Vue.js 源码剖析-虚拟DOM
响应式原理回顾
- Vue初始化过程
- Vue中静态成员和实例成员初始化的过程
- 首次渲染过程
- 响应式实现过程
虚拟DOM回顾
什么是虚拟DOM
虚拟DOM(Virtual DOM)是使用JavaScript对象来描述DOM，虚拟DOM的本质就是JavaScript对象，使用JavaScript对象来描述DOM的结构。应用的各种状态变化首先作用于虚拟DOM，最终映射到DOM。
Vue.js中的虚拟DOM借鉴了Snabbdom，并添加了一些Vue.js中的特性，例如：指令和组件机制。
Vue1.x中细粒度监测数据的变化，每个属性对应一个watcher，开销太大。Vue2.x中每个组件对应一个watcher，状态变化通知到组件，再引入虚拟DOM进行对比和渲染
为什么要使用虚拟DOM
- 使用虚拟DOM，可以避免用户直接操作真实DOM，开发过程关注业务代码的实现，不需要关注如何操作DOM，从而提高开发效率
- 作为一个中间层，可以跨平台，除Web平台外，还支持服务端渲染SSR、Weex框架（跨移动端平台）
- 关于性能方面，在首次渲染的时候肯定不如直接操作DOM，因为要维护一层额外的虚拟DOM对象，如果后续有频繁操作DOM的操作，这个时候可能会有性能的提升，虚拟DOM在更新真实DOM之前会通过Diff算法对比新旧两个虚拟DOM树的差异，组中把差异更新到真实DOM
Vue.js中的虚拟DOM
演示
render中的h函数h()函数就是createElement()
const vm = new Vue({ el: '#app', render(h) { // h(tag, data, children) // render h('h1', this.msg) // render h('h1', {domProps: {innerHTML: this.msg}}) // render h('h1', { attrs: { id: 'title' } }, this.msg) const vnode = h( 'h1', { attrs: { id: 'title' } }, this.msg ) console.log(vnode) return vnode }, data: { msg: 'Hello Vue' } })
h函数（createElement官方文档）
vm.$createElement(tag, data, children, normalizeChildren)- tag
- 标签名称或者组件对象
- data
- 描述tag，可以设置DOM的属性或者标签的属性
- children
- tag中的文本内容或者子节点
- tag
VNode
- VNode的核心属性
- tag（调用h函数时传入的tag）
- data（调用h函数时传入的data）
- children（调用h函数时传入的children）
- text
- elm（当VNode转换成真实DOM时，elm记录真实DOM）
- key（作用是复用当前元素）
- VNode的核心属性
虚拟DOM创建过程
createElement
功能
createElement()函数，用来创建虚拟节点(Vnode)，我们的render函数中的参数h，就是createElement()
render(h) {
// 此处的h就是vm.$createElement
renturn h('h1', this.msg)
}定义
在vm._render()中调用了，用户传递的或者编译生成的render函数，这个时候传递了createElement
src/core/instance/render.js
// 对编译生成的 render 进行渲染的方法 vm._c = (a, b, c, d) => createElement(vm, a, b, c, d, false) // normalization is always applied for the public version, used in // user-written render functions. // 对手写 render 函数进行渲染的方法 vm.$createElement = (a, b, c, d) => createElement(vm, a, b, c, d, true)vm._c和vm.createElement内部都调用了createElement，不同的是最后一个参数。vm._c在编译生成的render函数内部会调用，vm.$createElement在用户传入的render函数内部调用。当用户传入render函数的时候，要对用户传入的参数做处理。
src/core/vdom/create-element.js
执行完createElement之后创建好了VNode，把创建好的VNode传递给vm._update()继续处理
// wrapper function for providing a more flexible interface // without getting yelled at by flow export function createElement ( context: Component, tag: any, data: any, children: any, normalizationType: any, alwaysNormalize: boolean ): VNode | Array<VNode> { // 判断第三个参数 // 如果data是数组或者原始值的话就是children，实现类似函数重载的机制 if (Array.isArray(data) || isPrimitive(data)) { normalizationType = children children = data data = undefined } if (isTrue(alwaysNormalize)) { normalizationType = ALWAYS_NORMALIZE } return _createElement(context, tag, data, children, normalizationType) }export function _createElement ( context: Component, tag?: string | Class<Component> | Function | Object, data?: VNodeData, children?: any, normalizationType?: number ): VNode | Array<VNode> { if (isDef(data) && isDef((data: any).__ob__)) { process.env.NODE_ENV !== 'production' && warn( // 由于MARKDOWN的编译问题，此处将`改为',优化显示，实际使用的是` 'Avoid using observed data object as vnode data: ${JSON.stringify(data)}\n' + 'Always create fresh vnode data objects in each render!', context ) return createEmptyVNode() } // <component v-bind:is="currentTabComponent"></component> // object syntax in v-bind if (isDef(data) && isDef(data.is)) { tag = data.is } if (!tag) { // in case of component :is set to falsy value return createEmptyVNode() } // warn against non-primitive key if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && isDef(data) && isDef(data.key) && !isPrimitive(data.key) ) { if (!__WEEX__ || !('@binding' in data.key)) { warn( 'Avoid using non-primitive value as key, ' + 'use string/number value instead.', context ) } } // support single function children as default scoped slot if (Array.isArray(children) && typeof children[0] === 'function' ) { data = data || {} data.scopedSlots = { default: children[0] } children.length = 0 } // 去处理children if (normalizationType === ALWAYS_NORMALIZE) { // 当手写render函数的时候调用 // 判断children的类型，如果是原始值的话转换成VNode的数组 // 如果是数组的话，继续处理数组中的元素 // 如果数组中的子元素又是数组(slot template)，递归处理 // 如果连续两个节点都是字符串会合并文本节点 // 返回一维数组，处理用户手写的 render children = normalizeChildren(children) } else if (normalizationType === SIMPLE_NORMALIZE) { // 把二维数组，转换成一维数组 // 如果children中有函数组件的话，函数组件会返回数组形式 // 这时候children就是一个二维数组，只需要把二维数组转换为一维数组 children = simpleNormalizeChildren(children) } let vnode, ns // 判断tag是字符串还是组件 if (typeof tag === 'string') { let Ctor ns = (context.$vnode && context.$vnode.ns) || config.getTagNamespace(tag) // 是否是 html 的保留标签 // 如果是浏览器的保留标签，创建对应的VNode if (config.isReservedTag(tag)) { // platform built-in elements if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && isDef(data) && isDef(data.nativeOn)) { warn( `The .native modifier for v-on is only valid on components but it was used on <${tag}>.`, context ) } vnode = new VNode( config.parsePlatformTagName(tag), data, children, undefined, undefined, context ) // 判断是否是 自定义组件 } else if ((!data || !data.pre) && isDef(Ctor = resolveAsset(context.$options, 'components', tag))) { // 查找自定义组件构造函数的声明 // 根据 Ctor 创建组件的 VNode // component vnode = createComponent(Ctor, data, context, children, tag) } else { // unknown or unlisted namespaced elements // check at runtime because it may get assigned a namespace when its // parent normalizes children vnode = new VNode( tag, data, children, undefined, undefined, context ) } } else { // direct component options / constructor vnode = createComponent(tag, data, context, children) } if (Array.isArray(vnode)) { return vnode } else if (isDef(vnode)) { if (isDef(ns)) applyNS(vnode, ns) if (isDef(data)) registerDeepBindings(data) return vnode } else { return createEmptyVNode() } }
update
功能
内部调用vm.patch()把虚拟DOM转换成真实DOM
定义
- src/core/instance/lifecycle.js
Vue.prototype._update = function (vnode: VNode, hydrating?: boolean) {
const vm: Component = this
const prevEl = vm.$el
const prevVnode = vm._vnode
const restoreActiveInstance = setActiveInstance(vm)
vm._vnode = vnode
// Vue.prototype.__patch__ is injected in entry points
// based on the rendering backend used.
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.
}patch函数初始化
功能
对比两个VNode的差异，把差异更新到真实DOM。如果是首次渲染的话，会把真实DOM先转换成VNode
Snabbdom中path函数的初始化
- src/snabbdom.ts
export function init (modules: Array<Partial<Module>>, domApi?: DOMAPI) {
return function patch (oldVnode: VNode | Element, vnode: VNode): Vnode {}
}- vnode
export function vnode (sel: string | undefined,
data: any | undefined,
children: Array<VNode | string> | undefined,
text: string | undefined,
elm: Element | Text | undefined): VNode {
const key = data === undefined ? undefined : data.key
return { sel, data, children, text, elm, key }
}Vue.js中path函数的初始化
- src/platform/web/runtime/index.js
import { patch } from './patch'
Vue.prototype.__patch__ = inBrowser ? patch : noop- src/platform/web/runtime/patch.js
/* @flow */
import * as nodeOps from 'web/runtime/node-ops'
import { createPatchFunction } from 'core/vdom/patch'
import baseModules from 'core/vdom/modules/index'
import platformModules from 'web/runtime/modules/index'
// the directive module should be applied last, after all
// built-in modules have been applied.
const modules = platformModules.concat(baseModules)
export const patch: Function = createPatchFunction({ nodeOps, modules })- src/core/vdom/patch.js
export function createPatchFunction (backend) {
let i, j
const cbs = {}
// modules 节点的属性/事件/样式的操作
// nodeOps 节点操作
const { modules, nodeOps } = backend
for (i = 0; i < hooks.length; ++i) {
// cbs['update'] = []
cbs[hooks[i]] = []
for (j = 0; j < modules.length; ++j) {
if (isDef(modules[j][hooks[i]])) {
// cbs['update'] = [updateAttrs, updateClass, update...]
cbs[hooks[i]].push(modules[j][hooks[i]])
}
}
}
......
// 函数柯里化，让一个函数返回一个函数
// createPatchFunction({ nodeOps, modules }) 传入平台相关的两个参数
// core中的createPatchFunction (backend), const { modules, nodeOps } = backend
// core中方法和平台无关，传入两个参数后，可以在上面的函数中使用这两个参数
return function patch (oldVnode, vnode, hydrating, removeOnly) {
......
}
}patch函数执行过程
function patch (oldVnode, vnode, hydrating, removeOnly) {
// 新的 VNode 不存在
if (isUndef(vnode)) {
// 老的 VNode 存在，执行 Destroy 钩子函数
if (isDef(oldVnode)) invokeDestroyHook(oldVnode)
return
}
let isInitialPatch = false
const insertedVnodeQueue = []
// 老的 VNode 不存在
if (isUndef(oldVnode)) {
// empty mount (likely as component), create new root element
isInitialPatch = true
// 创建新的 VNode
createElm(vnode, insertedVnodeQueue)
} else {
// 新的和老的 VNode 都存在，更新
const isRealElement = isDef(oldVnode.nodeType)
// 判断参数1是否是真实 DOM，不是真实 DOM
if (!isRealElement && sameVnode(oldVnode, vnode)) {
// 更新操作，diff 算法
// patch existing root node
patchVnode(oldVnode, vnode, insertedVnodeQueue, null, null, removeOnly)
} else {
// 第一个参数是真实 DOM，创建 VNode
// 初始化
if (isRealElement) {
// mounting to a real element
// check if this is server-rendered content and if we can perform
// a successful hydration.
if (oldVnode.nodeType === 1 && oldVnode.hasAttribute(SSR_ATTR)) {
oldVnode.removeAttribute(SSR_ATTR)
hydrating = true
}
if (isTrue(hydrating)) {
if (hydrate(oldVnode, vnode, insertedVnodeQueue)) {
invokeInsertHook(vnode, insertedVnodeQueue, true)
return oldVnode
} else if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
warn(
'The client-side rendered virtual DOM tree is not matching ' +
'server-rendered content. This is likely caused by incorrect ' +
'HTML markup, for example nesting block-level elements inside ' +
'<p>, or missing <tbody>. Bailing hydration and performing ' +
'full client-side render.'
)
}
}
// either not server-rendered, or hydration failed.
// create an empty node and replace it
oldVnode = emptyNodeAt(oldVnode)
}
// replacing existing element
const oldElm = oldVnode.elm
const parentElm = nodeOps.parentNode(oldElm)
// create new node
// 创建 DOM 节点
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)
)
// update parent placeholder node element, recursively
if (isDef(vnode.parent)) {
let ancestor = vnode.parent
const patchable = isPatchable(vnode)
while (ancestor) {
for (let i = 0; i < cbs.destroy.length; ++i) {
cbs.destroy[i](ancestor)
}
ancestor.elm = vnode.elm
if (patchable) {
for (let i = 0; i < cbs.create.length; ++i) {
cbs.create[i](emptyNode, ancestor)
}
// #6513
// invoke insert hooks that may have been merged by create hooks.
// e.g. for directives that uses the "inserted" hook.
const insert = ancestor.data.hook.insert
if (insert.merged) {
// start at index 1 to avoid re-invoking component mounted hook
for (let i = 1; i < insert.fns.length; i++) {
insert.fns[i]()
}
}
} else {
registerRef(ancestor)
}
ancestor = ancestor.parent
}
}
// destroy old node
if (isDef(parentElm)) {
removeVnodes([oldVnode], 0, 0)
} else if (isDef(oldVnode.tag)) {
invokeDestroyHook(oldVnode)
}
}
}
invokeInsertHook(vnode, insertedVnodeQueue, isInitialPatch)
return vnode.elm
}createElm
把VNode转换成真实DOM，插入到DOM树上
function createElm (
vnode,
insertedVnodeQueue,
parentElm,
refElm,
nested,
ownerArray,
index
) {
if (isDef(vnode.elm) && isDef(ownerArray)) {
// This vnode was used in a previous render!
// now it's used as a new node, overwriting its elm would cause
// potential patch errors down the road when it's used as an insertion
// reference node. Instead, we clone the node on-demand before creating
// associated DOM element for it.
vnode = ownerArray[index] = cloneVNode(vnode)
}
vnode.isRootInsert = !nested // for transition enter check
if (createComponent(vnode, insertedVnodeQueue, parentElm, refElm)) {
return
}
const data = vnode.data
const children = vnode.children
const tag = vnode.tag
if (isDef(tag)) {
if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
if (data && data.pre) {
creatingElmInVPre++
}
if (isUnknownElement(vnode, creatingElmInVPre)) {
warn(
'Unknown custom element: <' + tag + '> - did you ' +
'register the component correctly? For recursive components, ' +
'make sure to provide the "name" option.',
vnode.context
)
}
}
vnode.elm = vnode.ns
? nodeOps.createElementNS(vnode.ns, tag)
: nodeOps.createElement(tag, vnode)
setScope(vnode)
/* istanbul ignore if */
if (__WEEX__) {
// in Weex, the default insertion order is parent-first.
// List items can be optimized to use children-first insertion
// with append="tree".
const appendAsTree = isDef(data) && isTrue(data.appendAsTree)
if (!appendAsTree) {
if (isDef(data)) {
invokeCreateHooks(vnode, insertedVnodeQueue)
}
insert(parentElm, vnode.elm, refElm)
}
createChildren(vnode, children, insertedVnodeQueue)
if (appendAsTree) {
if (isDef(data)) {
invokeCreateHooks(vnode, insertedVnodeQueue)
}
insert(parentElm, vnode.elm, refElm)
}
} else {
createChildren(vnode, children, insertedVnodeQueue)
if (isDef(data)) {
invokeCreateHooks(vnode, insertedVnodeQueue)
}
insert(parentElm, vnode.elm, refElm)
}
if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && data && data.pre) {
creatingElmInVPre--
}
} 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)
}
}patchVnode
patchVnode(node, oldCh, start, end)
如果老节点和新节点相等，直接返回
如果新节点有elm属性，并且ownerArray存在
克隆vnode
如果占位符相关：pass
如果新旧vnode都是静态的，只需要替换
componentInstance如果
vnode.data存在并且data.hook存在并且data.hook.prepatch存在调用prepatch
获取新老节点的子节点：oldCh和ch
如果vnode.data存在并且vnode是isPatchable
- 调用cbs中的钩子函数，操作节点的属性/样式/事件
- 调用用户自定义钩子
如果新节点没有文本
如果老节点的子节点和新节点的子节点存在
- 如果老节点的子节点不等于新节点的子节点
- 调用updateChildren
- 如果老节点的子节点不等于新节点的子节点
如果新的有子节点，老的没有子节点
- 判断环境是否为开发环境
- 如果为开发环境，检查key值得重复情况
- 如果老节点存在text
- 先清空老节点DOM的文本内容，然后为当前DOM节点加入子节点
- 调用addVnodes
- 判断环境是否为开发环境
如果老节点有子节点，新节点没有子节点
- 清空老节点中的文本内容
新老节点都有文本节点
- 修改文本
如果data存在
- 如果data.hook存在并且data.hook.postpatch存在，调用data.hook.postpatch()
function patchVnode (
oldVnode,
vnode,
insertedVnodeQueue,
ownerArray,
index,
removeOnly
) {
if (oldVnode === vnode) {
return
}
if (isDef(vnode.elm) && isDef(ownerArray)) {
// clone reused vnode
vnode = ownerArray[index] = cloneVNode(vnode)
}
const elm = vnode.elm = oldVnode.elm
if (isTrue(oldVnode.isAsyncPlaceholder)) {
if (isDef(vnode.asyncFactory.resolved)) {
hydrate(oldVnode.elm, vnode, insertedVnodeQueue)
} else {
vnode.isAsyncPlaceholder = true
}
return
}
// reuse element for static trees.
// note we only do this if the vnode is cloned -
// if the new node is not cloned it means the render functions have been
// reset by the hot-reload-api and we need to do a proper re-render.
// 如果新旧 VNode 都是静态的，那么只需要替换componentInstance
if (isTrue(vnode.isStatic) &&
isTrue(oldVnode.isStatic) &&
vnode.key === oldVnode.key &&
(isTrue(vnode.isCloned) || isTrue(vnode.isOnce))
) {
vnode.componentInstance = oldVnode.componentInstance
return
}
let i
const data = vnode.data
if (isDef(data) && isDef(i = data.hook) && isDef(i = i.prepatch)) {
i(oldVnode, vnode)
}
const oldCh = oldVnode.children
const ch = vnode.children
if (isDef(data) && isPatchable(vnode)) {
// 调用 cbs 中的钩子函数，操作节点的属性/样式/事件....
for (i = 0; i < cbs.update.length; ++i) cbs.update[i](oldVnode, vnode)
// 用户的自定义钩子
if (isDef(i = data.hook) && isDef(i = i.update)) i(oldVnode, vnode)
}
// 新节点没有文本
if (isUndef(vnode.text)) {
// 老节点和老节点都有有子节点
// 对子节点进行 diff 操作，调用 updateChildren
if (isDef(oldCh) && isDef(ch)) {
if (oldCh !== ch) updateChildren(elm, oldCh, ch, insertedVnodeQueue, removeOnly)
} else if (isDef(ch)) {
// 新的有子节点，老的没有子节点
if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
checkDuplicateKeys(ch)
}
// 先清空老节点 DOM 的文本内容，然后为当前 DOM 节点加入子节点
if (isDef(oldVnode.text)) nodeOps.setTextContent(elm, '')
addVnodes(elm, null, ch, 0, ch.length - 1, insertedVnodeQueue)
} else if (isDef(oldCh)) {
// 老节点有子节点，新的没有子节点
// 删除老节点中的子节点
removeVnodes(oldCh, 0, oldCh.length - 1)
} else if (isDef(oldVnode.text)) {
// 老节点有文本，新节点没有文本
// 清空老节点的文本内容
nodeOps.setTextContent(elm, '')
}
} else if (oldVnode.text !== vnode.text) {
// 新老节点都有文本节点
// 修改文本
nodeOps.setTextContent(elm, vnode.text)
}
if (isDef(data)) {
if (isDef(i = data.hook) && isDef(i = i.postpatch)) i(oldVnode, vnode)
}
}updateChildren
updateChildren和Snabbdom中的updateChildren整体算法一致，这里不再展开了。我们再来看下它处理过程中key的作用，在patch函数中，调用patchVnode之前，会首先调用sameVnode()判断当前的辛劳VNode是否是相同节点，sameVnode()中首先判断key是否相同。
通过下面代码来体会key的作用
<!DOCTYPE html> <html lang="en"> <head> <meta charset="UTF-8"> <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0"> <title>key</title> </head> <body> <div id="app"> <button @click="handler">按钮</button> <ul> <li v-for="value in arr" :key="value">{{value}}</li> </ul> </div> <script src="../../dist/vue.js"></script> <script> const vm = new Vue({ el: '#app', data: { arr: ['a', 'b', 'c', 'd'] }, methods: { handler () { this.arr.splice(1, 0, 'x') // this.arr = ['a', 'x', 'b', 'c', 'd'] } } }) </script> </body> </html>当没有设置key的时候
- 在updateChildren中比较子节点的时候，会做三次更新DOM操作和一次插入DOM的操作
当设置key的时候
- 在updateChildren中比较子节点的时候，因为oldVnode的子节点的b,c,d和newVnode的x,b,c的key相同，所以只做比较，没有更新DOM的操作，当遍历完毕后，会再把x插入到DOM上，DOM操作只有一次插入操作。
总结
