探讨 Vue 3 源码中 `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。

大家好，今天我们来聊聊 Vue 3 源码里一个挺有意思的指令：v-memo。这玩意儿就像个选择性记忆橡皮擦，能让 Vue 在某些情况下直接跳过 VNode 子树的更新，从而提升性能。

准备好了吗？咱们这就开始，保证让你听得懂，学得会，还能出去吹牛皮！

一、v-memo 是个啥？ 为什么要用它？

想象一下，你有一个复杂的组件，里面的某个部分（比如一个列表）的数据很少变化。每次父组件更新，这个列表也跟着重新渲染，是不是有点浪费？v-memo 就是来解决这个问题的。

简单来说，v-memo 接受一个依赖项数组。只有当这些依赖项发生变化时，v-memo 才会触发它所包裹的 VNode 子树的更新。否则，Vue 会直接复用之前的 VNode 子树，省去 diff 和 patch 的开销。

为啥要用它呢？

• 性能优化： 对于静态或者变化频率很低的子树，使用 v-memo 可以显著减少不必要的更新，提高渲染性能。
• 避免副作用： 有时候，组件的更新可能会触发一些副作用（比如调用外部 API）。如果组件的数据没有变化，我们可以使用 v-memo 来避免这些副作用。

二、v-memo 的用法

先来看个简单的例子：

<template>
  <div>
    <p>Count: {{ count }}</p>
    <div v-memo="[expensiveData.id]">
      <!-- 只有 expensiveData.id 变化时，才会重新渲染 -->
      <ExpensiveComponent :data="expensiveData" />
    </div>
  </div>
</template>

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

const count = ref(0);
const expensiveData = computed(() => {
  // 模拟一些复杂的计算
  return {
    id: count.value % 2, // id 每两次 count 变化一次
    value: Math.random()
  };
});

setInterval(() => {
  count.value++;
}, 1000);
</script>

在这个例子中，ExpensiveComponent 只会在 expensiveData.id 发生变化时才会重新渲染。即使 count 的值一直在变化，只要 expensiveData.id 不变，ExpensiveComponent 就不会更新。

三、v-memo 的编译时实现

v-memo 的编译过程主要发生在 Vue 的编译器中。编译器会将 v-memo 指令转换成一些特殊的 VNode 属性。

1. 解析 v-memo 指令：

   编译器在解析模板时，会识别出 v-memo 指令，并提取出它的依赖项数组。这个依赖项数组通常是一个 JavaScript 表达式。

2. 转换成 VNode 属性：

   编译器会将 v-memo 指令转换成 VNode 的 dynamicProps 属性。dynamicProps 是一个数组，包含了所有动态绑定的属性。对于 v-memo，编译器会将依赖项数组也添加到 dynamicProps 中。

   举个例子，上面的例子会被编译成类似这样的 VNode 结构（简化版）：

   {
     type: 'div',
     children: [
       {
         type: 'p',
         children: 'Count: {{ count }}'
       },
       {
         type: 'div',
         dirs: [ // 指令信息
           {
             name: 'memo',
             arg: null,
             exp: '[expensiveData.id]', // 表达式
             modifiers: {}
           }
         ],
         dynamicProps: ['expensiveData.id'], // 关键：标记了依赖项
         children: [
           {
             type: 'ExpensiveComponent',
             props: {
               data: 'expensiveData'
             }
           }
         ]
       }
     ]
   }

   注意 dynamicProps 数组，它包含了 expensiveData.id。这意味着 Vue 在运行时会跟踪这个依赖项的变化。

3. 生成渲染函数代码：

   编译器还会生成相应的渲染函数代码。在渲染函数中，会根据 dynamicProps 数组来判断是否需要更新 VNode 子树。

四、v-memo 的运行时实现

v-memo 的运行时实现主要发生在 Vue 的 patch 过程中。当 Vue 需要更新 VNode 时，会检查 v-memo 指令，并根据依赖项的变化来决定是否跳过更新。

1. 检查 v-memo 指令：

   在 patch 过程中，Vue 会检查 VNode 是否有 v-memo 指令。如果有，则会进入 v-memo 的更新逻辑。

2. 评估依赖项：

   Vue 会评估 v-memo 指令的依赖项数组。这个评估过程会使用当前组件实例的上下文。

3. 比较依赖项：

   Vue 会将当前评估的依赖项值与上次缓存的依赖项值进行比较。如果所有依赖项的值都没有发生变化，则 Vue 会跳过 VNode 子树的更新。否则，Vue 会正常更新 VNode 子树。

4. 缓存依赖项：

   如果 VNode 子树被更新，Vue 会将当前评估的依赖项值缓存起来，以便下次比较使用。

核心代码片段：

虽然不能直接拿到 Vue 源码里的确切代码，但可以模拟一下 v-memo 的核心逻辑：

function patchMemo(n1, n2, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized) {
  const { dirs: dirs2 } = n2;
  if (dirs2) {
    const { instance: instance2 } = parentComponent;
    const dirContext = {
      ... // 省略一些上下文信息
    };

    // 获取 v-memo 的依赖项表达式
    const memoDir = dirs2.find(dir => dir.name === 'memo');
    if (memoDir) {
      const { exp } = memoDir;
      // 评估依赖项表达式
      const currentDeps = evaluateExpression(exp, instance2.proxy);

      // 获取旧的依赖项
      const prevDeps = n1.memoDeps;

      // 比较依赖项
      if (prevDeps && areDepsEqual(prevDeps, currentDeps)) {
        // 依赖项没有变化，跳过更新
        console.log('跳过更新');
        return; // 直接返回，不进行后续的 patch 过程
      }

      // 依赖项发生变化，更新 VNode 子树
      n2.memoDeps = currentDeps; // 缓存新的依赖项
      // ... 继续执行正常的 patch 过程
    }
  }
}

// 模拟依赖项表达式的评估
function evaluateExpression(exp, context) {
  // 这里只是个简化示例，实际情况会更复杂
  // 比如使用 Function constructor 或者 with 语句
  // 来动态执行表达式
  try {
    // 假设 exp 是一个简单的属性访问表达式，比如 'data.id'
    const parts = exp.replace(/[|]/g, '.').split('.'); // 处理数组索引
    let value = context;
    for (const part of parts) {
      if (part) {
        value = value[part];
        if (value === undefined) {
          return undefined;
        }
      }
    }
    return value;
  } catch (error) {
    console.error('Error evaluating expression:', exp, error);
    return undefined;
  }
}

// 模拟依赖项比较
function areDepsEqual(prevDeps, currentDeps) {
  if (!prevDeps || !currentDeps || prevDeps.length !== currentDeps.length) {
    return false;
  }
  for (let i = 0; i < prevDeps.length; i++) {
    if (prevDeps[i] !== currentDeps[i]) {
      return false;
    }
  }
  return true;
}

五、v-memo 的注意事项

• 依赖项必须是响应式的： v-memo 的依赖项必须是响应式的，否则 Vue 无法追踪依赖项的变化。比如，如果你使用一个普通的 JavaScript 对象作为依赖项，v-memo 将不会生效。
• 依赖项的数量： v-memo 的依赖项数组应该尽可能小。依赖项越多，比较的开销就越大。
• 过度使用： 不要过度使用 v-memo。只有在确定某个 VNode 子树的更新开销很大，并且变化频率很低时，才应该使用 v-memo。否则，可能会适得其反，降低性能。
• 数组作为依赖项的坑:
  • 直接使用数组字面量: v-memo="[1, 2, 3]" 每次都会被认为是新的数组，导致 v-memo 失效。
  • 数组引用不变，但数组内容改变: const arr = reactive([1, 2, 3]); v-memo="[arr]". Vue 会追踪 arr 本身的变化，但不会追踪数组内部元素的变化。 如果数组内容发生变化但 arr 引用不变，v-memo 依然会失效。
  • 解决方法: 使用 computed 来包装依赖项数组，确保数组中的每个元素都是响应式的，并且数组引用在内容不变时保持不变。 或者，直接将数组的每个元素作为单独的依赖项列出来。

六、与其他优化手段的比较

v-memo 并不是唯一的 Vue 性能优化手段。还有其他一些常用的优化手段，比如：

• v-once 指令： v-once 指令用于渲染静态内容。它会将 VNode 子树缓存起来，永远不会重新渲染。v-once 比 v-memo 更简单，但适用范围也更窄。
• shouldComponentUpdate 钩子函数： 在 Vue 2 中，可以使用 shouldComponentUpdate 钩子函数来手动控制组件的更新。Vue 3 中可以通过beforeUpdate和updated生命周期钩子结合一些判断逻辑实现类似的功能。但是，shouldComponentUpdate 需要编写大量的代码，并且容易出错。v-memo 更加简洁易用。
• key 属性： key 属性用于帮助 Vue 识别 VNode。当列表发生变化时，Vue 会根据 key 属性来判断哪些 VNode 需要更新，哪些 VNode 可以复用。key 属性主要用于优化列表的渲染性能。

下面是一个表格，总结了这些优化手段的优缺点：

优化手段	优点	缺点	适用场景
v-memo	简洁易用，可以跳过整个 VNode 子树的更新	需要手动指定依赖项，依赖项必须是响应式的，过度使用可能会降低性能	适用于静态或者变化频率很低的 VNode 子树
v-once	简单高效，可以永久缓存 VNode 子树	只能用于静态内容，无法处理动态内容	适用于永远不会发生变化的内容
shouldComponentUpdate (Vue 2)	可以精确控制组件的更新	需要编写大量的代码，容易出错	适用于需要精细控制组件更新的复杂场景
key 属性	可以优化列表的渲染性能	需要为每个 VNode 指定唯一的 key，key 的选择不当可能会导致性能问题	适用于列表渲染

七、总结

v-memo 是 Vue 3 中一个非常有用的指令，它可以帮助我们优化应用程序的性能。通过理解 v-memo 的编译时和运行时实现，我们可以更好地利用它，编写出更加高效的 Vue 应用。

记住，v-memo 就像一把双刃剑，用得好，可以提升性能；用不好，可能会适得其反。所以，在使用 v-memo 之前，一定要仔细评估，确保它能够真正带来性能上的提升。

今天的讲座就到这里。希望大家有所收获，下次再见！ 祝各位写码愉快，bug 远离！