vue渲染过程解析-VDOM &DOM

vlambda
2020-11-02

vue渲染过程解析-VDOM &DOM

前言

从上篇文章《》中，我们了解到HTML模板经过编译，最终会生成一个render函数。render函数的主要功能是生成vnode。在vue的渲染过程中总共涉及两大工作：创建vnode和创建DOM节点。本篇文章作为上一篇的延续，重点聊聊渲染过程的实现。

vnode创建

大家知道一个复杂的页面会包含大量的DOM节点，为了高效地更新这些DOM节点，vue设计了虚拟DOM的概念。虚拟DOM是对真实DOM节点信息的描述。在vue中，每一个DOM节点都会有一个虚拟DOM节点与之对应。这个虚拟DOM节点，我们也称之为vnode，而由vnode所组成的整个vnode树就是虚拟DOM。还是通过一个例子来看vnode的创建。假设给定如下模板：

<div id="app" @click="add">{{count}}</div>

经过编译后我们可以得到如下render函数:

function render() {
  with(this){
    return _c('div', {attrs:{"id":"app"}, on:{"click":add}}, [_v(_s(count))])
  }
}

函数 _c 是在初始化render环境的时候添加到vue实例上，用来创建 vnode 的全局实例方法。它可以通vue实例直接调用，主要是给vue内部使用的vnode创建方法。其底层实现上与vue对外向用户暴露的API $createElement 一样都是调用了内部的 _createElement 方法。_createElement 核心代码如下：

function _createElement(context, tag, data, children, normalizationType){
    // ...省略其他代码
    let vnode = new VNode(tag, data, children, undefined, undefined, context)
    // ...省略其他代码
    return vnode
}

一个vnode节点主要包含如下信息：

{
    // 元素标签，如div
    tag,
    // 数据对象例如，{attrs: {id: 'app'}}
    data,
    // vnode 子节点数组
    children,
    // 元素包含的文本
    text,
    // 所对应的dom节点
    elm,
    // 所对应的vue实例
    context,
    // 父节点vnode
    parent,
    //...省略其他
}

方法 _v 也是vue实例方法，内部用以创建文本类型的vnode，在本例中，{{count}}是一个文本节点，所以需要使用 _v 来创建文本vnode。不过无论是文本类型的vnode还是非文本类型的vnode都是Vnode对象的实例。两者的区别在于，文本类型的vnode不存在 tag 和 children。

// 创建一个文本类型的VNode
function createTextVNode (val) {
  return new VNode(undefined, undefined, undefined, String(val))
}

方法 _s 同样也是vue的实例方法，内部用来将接收的参数变成字符串返回，对于字符串和数值使用 Object.toString() 转换，如果接收到的是一个对象，则使用 JSON.stringify()转换。

function toString (val){
  return val == null
    ? ''
    : Array.isArray(val) || (isPlainObject(val) && val.toString === Object.prototype.toString)
      ? JSON.stringify(val, null, 2)
      : String(val)
}

vnode 通过 parent 和 children 连接父节点和子节点，组成vnode树。

创建DOM节点

有了vnode后，vue还需要根据vnode来创建DOM节点。如果是首次渲染，那么vue会走创建的逻辑。如果是数据的更新导致的重新渲染，那么vue会走更新的逻辑。

首次渲染

因为是首次渲染，所以不存在先前老的vnode，因此无需进行比较。vue直接调用 createElm 方法创建DOM元素。具体的创建步骤如下：

首先为vnode创建DOM元素。
如果vnode有子节点，逐个为其子节点创建DOM元素，并将子DOM元素插入到vnode的DOM元素上。
调用setAttribute 为vnode的DOM元素添加属性。
将vnode的DOM元素插入到其父元素上。

createElm 方法的主要代码如下：

function createElm (vnode, insertedVnodeQueue, parentElm, refElm, nested, ownerArray, index) {
    if (isDef(vnode.elm) && isDef(ownerArray)) {
      vnode = ownerArray[index] = cloneVNode(vnode)
    }
    
    const data = vnode.data
    const children = vnode.children
    const tag = vnode.tag
    // 普通元素
    if (isDef(tag)) {
        // 1. 为vnode创建对应的DOM节点
        vnode.elm = nodeOps.createElement(tag, vnode)
        // 设置css的作用域
        setScope(vnode)
      
        // 2. 为vnode的子节点创建对应的DOM节点，并插入到vnode节点对应的DOM节点上
        createChildren(vnode, children, insertedVnodeQueue)
        // 3. 更新DOM元素的属性，如class、style、event等
        if (isDef(data)) {
          invokeCreateHooks(vnode, insertedVnodeQueue)
        }
        // 4. 将vnode的DOM节点插入到父元素上（根节点的父元素是body）
        insert(parentElm, vnode.elm, refElm)
    } else if (isTrue(vnode.isComment)) {
      // 如果vnode是注释，那么创建注释DOM，并插入到父元素上
      vnode.elm = nodeOps.createComment(vnode.text)
      insert(parentElm, vnode.elm, refElm)
    } else {
      // 如果是vnode是文本，那么创建文本DOM，并插入到父元素下
      vnode.elm = nodeOps.createTextNode(vnode.text)
      insert(parentElm, vnode.elm, refElm)
    }
    
    // ...省略其他代码
}

我们都知道，data数据对象中保存着与DOM元素有关的属性，如id，class，style，event，ref等。vue有专门的模块负责给DOM元素添加、更新或删除这些属性。因此，我们在代码中可以看到，如果vnode节点存在data数据对象时，vue会调用 invokeCreateHooks 分别使用相应的处理模块来处理data中的属性。

重新渲染

如果不是首次渲染，而是由数据变化所触发的重新渲染，那么vue会最大限度地复用已创建的DOM元素。而复用的前提就是通过比较新老vnode，找出需要更新的内容，然后最小限度地进行替换。这也是vue设计vnode的核心用途。

  function patchVnode (
    oldVnode,
    vnode,
    insertedVnodeQueue,
    ownerArray,
    index,
    removeOnly
  ) {
    // 如果新老vnode没有发生变化，无需更新。
    if (oldVnode === vnode) {
      return
    }

    const elm = vnode.elm = oldVnode.elm

    let i
    const data = vnode.data
    const oldCh = oldVnode.children
    const ch = vnode.children
    // 1. 更新DOM元素的属性
    if (isDef(data) && isPatchable(vnode)) {
      // 重新执行vue实例的所有的指令和模块
      for (i = 0; i < cbs.update.length; ++i) cbs.update[i](oldVnode, vnode)
    }
    
    // 2. 更新子元素
    // 如果vnode不是文本节点，则更新子元素。
    if (isUndef(vnode.text)) {
      // 如果新vnode和老vnode中都有子节点 
      if (isDef(oldCh) && isDef(ch)) {
        // 如果新老vnode的子vnode不同，则更新子元素
        if (oldCh !== ch) updateChildren(elm, oldCh, ch, insertedVnodeQueue, removeOnly)
      } else if (isDef(ch)) {
        // 如果新vnode有子节点，而老vnode无子节点，那么需要将dom元素的textContent设置为空
        if (isDef(oldVnode.text)) nodeOps.setTextContent(elm, '')
        // 为新vnode的子vnode创建DOM元素
        addVnodes(elm, null, ch, 0, ch.length - 1, insertedVnodeQueue)
      } else if (isDef(oldCh)) {
        // 如果老vnode有子节点，而新vnode无子节点。那么需要将老vnode中的子vnode移除
        removeVnodes(oldCh, 0, oldCh.length - 1)
      } else if (isDef(oldVnode.text)) {
        // 如果新老vnode均无子节点，新vnode无文本内容但老vnode有文本内容，需要将dom元素的textContent设置为空
        nodeOps.setTextContent(elm, '')
      }
    } else if (oldVnode.text !== vnode.text) {
        //新老vnode都是文本节点，且两个vnode的text不相同，则更新DOM的textContent。
        nodeOps.setTextContent(elm, vnode.text)
    }
    // ...省略其他代码
  }

从源码中可以看到，当新老vnode完全相等的情况下，vue不会对该节点重新渲染，直接跳过了。

如果新vnode发生了变化，那么vue会遵循以下步骤更新DOM元素：

更新DOM元素的属性。这个在首次渲染那部分提到了一些。vue内实现了若干个属性处理模块，专门用于DOM元素属性的创建和更新。这些模块中基本都实现了create、update这两个处理函数。create 负责DOM元素属性的创建，update 负责DOM元素属性的更新。cbs.update[i](oldVnode, vnode) 的意思就是逐个调用这些模块上的 update 方法，以更新发生改变的DOM元素属性。
更新DOM元素的子元素。关于DOM子元素的更新分为几种情况

如果新老vnode的子节点都是文本节点且文本内容不同，处理方式更新DOM元素的textContent属性值。
如果新老vnode的子节点都是非文本节点，需要调用 updateChildren 递归地去更新子节点。
如果新vnode的子节点是非文本节点，而老vnode的子节点是文本节点，需要清除DOM元素的文本，并创建子vnode的DOM元素插入到其父节点的DOM元素上。
如果新vnode的子节点不存在，但老vnode的子节点存在，那么调用 removeVnode 删除老vnode的子节点对应的DOM元素。
如果老vnode的子节点是文本节点，而新vnode的子节点不存在，则清空老DOM元素的文本。

小结

大量的DOM操作会极损耗浏览器性能。vue在每次数据发生变化后，都会重新生成vnode节点。通过比较新老vnode节点，找出需要进行操作的最小DOM元素子集。根据变化点，进行DOM元素属性、DOM子节点的更新。这种设计方式大大减少了DOM操作的次数。

下一篇我们聊聊vue组件机制，敬请期待。

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