探讨 Vue 3 中 `v-memo` 指令的编译时和运行时实现，以及它如何实现对特定 VNode 子树的跳过更新。 - 智猿学院-前后端，数据库，人工智能，云计算等领域前沿技术讲座

大家好，欢迎来到今天的Vue 3源码解密小课堂！今天我们要聊的是一个相当有趣，但在日常开发中可能被大家忽略的“性能优化小能手”—— v-memo 指令。

v-memo 就像一个“时光机器”，它能记住某个VNode子树的状态，并在后续更新中，如果依赖没有变化，就直接“穿越”回去，用之前的VNode，从而避免不必要的DOM操作。听起来是不是有点玄乎？别担心，我们今天就来扒一扒它的底裤，看看它到底是怎么实现的。

一、v-memo 是个啥？为啥要用它？

首先，我们来简单回顾一下v-memo 的作用。简单来说，v-memo 允许你对组件的部分子树进行记忆，只有当指定的依赖项发生变化时，才会重新渲染该子树。这对于优化大型列表或复杂组件的性能非常有用。

举个例子，假设我们有一个列表组件，渲染了成千上万条数据，但每次更新只是改变了其中几条数据。如果没有v-memo，Vue会傻乎乎地重新渲染整个列表，浪费大量的CPU时间和DOM操作。但有了v-memo，我们就可以告诉Vue：“嘿，哥们儿，只有当这些数据发生变化的时候，你才需要重新渲染这个列表项。”

<template>
  <ul>
    <li v-for="item in items" :key="item.id" v-memo="[item.id, item.name]">
      {{ item.name }} - {{ item.description }}
    </li>
  </ul>
</template>

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

const items = ref([
  { id: 1, name: 'Apple', description: 'A red fruit' },
  { id: 2, name: 'Banana', description: 'A yellow fruit' },
  // ... 更多数据
]);
</script>

在这个例子中，v-memo 监听了 item.id 和 item.name 的变化。只有当这两个值发生变化时，对应的 li 元素才会重新渲染。

二、编译时：v-memo 的“出生证明”

要理解v-memo 的实现，我们首先要了解它在编译阶段是如何被处理的。Vue的编译器会将模板编译成渲染函数（render function），而v-memo 指令会被转换成相应的代码，以便在运行时进行处理。

指令转换： 编译器会识别v-memo 指令，并将其转换为相应的AST（抽象语法树）节点。
生成PatchFlag： Vue 3引入了 PatchFlag 的概念，用于标记VNode的更新类型。v-memo 会影响生成的 PatchFlag。如果使用了v-memo，编译器会添加一个 ShapeFlags.MEMO 的标志，告诉渲染器这是一个需要进行记忆优化的VNode。
存储依赖： 编译器会提取v-memo 指令的依赖项（例如上面的 [item.id, item.name]），并将它们存储在VNode的 dynamicProps 属性中。

让我们来看一个简化的例子，假设我们有如下模板：

<template>
  <div v-memo="[count]">
    {{ count }}
  </div>
</template>

编译后的渲染函数（render function）可能会类似这样（简化版）：

import { createVNode, toDisplayString, openBlock, createBlock, ShapeFlags, PatchFlags } from 'vue';

export function render(_ctx, _cache, $props, $setup, $data, $options) {
  return (openBlock(), createBlock("div", null, toDisplayString(_ctx.count), 9 /* TEXT, PROPS */, ["count"]))
}

注意，这里 PatchFlags 被设置为 9 /* TEXT, PROPS */。如果加上 v-memo，渲染函数会发生变化，这里仅为了说明原理，实际情况会更复杂。PatchFlags 会包含 ShapeFlags.MEMO 相关的标志。

三、运行时：v-memo 的“时间魔法”

接下来，我们来深入了解v-memo 在运行时的实现。Vue 的渲染器在更新VNode时，会检查是否存在ShapeFlags.MEMO 标志。如果存在，就会执行一系列的“记忆”操作。

首次渲染： 首次渲染时，v-memo 会保存当前的VNode以及对应的依赖项的值。
后续更新： 在后续更新时，渲染器会比较新的依赖项的值和之前保存的值。如果所有依赖项的值都没有发生变化，那么渲染器会直接使用之前保存的VNode，跳过该子树的更新。如果依赖项发生了变化，才会重新渲染该子树。
缓存 VNode： v-memo 内部维护一个缓存机制，用于存储之前渲染的VNode。当依赖项没有变化时，直接从缓存中取出VNode，避免重新创建和渲染。

为了更清晰地说明，我们来模拟一下 v-memo 的运行时实现（简化版）：

function patch(n1, n2, container) {
  // n1: oldVNode, n2: newVNode
  if (n2.shapeFlag & ShapeFlags.MEMO) {
    // 检查依赖项是否变化
    if (isMemoUnchanged(n1, n2)) {
      // 依赖项没有变化，直接使用之前的VNode
      console.log("v-memo: 依赖项未变化，跳过更新");
      return; // 直接返回，跳过该子树的更新
    } else {
      console.log("v-memo: 依赖项已变化，重新渲染");
      // 依赖项变化，继续执行patch逻辑，更新该子树
      // ... (正常的patch逻辑)
    }
  }

  // ... (正常的patch逻辑，例如创建、更新DOM等)
}

function isMemoUnchanged(n1, n2) {
  const prevDeps = n1.dynamicProps; // 之前的依赖项
  const nextDeps = n2.dynamicProps; // 新的依赖项

  if (!prevDeps || !nextDeps || prevDeps.length !== nextDeps.length) {
    return false; // 依赖项数量不一致，视为变化
  }

  for (let i = 0; i < prevDeps.length; i++) {
    if (prevDeps[i] !== nextDeps[i]) {
      return false; // 依赖项的值不一致，视为变化
    }
  }

  return true; // 所有依赖项的值都一致，未发生变化
}

在这个简化的例子中，patch 函数首先检查新的VNode是否具有 ShapeFlags.MEMO 标志。如果有，就调用 isMemoUnchanged 函数来比较依赖项的值。如果依赖项没有变化，就直接返回，跳过该子树的更新。否则，就继续执行正常的patch逻辑，更新该子树。

四、v-memo 的“注意事项”

虽然v-memo 看起来很美好，但使用时也需要注意一些事项，避免掉坑里。

依赖项的选择： 选择正确的依赖项非常重要。如果依赖项选择不当，可能会导致v-memo 无法正常工作，或者过度跳过更新，导致界面显示不正确。
不要过度使用： v-memo 并不是万能的。过度使用v-memo 可能会增加代码的复杂性，并且在某些情况下，反而会降低性能。只有在确定某个子树的更新成本很高，并且依赖项相对稳定时，才应该使用v-memo。
v-memo 和计算属性： v-memo 通常与计算属性一起使用，以确保依赖项的值是稳定的。例如，如果依赖项是一个对象，那么最好使用计算属性来返回一个新的对象，而不是直接修改原对象。

为了方便理解，我们用一个表格来总结一下 v-memo 的优缺点：

优点	缺点
避免不必要的DOM操作，提高性能	依赖项选择不当可能导致界面显示不正确
减少CPU使用率，降低浏览器压力	过度使用可能增加代码复杂性，降低性能
适用于大型列表和复杂组件的优化	需要仔细考虑依赖项的稳定性和更新频率
可以精确控制哪些子树需要进行记忆优化	与计算属性配合使用可以更好地控制依赖项的更新

五、源码级别的深入分析（可选）

如果你想更深入地了解v-memo 的实现，可以去阅读 Vue 3 的源码。v-memo 的相关代码主要集中在以下几个文件中：

packages/compiler-core/src/transforms/vMemo.ts: 这个文件包含了 v-memo 指令的编译器转换逻辑。
packages/runtime-core/src/renderer.ts: 这个文件包含了渲染器的核心逻辑，包括对 ShapeFlags.MEMO 的处理。
packages/runtime-core/src/vnode.ts: 这个文件定义了 VNode 的结构，包括 dynamicProps 等属性。

通过阅读这些源码，你可以更深入地了解v-memo 的编译时和运行时实现细节。

六、总结：v-memo，你的性能优化小助手

总而言之，v-memo 是一个强大的性能优化工具，它可以帮助你避免不必要的DOM操作，提高Vue应用的性能。但是，使用v-memo 时需要谨慎，选择正确的依赖项，避免过度使用。

希望今天的课程能够帮助你更好地理解v-memo 的实现原理和使用方法。记住，性能优化是一个持续的过程，需要不断学习和实践。

好了，今天的Vue 3源码解密小课堂就到这里，谢谢大家！下次再见！

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