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Vue源码探究之虚拟节点的实现
2020-11-27 21:58:41 责编:小采
文档

页面初始化的所有状态都准备就绪之后,下一步就是要生成组件相应的虚拟节点—— VNode 。初次进行组件初始化的时候, VNode 也会执行一次初始化并存储这时创建好的虚拟节点对象。在随后的生命周期中,组件内的数据发生变动时,会先生成新的 VNode 对象,然后再根据与之前存储的旧虚拟节点的对比来执行刷新页面 DOM 的操作。页面刷新的流程大致上可以这样简单的总结,但是其实现路程是非常复杂的,为了深入地了解虚拟节点生成和更新的过程,首先来看看 VNode 类的具体实现。

VNode 类

VNode 类的实现是支持页面渲染的基础,这个类的实现并不复杂,但无论是创建Vue组件实例还是使用动态JS扩展函数组件都运用到了渲染函数 render ,它充分利用了 VNode 来构建虚拟DOM树。

// 定义并导出VNode类
export default class VNode {
 // 定义实例属性
 tag: string | void; // 标签名称
 data: VNodeData | void; // 节点数据
 children: ?Array<VNode>; // 子虚拟节点列表
 text: string | void; // 节点文字
 elm: Node | void; // 对应DOM节点
 ns: string | void; // 节点命名空间,针对svg标签的属性
 context: Component | void; // rendered in this component's scope // 组件上下文
 key: string | number | void; // 节点唯一键
 componentOptions: VNodeComponentOptions | void; // 虚拟节点组件配置对象
 componentInstance: Component | void; // component instance // 组件实例
 parent: VNode | void; // component placeholder node // 组件占位符节点

 // 严格内部属性,有些属性是服务器渲染的情况使用的,暂时还不了解
 // strictly internal
 // 是否包含原始HTML。只有服务器端会使用
 raw: boolean; // contains raw HTML? (server only) 
 // 是否静态节点,静态节点将会被提升
 isStatic: boolean; // hoisted static node 
 // 是否在根节点插入,进入转换检查所必需的
 isRootInsert: boolean; // necessary for enter transition check
 // 是否空注释占位符
 isComment: boolean; // empty comment placeholder?
 // 是否拷贝节点
 isCloned: boolean; // is a cloned node?
 // 是否一次性节点
 isOnce: boolean; // is a v-once node?
 // 异步组件工厂方法
 asyncFactory: Function | void; // async component factory function
 // 异步源
 asyncMeta: Object | void;
 // 是否异步占位符
 isAsyncPlaceholder: boolean;
 // 服务器端上下文
 ssrContext: Object | void;
 // 功能节点的实际实例上下文
 fnContext: Component | void; // real context vm for functional nodes
 // 方法配置选项,只在服务器渲染使用
 fnOptions: ?ComponentOptions; // for SSR caching
 // 方法作用域id
 fnScopeId: ?string; // functional scope id support

 // 构造函数,参数均可选,与上面定义对应
 constructor (
 tag?: string,
 data?: VNodeData,
 children?: ?Array<VNode>,
 text?: string,
 elm?: Node,
 context?: Component,
 componentOptions?: VNodeComponentOptions,
 asyncFactory?: Function
 ) {
 // 实例初始化赋值
 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
 }

 // 定义child属性的取值器
 // 已弃用:用于向后compat的componentInstance的别名
 // DEPRECATED: alias for componentInstance for backwards compat.
 /* istanbul ignore next */
 get child (): Component | void {
 return this.componentInstance
 }
}

// 定义并导出createEmptyVNode函数,创建空虚拟节点
export const createEmptyVNode = (text: string = '') => {
 // 实例化虚拟节点
 const node = new VNode()
 // 设置节点文字为空,并设置为注释节点
 node.text = text
 node.isComment = true
 // 返回节点
 return node
}

// 定义并导出createTextVNode函数,创建文字虚拟节点
export function createTextVNode (val: string | number) {
 // 置空实例初始化的标签名,数据,子节点属性,只传入文字
 return new VNode(undefined, undefined, undefined, String(val))
}

// 优化浅拷贝
// 用于静态节点和插槽节点,因为它们可以在多个渲染中重用,
// 当DOM操作依赖于它们的elm引用时,克隆它们可以避免错误
// optimized shallow clone
// used for static nodes and slot nodes because they may be reused across
// multiple renders, cloning them avoids errors when DOM manipulations rely
// on their elm reference.
// 定义并导出cloneVNode函数,拷贝节点
export function cloneVNode (vnode: VNode): VNode {
 // 拷贝节点并返回
 const cloned = new VNode(
 vnode.tag,
 vnode.data,
 vnode.children,
 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
}

VNode 类实现的源代码分两部分,第一部分是定义 VNode 类自身的实现,第二部分是定一些常用的节点创建方法,包括创建空的虚拟节点,文字虚拟节点和新拷贝节点。虚拟节点本身是一个包含了所有渲染所需信息的载体,从前面一部分的属性就可以看出,不仅有相应的 DOM 标签和属性信息,还包含了子虚拟节点列表,所以一个组件初始化之后得到的 VNode 也是一棵虚拟节点树,实质是抽象和信息化了的对应于 DOM 树的 JS 对象。

VNode 的使用在服务器渲染中也有应用,关于这一部分暂时放到之后去研究。

认识到 VNode 的实质之后,对于它的基础性的作用还是不太清楚,为什么需要创建这种对象来呢?答案就在Vue的响应式刷新里。如前所述,观察系统实现了对数据变更的监视,在收到变更的通知之后处理权就移交到渲染系统手上,渲染系统首先进行的处理就是根据变动生成新虚拟节点树,然后再去对比旧的虚拟节点树,来实现这个抽象对象的更新,简单的来说就是通过新旧两个节点树的对照,来最终确定一个真实DOM建立起来所需要依赖的抽象对象,只要这个真实 DOM 所依赖的对象确定好,渲染函数会把它转化成真实的 DOM 树。

最后来概括地描述一下 VNode 渲染成真实 DOM 的路径:

渲染路径

Vue 的一般渲染有两条路径:

  • 组件实例初始创建生成DOM
  • 组件数据更新刷新DOM
  • 在研究生命周期的时候知道,有 mount 和 update 两个钩子函数,这两个生命周期的过程分别代表了两条渲染路径的执行。

    组件实例初始创建生成DOM

    Vue 组件实例初始创建时,走的是 mount 这条路径,在这条路径上初始没有已暂存的旧虚拟节点,要经历第一轮 VNode 的生成。这一段代码的执行是从 $mount 函数开始的:

    $mount => mountComponent => updateComponent => _render => _update => createPatchFunction(patch) => createElm => insert => removeVnodes

    大致描述一下每一个流程中所进行的关于节点的处理:

  • mountComponent 接收了挂载的真实DOM节点,然后赋值给 vm.$el
  • updateComponent 调用 _update ,并传入 _render 生成的新节点
  • _render 生成新虚拟节点树,它内部是调用实例的 createElement 方法创建虚拟节点
  • _update 方法接收到新的虚拟节点后,会根据是否已有存储的旧虚拟节点来分离执行路径,就这一个路径来说,初始储存的 VNode 是不存在的,接下来执行 patch 操作会传入挂载的真实DOM节点和新生成的虚拟节点。
  • createPatchFunction 即是 patch 方法调用的实际函数,执行时会将传入的真实DOM节点转换成虚拟节点,然后执行 createElm
  • createElm 会根据新的虚拟节点生成真实DOM节点,内部同样调用 createElement 方法来创建节点。
  • insert 方法将生成的真实DOM插入到DOM树中
  • removeVnodes 最后将之前转换的真实DOM节点从DOM树中移除
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