createElm(newStartVnode, insertedVnodeQueue, parentElm, oldStartVnode.elm, false, newCh, newStartIdx);

插入到oldStartVnode.elm节点前面，否则，如果找到了节点，并符合sameVnode，将两个节点patchVnode，并将该位置的老节点置为undefined，同时将vnodeToMove.elm移到oldStartVnode.elm的前面，以及newStartIdx往后移一位，示意图如下:

如果不符合sameVnode，只能创建一个新节点插入到 parentElm 的子节点中，newStartIdx 往后移动一位。

最后如果，oldStartIdx > oldEndIdx，说明老节点比对完了，但是新节点还有多的，需要将新节点插入到真实 DOM 中去，调用 addVnodes 将这些节点插入即可；如果满足 newStartIdx > newEndIdx 条件，说明新节点比对完了，老节点还有多，将这些无用的老节点通过 removeVnodes 批量删除即可。到这里这个过程基本结束。

总结

本文详细介绍了虚拟DOM的整个patch过程，如何到渲染到页面，以及元素从视图中删除，最后是子节点的更新过程，包括了创建新增的子节点、删除废弃子节点、更新发生变化的子节点以及位置发生变化的子节点更新等。

参考文献

剖析 Vue.js 内部运行机制

渲染 https 网络安全

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