分析 Vue 3 源码中 `Block Tree` (块树) 的概念，以及它如何帮助渲染器在更新时跳过不必要的 VNode 比较。 - 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

各位靓仔靓女，晚上好！我是老王，今天来跟大家聊聊 Vue 3 源码里一个很重要的概念——Block Tree，也就是块树。这玩意儿听起来有点高深，但其实就是 Vue 3 为了提升性能搞出来的一个优化策略。简单来说，它能帮助 Vue 3 在更新视图的时候，更精准地找到需要更新的部分，避免不必要的性能损耗。

咱们都知道，Vue 2 用的是 Virtual DOM，每次数据变化都要diff整个 Virtual DOM 树，找出需要更新的节点。如果你的应用规模很大，组件很多，每次都全量diff，那性能肯定吃不消。Vue 3 为了解决这个问题，引入了 Block Tree 这个概念。

啥是 Block Tree？

你可以把 Block Tree 想象成一棵“分好组”的 Virtual DOM 树。Vue 3 在编译模板的时候，会把模板划分成一个个的 “Block”，每个 Block 内部的结构是相对稳定的，只有 Block 的边界处才可能发生变化。然后，把这些 Block 组织成一棵树，就形成了 Block Tree。

用一个简单的例子来说明：

<template>
  <div>
    <h1>{{ title }}</h1>
    <p>{{ description }}</p>
    <button @click="updateCount">{{ count }}</button>
    <div v-if="showDetails">
      <h2>Details</h2>
      <p>More details here...</p>
    </div>
    <ul>
      <li v-for="item in items" :key="item.id">{{ item.name }}</li>
    </ul>
  </div>
</template>

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

export default {
  setup() {
    const title = ref('Hello Vue 3!');
    const description = ref('This is a simple example.');
    const count = ref(0);
    const showDetails = ref(false);
    const items = ref([
      { id: 1, name: 'Item 1' },
      { id: 2, name: 'Item 2' },
    ]);

    const updateCount = () => {
      count.value++;
    };

    return {
      title,
      description,
      count,
      showDetails,
      items,
      updateCount,
    };
  },
};
</script>

在这个例子中，Vue 3 可能会把这个模板划分成几个 Block：

Block 1: <h1>{{ title }}</h1> 和 <p>{{ description }}</p> (因为它们都依赖响应式数据)
Block 2: <button @click="updateCount">{{ count }}</button> (因为按钮的文本和点击事件都可能变化)
Block 3: <div v-if="showDetails"> ... </div> (因为这个 div 的显示与否取决于 showDetails 的值)
Block 4: <ul> ... </ul> (因为列表的内容可能变化)
Block 0: 最外层的 <div>，它包含了所有其他的 Block。这个 Block 主要是为了组织整个组件的结构。

你可以用表格来更清晰地理解：

Block ID	包含的元素	依赖的响应式数据	变化的可能性
Block 1	`<h1>{{ title }}</h1>`, `<p>{{ description }}`	`title`, `description`	`title` 或 `description` 改变
Block 2	`<button @click="updateCount">{{ count }}`	`count`	`count` 改变
Block 3	`<div v-if="showDetails"> ... </div>`	`showDetails`	`showDetails` 的值改变
Block 4	`<ul> ... </ul>`	`items`	`items` 的内容发生变化
Block 0	最外层 `<div>`，包含所有其他 Block	无	它的子 Block 发生变化

Block Tree 的结构

有了 Block 之后，Vue 3 就会把它们组织成一棵树。在这个例子中，Block Tree 的结构大概是这样的：

Block 0 (Root)
  ├── Block 1
  ├── Block 2
  ├── Block 3
  └── Block 4

Block Tree 如何优化更新？

关键来了！Block Tree 的作用就在于，当数据发生变化的时候，Vue 3 只需要检查哪些 Block 发生了变化，然后只更新这些 Block 对应的 DOM 节点。

举个例子，如果只有 count 发生了变化，那么 Vue 3 只需要更新 Block 2 对应的 <button> 元素。其他的 Block (Block 1, Block 3, Block 4) 都不需要重新渲染。这样就大大减少了需要 Diff 的范围，提高了更新的效率。

如果 showDetails 变成了 true，那么 Vue 3 只需要渲染 Block 3 对应的 <div> 元素。

如果 items 数组发生了变化，Vue 3 只需要更新 Block 4 对应的 <ul> 元素。

源码分析：createBlock 和 openBlock

Vue 3 源码里，有两个很重要的函数和 Block Tree 有关：createBlock 和 openBlock。

createBlock: 这个函数用来创建一个 Block。它接收一个 VNode 作为参数，并把这个 VNode 标记为一个 Block。
openBlock: 这个函数用来打开一个 Block。它的作用是记录当前正在渲染的 Block。

咱们来看一段简化后的 Vue 3 渲染函数的代码：

// 简化版，仅用于演示 Block 的创建和使用
function render(vm) {
  // 打开根 Block
  openBlock();
  // 创建一个包含所有子节点的 Block
  return createBlock('div', null, [
    createBlock('h1', null, vm.title),
    createBlock('p', null, vm.description),
    createBlock('button', { onClick: vm.updateCount }, vm.count),
    vm.showDetails ? createBlock('div', null, [
      createBlock('h2', null, 'Details'),
      createBlock('p', null, 'More details here...')
    ]) : null,
    createBlock('ul', null, vm.items.map(item =>
      createBlock('li', { key: item.id }, item.name)
    ))
  ]);
}

这段代码里，每次调用 createBlock 都会创建一个 Block，并且把这个 Block 添加到当前的 Block Tree 中。openBlock 确保了所有的 createBlock 调用都会被正确地组织成一棵树。

patchBlockChildren：Block 内部的更新

当 Vue 3 检测到某个 Block 需要更新时，它会调用 patchBlockChildren 函数来更新 Block 内部的子节点。这个函数会比较新旧 VNode 列表，找出需要更新、添加或删除的节点。

patchBlockChildren 的核心思想是：只比较 Block 内部可能发生变化的节点，跳过那些静态的、不会变化的节点。

Block Tree 的优势

相比于 Vue 2 的全量 Diff，Block Tree 的优势非常明显：

更精确的更新: 只更新需要更新的 Block，避免了不必要的 Diff 操作。
更高的性能: 减少了 Diff 的范围，提高了更新的效率。
更小的内存占用: Block Tree 的结构更紧凑，减少了内存占用。

你可以用表格来总结一下：

特性	Vue 2 (Virtual DOM)	Vue 3 (Block Tree)
更新策略	全量 Diff	局部 Diff (基于 Block)
Diff 范围	整个 Virtual DOM 树	只在需要更新的 Block 内
性能	较低 (大规模应用)	较高
内存占用	较高	较低

Block Tree 的局限性

虽然 Block Tree 带来了很多好处，但它也不是万能的。在某些情况下，Block Tree 可能会失效，导致 Vue 3 退回到全量 Diff。

以下是一些可能导致 Block Tree 失效的情况：

动态组件: 如果组件的内容是动态的，无法在编译时确定，那么 Block Tree 就无法发挥作用。
v-html: 使用 v-html 指令插入的 HTML 内容是无法被追踪的，也会导致 Block Tree 失效。
复杂的动态绑定: 如果模板中存在非常复杂的动态绑定，Vue 3 可能会放弃使用 Block Tree。

总结

Block Tree 是 Vue 3 为了提升性能而引入的一个重要优化策略。它通过将模板划分成一个个的 Block，并组织成一棵树，使得 Vue 3 在更新视图的时候，可以更精确地找到需要更新的部分，避免不必要的性能损耗。

总的来说，Block Tree 是一种非常有效的优化手段，它能够显著提升 Vue 3 的性能，尤其是在大规模应用中。理解 Block Tree 的原理，对于我们编写高性能的 Vue 3 应用非常有帮助。

更进一步：Static Node Hoisting

除了 Block Tree 之外，Vue 3 还有另一个重要的优化策略，叫做 Static Node Hoisting。这个策略指的是，如果一个节点是静态的，不会发生变化，那么 Vue 3 会把这个节点提升到渲染函数之外，避免每次渲染都重新创建这个节点。

例如，对于以下模板：

<template>
  <div>
    <h1>Hello World</h1>
    <p>This is a static paragraph.</p>
    <button @click="updateCount">{{ count }}</button>
  </div>
</template>

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

export default {
  setup() {
    const count = ref(0);
    const updateCount = () => {
      count.value++;
    };

    return {
      count,
      updateCount,
    };
  },
};
</script>

在这个例子中，<h1>Hello World</h1> 和 <p>This is a static paragraph.</p> 都是静态节点，它们的内容不会发生变化。Vue 3 会把这两个节点提升到渲染函数之外，只创建一次。

简化后的编译结果可能是这样的：

// 静态节点被提升到渲染函数之外
const _hoisted_1 = createElementVNode("h1", null, "Hello World");
const _hoisted_2 = createElementVNode("p", null, "This is a static paragraph.");

function render(vm) {
  return (openBlock(), createBlock("div", null, [
    _hoisted_1,
    _hoisted_2,
    createBlock("button", { onClick: vm.updateCount }, vm.count)
  ]));
}

可以看到，_hoisted_1 和 _hoisted_2 已经被提升到 render 函数之外，避免了每次渲染都重新创建它们。

Static Node Hoisting 和 Block Tree 结合起来，可以进一步提升 Vue 3 的性能。

总结的总结

Vue 3 通过 Block Tree 和 Static Node Hoisting 等优化策略，实现了更高效的渲染机制。理解这些策略的原理，可以帮助我们编写更优秀的 Vue 3 应用。

希望今天的分享对大家有所帮助！谢谢大家！如果大家对 Vue 3 源码还有其他问题，欢迎随时提问。下次有机会再跟大家深入探讨 Vue 3 的其他特性。

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