Vue3系列 - 虚拟DOM的实现

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Vue3系列 - 虚拟DOM的实现

虚拟DOM的实现

虚拟DOM（Virtual DOM）是Vue等现代前端框架的核心技术之一，它通过JavaScript对象表示DOM结构，通过比较新旧虚拟DOM来高效更新实际DOM。让我们深入了解Vue2.7中虚拟DOM的实现。

VNode类

Vue中的虚拟DOM节点由VNode类表示：

export default class VNode {
  tag?: string
  data: VNodeData | undefined
  children?: Array<VNode> | null
  text?: string
  elm: Node | undefined
  ns?: string
  context?: Component // 渲染该节点的组件作用域
  key: string | number | undefined
  componentOptions?: VNodeComponentOptions
  componentInstance?: Component // 组件实例
  parent: VNode | undefined | null // 组件占位符节点

  // 内部使用的属性
  raw: boolean // 包含原始HTML？（仅服务端）
  isStatic: boolean // 是否是静态节点
  isRootInsert: boolean // 用于检查进入过渡
  isComment: boolean // 是否是空注释占位符
  isCloned: boolean // 是否是克隆节点
  isOnce: boolean // 是否是v-once节点
  // ...

  constructor(
    tag?: string,
    data?: VNodeData,
    children?: Array<VNode> | null,
    text?: string,
    elm?: Node,
    context?: Component,
    componentOptions?: VNodeComponentOptions,
    asyncFactory?: Function
  ) {
    // 初始化属性...
  }
}

VNode包含了表示DOM节点所需的所有信息，如标签名、属性、子节点等。

创建VNode的辅助函数

Vue提供了几个辅助函数来创建不同类型的VNode：

// 创建空的注释节点
export const createEmptyVNode = (text: string = '') => {
  const node = new VNode()
  node.text = text
  node.isComment = true
  return node
}

// 创建文本节点
export function createTextVNode(val: string | number) {
  return new VNode(undefined, undefined, undefined, String(val))
}

// 克隆VNode（用于静态节点和插槽节点）
export function cloneVNode(vnode: VNode): VNode {
  // ...
}

渲染过程

Vue的渲染过程涉及以下步骤：

  1. 创建VNode树：组件的render函数执行，创建VNode树
  2. 挂载/更新：通过_update方法，将VNode树转换为实际DOM
Vue.prototype._update = function (vnode, hydrating) {
  const vm = this
  const prevEl = vm.$el
  const prevVnode = vm._vnode
  vm._vnode = vnode
  if (!prevVnode) {
    // 首次渲染
    vm.$el = vm.__patch__(vm.$el, vnode, hydrating, false)
  } else {
    // 更新
    vm.$el = vm.__patch__(prevVnode, vnode)
  }
  // ...
}

patch算法

__patch__方法是虚拟DOM的核心，它负责比较新旧VNode并更新DOM：

  1. 如果新旧VNode相同（通过key和tag等判断），则通过patchVnode更新现有DOM
  2. 如果不同，则创建新DOM并替换旧DOM

patchVnode会：

  1. 更新节点的属性
  2. 如果节点有子节点，则通过updateChildren比较并更新子节点
  3. 如果只有文本，则直接更新文本内容

静态节点优化

Vue会标记静态节点（不会变化的节点）以提高性能：

// 在VNode中标记静态节点
node.isStatic = true

静态节点在重新渲染时会被跳过，减少不必要的比较和更新。

总结

虚拟DOM是Vue高效渲染的关键技术。通过VNode类和patch算法，Vue能够最小化DOM操作，提高渲染性能。理解虚拟DOM的实现原理，有助于我们编写更高效的Vue组件，避免不必要的重新渲染，优化应用性能。

6. 组件挂载过程

组件挂载是Vue应用初始化的关键步骤，它将组件转换为实际的DOM元素并插入到页面中。让我们深入了解Vue2.7中组件挂载的实现过程。

mountComponent函数

组件挂载的核心是mountComponent函数：

export function mountComponent(
  vm: Component,
  el: Element | null | undefined,
  hydrating?: boolean
): Component {
  vm.$el = el
  if (!vm.$options.render) {
    // 如果没有render函数，创建空的VNode
    vm.$options.render = createEmptyVNode
    // 开发环境警告...
  }
  callHook(vm, 'beforeMount')

  let updateComponent
  if (__DEV__ && config.performance && mark) {
    // 开发环境性能测量...
  } else {
    updateComponent = () => {
      vm._update(vm._render(), hydrating)
    }
  }

  // 创建渲染Watcher
  new Watcher(
    vm,
    updateComponent,
    noop,
    {
      before() {
        if (vm._isMounted && !vm._isDestroyed) {
          callHook(vm, 'beforeUpdate')
        }
      }
    },
    true /* isRenderWatcher */
  )
  hydrating = false

  if (vm.$vnode == null) {
    vm._isMounted = true
    callHook(vm, 'mounted')
  }
  return vm
}

挂载过程包括以下步骤：

  1. 设置组件的$el属性
  2. 确保组件有render函数
  3. 调用beforeMount钩子
  4. 定义updateComponent函数，它会执行渲染和DOM更新
  5. 创建渲染Watcher，它会立即执行updateComponent
  6. 标记组件为已挂载，并调用mounted钩子

渲染Watcher的作用

渲染Watcher是组件更新的核心，它有两个主要作用：

  1. 首次渲染：Watcher创建时会立即执行updateComponent，完成首次渲染
  2. 响应式更新：当组件依赖的数据变化时，Watcher会再次执行updateComponent，更新DOM

_render和_update方法

_render方法执行组件的渲染函数，创建VNode树：

Vue.prototype._render = function () {
  const vm = this
  const { render } = vm.$options
  // ...
  let vnode
  try {
    vnode = render.call(vm._renderProxy, vm.$createElement)
  } catch (e) {
    // 错误处理...
  }
  // ...
  return vnode
}

_update方法将VNode树转换为实际DOM：

Vue.prototype._update = function (vnode, hydrating) {
  const vm = this
  const prevEl = vm.$el
  const prevVnode = vm._vnode
  vm._vnode = vnode
  if (!prevVnode) {
    // 首次渲染
    vm.$el = vm.__patch__(vm.$el, vnode, hydrating, false)
  } else {
    // 更新
    vm.$el = vm.__patch__(prevVnode, vnode)
  }
  // ...
}

生命周期钩子的调用

在挂载过程中，会调用以下生命周期钩子：

  1. beforeMount：在挂载开始前调用
  2. mounted：在挂载完成后调用

对于父子组件，钩子的调用顺序是：

parent beforeMount -> child beforeMount -> child mounted -> parent mounted

setup函数的执行

对于使用组合式API的组件，setup函数在组件实例创建后、beforeCreate钩子之后执行：

export function initSetup(vm) {
  const options = vm.$options
  const setup = options.setup
  if (setup) {
    // 创建setup上下文
    const ctx = (vm._setupContext = createSetupContext(vm))
    // 执行setup函数
    setCurrentInstance(vm)
    pushTarget()
    const setupResult = invokeWithErrorHandling(
      setup,
      null,
      [vm._props || shallowReactive({}), ctx],
      vm,
      `setup`
    )
    popTarget()
    setCurrentInstance()
    // 处理setup返回值...
  }
}

总结

组件挂载是Vue应用初始化的关键步骤，它涉及渲染函数执行、虚拟DOM创建和更新、生命周期钩子调用等多个方面。理解组件挂载过程，有助于我们更好地控制组件的初始化和更新行为，优化应用性能，解决挂载相关的问题。

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