深入理解 Vue 3 编译器中 `static hoisting` (静态提升) 和 `patch flags` (补丁标志) 的具体实现，它们如何显著减少运行时开销？

Vue 3 编译器：静若处子，动若脱兔！——静态提升与补丁标志深度解析

大家好，很高兴今天能和大家一起聊聊 Vue 3 编译器里的两个武林绝学：static hoisting (静态提升) 和 patch flags (补丁标志)。这俩兄弟，一个负责“偷懒”，一个负责“精打细算”，联手把 Vue 3 的性能提升了一大截。

咱们今天就来扒一扒它们到底是怎么实现的，看看它们是怎么让 Vue 3 在运行时变得又快又省的。

开场白：为什么我们需要性能优化？

在开始之前，咱们先来聊聊为什么要关注性能优化。你想想，咱们辛辛苦苦写的代码，如果运行起来卡卡的，用户体验差到爆，那还有啥意义？尤其是在复杂的应用里，稍微一点性能问题都可能被放大，最终导致整个应用崩溃。所以啊，性能优化不仅是锦上添花，更是雪中送炭，是每个前端工程师都应该掌握的技能。

Vue 作为前端框架，自然也得考虑性能问题。 Vue 3 在这方面下了很大的功夫，其中 static hoisting 和 patch flags 就是两个关键的优化手段。

第一章：静态提升 (Static Hoisting) —— 能省则省的抠门大师

静态提升，顾名思义，就是把静态的部分“提升”到渲染函数之外，避免每次渲染都重新创建。咱们先来看一个简单的例子：

<template>
  <div>
    <h1>Hello, Vue 3!</h1>
    <p>This is a static paragraph.</p>
    <p>Dynamic value: {{ dynamicValue }}</p>
  </div>
</template>

<script>
import { ref } from 'vue';

export default {
  setup() {
    const dynamicValue = ref('Initial Value');
    return {
      dynamicValue
    }
  }
}
</script>

在这个例子里，<h1> 和第一个 <p> 标签的内容是静态的，不会随着 dynamicValue 的改变而改变。如果每次渲染都重新创建这些静态节点，那就太浪费了。

Vue 3 编译器是怎么做的呢？它会把这些静态节点“提升”到渲染函数之外，只创建一次，然后在每次渲染的时候直接复用。这样就避免了重复创建和销毁节点的开销。

深入源码：看看编译器是怎么操作的

为了更深入地理解静态提升的原理，咱们可以简单地看一下编译器生成的代码（这里为了方便理解，做了简化）：

// 编译后的渲染函数
import { createElementVNode, createTextVNode, toDisplayString } from 'vue';

const _hoisted_1 = /*#__PURE__*/createElementVNode("h1", null, "Hello, Vue 3!", -1 /* HOISTED */);
const _hoisted_2 = /*#__PURE__*/createElementVNode("p", null, "This is a static paragraph.", -1 /* HOISTED */);

export function render(_ctx, _cache, $props, $setup, $data, $options) {
  return (openBlock(), createElementBlock("div", null, [
    _hoisted_1,
    _hoisted_2,
    createElementVNode("p", null, toDisplayString(_ctx.dynamicValue), 1 /* TEXT */)
  ]))
}

可以看到，<h1> 和 <p> 元素被提升到了 _hoisted_1 和 _hoisted_2 变量中，并且使用了 /*#__PURE__*/ 注释，这告诉 JavaScript 引擎这是一个纯函数，可以进行 tree-shaking 优化。关键是，这些变量只会被初始化一次！

在渲染函数 render 中，直接使用了 _hoisted_1 和 _hoisted_2，而不是重新创建节点。这样就避免了重复创建的开销。

静态提升的优势

减少内存占用： 静态节点只创建一次，避免了重复创建的内存占用。
提高渲染速度： 避免了重复创建和销毁节点的开销，提高了渲染速度。
减少垃圾回收压力： 减少了需要垃圾回收的对象的数量，减轻了垃圾回收的压力。

静态提升的局限性

虽然静态提升很好，但它也有一些局限性。例如，如果一个节点包含了动态属性，那么它就不能被静态提升。还有，如果一个节点的父节点是动态的，那么它也不能被静态提升。

第二章：补丁标志 (Patch Flags) —— 精准打击的狙击手

静态提升解决了静态节点的性能问题，但是对于动态节点，我们还需要更精细的优化。这时候，patch flags 就派上用场了。

patch flags 是一种标志，用来告诉 Vue 编译器，一个节点在更新时哪些部分需要更新。这样，Vue 就可以只更新需要更新的部分，而不需要重新渲染整个节点。这就像一个狙击手，只打需要打的目标，而不是乱枪扫射。

补丁标志的种类

Vue 3 定义了多种补丁标志，每种标志代表不同的更新类型。常见的补丁标志包括：

补丁标志	含义
`TEXT`	文本节点的内容需要更新。
`CLASS`	节点的 class 属性需要更新。
`STYLE`	节点的 style 属性需要更新。
`PROPS`	节点的属性需要更新（不包括 class 和 style）。
`FULL_PROPS`	节点的属性需要完整更新，通常用于属性变化较多或无法确定具体变化的情况。
`HYDRATE_EVENTS`	需要对节点进行事件 hydration，通常用于服务端渲染。
`STABLE_FRAGMENT`	子节点顺序稳定，没有 key 的 v-for。
`KEYED_FRAGMENT`	子节点顺序可能变化，有 key 的 v-for。
`UNKEYED_FRAGMENT`	子节点顺序可能变化，没有 key 的 v-for。
`NEED_PATCH`	需要进行完整 patch，通常用于组件的根节点。
`DYNAMIC_SLOTS`	动态 slot。
`DEV_ROOT_FRAGMENT`	开发环境下的根 fragment。
`TELEPORT`	Teleport 组件。
`SUSPENSE`	Suspense 组件。

案例分析：TEXT 补丁标志

咱们以 TEXT 补丁标志为例，看看它是怎么工作的。考虑下面的例子：

<template>
  <div>
    <p>Message: {{ message }}</p>
  </div>
</template>

<script>
import { ref } from 'vue';

export default {
  setup() {
    const message = ref('Hello');
    return {
      message
    }
  }
}
</script>

在这个例子里，<p> 标签的内容是动态的，会随着 message 的改变而改变。 Vue 3 编译器会为这个 <p> 标签添加 TEXT 补丁标志。

// 编译后的渲染函数 (简化版)
import { createElementVNode, toDisplayString, createTextVNode } from 'vue';
import { openBlock, createElementBlock } from 'vue';

export function render(_ctx, _cache, $props, $setup, $data, $options) {
  return (openBlock(), createElementBlock("div", null, [
    createElementVNode("p", null, "Message: " + toDisplayString(_ctx.message), 1 /* TEXT */)
  ]))
}

注意 createElementVNode 的第四个参数 1 /* TEXT */，这就是 TEXT 补丁标志。它告诉 Vue，这个节点的内容是动态的，需要在更新时进行更新。

当 message 的值发生改变时，Vue 会根据 TEXT 补丁标志，只更新 <p> 标签的文本内容，而不会重新渲染整个 <p> 标签。这样就避免了不必要的 DOM 操作，提高了性能。

深入源码：patch 函数的奥秘

patch flags 的真正威力体现在 Vue 的 patch 函数中。 patch 函数负责比较新旧 VNode，并根据 patch flags 来决定如何更新 DOM。

patch 函数的大致流程如下：

比较新旧 VNode 的类型： 如果类型不同，则直接替换整个节点。
比较新旧 VNode 的 patch flags： 如果 patch flags 相同，则进行浅比较；如果 patch flags 不同，则根据具体的 patch flags 进行精细化更新。
根据 patch flags 更新 DOM： 例如，如果 patch flags 包含 TEXT，则只更新文本内容；如果 patch flags 包含 CLASS，则只更新 class 属性。
递归地 patch 子节点： 如果需要更新子节点，则递归地调用 patch 函数。

补丁标志的优势

精准更新： 只更新需要更新的部分，避免了不必要的 DOM 操作。
提高渲染速度： 减少了 DOM 操作的开销，提高了渲染速度。
减少内存占用： 避免了重复创建和销毁节点的内存占用。

补丁标志的局限性

需要编译器支持： patch flags 需要编译器在编译时进行分析和标记，增加了编译器的复杂度。
需要运行时支持： patch 函数需要根据 patch flags 来进行更新，增加了运行时的复杂度。

第三章：静态提升与补丁标志的珠联璧合

static hoisting 和 patch flags 并不是孤立存在的，它们通常会一起使用，发挥更大的威力。

例如，对于下面的例子：

<template>
  <div>
    <h1>Title</h1>
    <p>Count: {{ count }}</p>
  </div>
</template>

<script>
import { ref } from 'vue';

export default {
  setup() {
    const count = ref(0);
    return {
      count
    }
  }
}
</script>

在这个例子里，<h1> 标签可以被静态提升，而 <p> 标签需要使用 TEXT 补丁标志。

这样，在每次 count 发生改变时，只有 <p> 标签的文本内容会被更新，而 <h1> 标签则不会被重新渲染。这种组合使用的方式，可以最大限度地提高性能。

总结：Vue 3 性能优化的两大支柱

static hoisting 和 patch flags 是 Vue 3 编译器中两个非常重要的性能优化手段。它们分别解决了静态节点和动态节点的性能问题，共同构成了 Vue 3 性能优化的两大支柱。

特性	作用	优势	局限性
静态提升 (Static Hoisting)	将静态节点提升到渲染函数之外，避免每次渲染都重新创建。	1. 减少内存占用：静态节点只创建一次，避免了重复创建的内存占用。 2. 提高渲染速度：避免了重复创建和销毁节点的开销，提高了渲染速度。 3. 减少垃圾回收压力：减少了需要垃圾回收的对象的数量，减轻了垃圾回收的压力。	1. 动态属性限制：如果一个节点包含了动态属性，那么它就不能被静态提升。 2. 动态父节点限制：如果一个节点的父节点是动态的，那么它也不能被静态提升。
补丁标志 (Patch Flags)	用来告诉 Vue 编译器，一个节点在更新时哪些部分需要更新。这样，Vue 就可以只更新需要更新的部分，而不需要重新渲染整个节点。	1. 精准更新：只更新需要更新的部分，避免了不必要的 DOM 操作。 2. 提高渲染速度：减少了 DOM 操作的开销，提高了渲染速度。 3. 减少内存占用：避免了重复创建和销毁节点的内存占用。	1. 编译器依赖：`patch flags` 需要编译器在编译时进行分析和标记，增加了编译器的复杂度。 2. 运行时依赖：`patch` 函数需要根据 `patch flags` 来进行更新，增加了运行时的复杂度。

掌握了这两个武林绝学，你就可以写出性能更好的 Vue 3 应用，让你的用户体验更上一层楼。

总结陈词：性能优化永无止境

今天我们一起深入了解了 Vue 3 编译器中的 static hoisting 和 patch flags。希望通过今天的学习，大家能够对 Vue 3 的性能优化有更深入的理解。

但是，性能优化是一个永无止境的过程。随着技术的不断发展，新的优化手段也会不断涌现。我们需要不断学习和探索，才能写出更加高效、更加流畅的应用。

感谢大家的参与，我们下次再见！

Vue 3 编译器：静若处子，动若脱兔！——静态提升与补丁标志深度解析

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