分析 Vue 3 源码中 `Fragment` (片段) VNode 的实现原理，它如何避免额外 DOM 元素而渲染多个根节点。

大家好，我是你们今天的导游，带大家一起走进 Vue 3 源码中 Fragment 的奇妙世界。准备好，我们要开始一段有趣的探险之旅了！

欢迎来到 Fragment 探险之旅！

今天我们要聊聊 Vue 3 中一个非常酷的概念：Fragment。 想象一下，你在写 Vue 组件的时候，突然有个需求，你的组件得返回多个根元素，就像这样：

<template>
  <h2>标题</h2>
  <p>段落 1</p>
  <p>段落 2</p>
</template>

在 Vue 2 时代，这样做会直接报错，因为它只允许你有一个根元素。但是，有了 Fragment，一切都变得不一样了。 它可以让你摆脱这个限制，轻松渲染多个根节点，而且还不会在 DOM 中引入额外的包裹元素，是不是很神奇？

为什么要用 Fragment？

你可能会想： "那直接用一个 <div> 包裹起来不就好了？" 嗯，理论上是这样，但这样做会有一些问题：

• DOM 结构冗余： 引入额外的 <div> 会使 DOM 结构变得更复杂，不利于性能和维护。
• CSS 样式问题： 额外的 <div> 可能会影响 CSS 样式的继承和层叠，导致样式问题。

Fragment 就像一个隐形斗篷，它让你可以在不增加额外 DOM 元素的情况下，渲染多个根节点，完美解决上述问题。

Fragment 的本质：一个虚拟节点类型

在 Vue 3 源码中，Fragment 其实就是一个特殊的虚拟节点（VNode）类型。它就像一个占位符，告诉 Vue 渲染器： "嘿，这里有一堆节点，把它们直接渲染出来，不要给我包任何东西！"

我们可以看看 Vue 3 源码中关于 Fragment 的定义（简化版）：

// packages/shared/src/shapeFlags.ts
export const enum ShapeFlags {
  ELEMENT = 1,
  FUNCTIONAL_COMPONENT = 1 << 1,
  STATEFUL_COMPONENT = 1 << 2,
  TEXT_CHILDREN = 1 << 3,
  ARRAY_CHILDREN = 1 << 4,
  SLOTS_CHILDREN = 1 << 5,
  TELEPORT = 1 << 6,
  SUSPENSE = 1 << 7,
  COMPONENT = ShapeFlags.STATEFUL_COMPONENT | ShapeFlags.FUNCTIONAL_COMPONENT,
  COMPONENT_VNODE = ShapeFlags.STATEFUL_COMPONENT | ShapeFlags.FUNCTIONAL_COMPONENT,
  // 新增 Fragment 类型
  FRAGMENT = 1 << 8,
  TEXT = 1 << 9,
  STATIC = 1 << 10,
  VOID_ELEMENT = 1 << 11,
}

// packages/runtime-core/src/vnode.ts
export function createVNode(
  type: any,
  props: any = null,
  children: any = null,
  patchFlag: number = 0,
  dynamicProps: string[] | null = null,
  shapeFlag: number = isString(type)
    ? ShapeFlags.ELEMENT
    : isObject(type)
      ? ShapeFlags.COMPONENT
      : 0
): VNode {

  if (type === Fragment) {
    shapeFlag |= ShapeFlags.FRAGMENT
  }
  // ...
  return vnode
}

// runtime-core/src/h.ts
import { createVNode, Fragment } from './vnode'
export const h = (type: any, props?: any, children?: any) => {
  return createVNode(type, props, children)
}

可以看到，Fragment 对应着 ShapeFlags.FRAGMENT。 ShapeFlags 是 Vue 3 中用来描述 VNode 类型的一个枚举，通过位运算来高效地表示 VNode 的各种属性。当 createVNode 创建 VNode 时，如果 type 是 Fragment，它就会设置 ShapeFlags.FRAGMENT 标志。

Fragment 的渲染流程：化繁为简

当 Vue 渲染器遇到一个 Fragment 类型的 VNode 时，它会采取特殊的处理方式。 简单来说，它会跳过创建实际 DOM 元素的过程，直接将 Fragment 的子节点渲染到父节点中。

我们来看一下渲染器 (renderer) 的简化流程：

// 假设我们有一个 patch 函数，用于更新 VNode
function patch(n1, n2, container, anchor) {
  const { type, shapeFlag } = n2;

  switch (type) {
    case Text:
      // 处理文本节点
      break;
    case Fragment:
      // 处理 Fragment 节点
      processFragment(n1, n2, container, anchor);
      break;
    default:
      // 处理普通元素节点和组件节点
      processElement(n1, n2, container, anchor);
  }
}

function processFragment(n1, n2, container, anchor) {
  // 挂载或者更新 children
  mountChildren(n2.children, container, anchor);
}

function mountChildren(children, container, anchor) {
  children.forEach(child => {
    patch(null, child, container, anchor); // 递归调用 patch
  });
}

function processElement(n1, n2, container, anchor) {
  // 处理普通元素节点逻辑
  // ...
}

从上面的代码可以看出，当 patch 函数遇到 Fragment 类型的 VNode 时，它会调用 processFragment 函数。 processFragment 函数会直接调用 mountChildren 函数，将 Fragment 的子节点递归地传递给 patch 函数进行处理。 这意味着，Fragment 本身不会创建任何实际的 DOM 元素，它只是作为一个容器，将其子节点 "平铺" 到父节点中。

举个栗子：Fragment 的实际应用

让我们通过一个具体的例子来理解 Fragment 的工作原理。

假设我们有以下 Vue 组件：

<template>
  <Fragment>
    <h1>这是一个标题</h1>
    <p>这是第一段文字。</p>
    <p>这是第二段文字。</p>
  </Fragment>
</template>

在渲染过程中，Vue 会首先创建一个 Fragment 类型的 VNode。然后，当渲染器处理这个 Fragment VNode 时，它会直接将 <h1> 和 <p> 元素的 VNode 渲染到父节点中，而不会创建额外的 DOM 元素来包裹它们。

最终的 DOM 结构会是这样的：

<h1>这是一个标题</h1>
<p>这是第一段文字。</p>
<p>这是第二段文字。</p>

可以看到，没有额外的包裹元素，一切都非常干净利落。

Fragment 的优势：性能优化

Fragment 不仅仅可以让你编写更灵活的组件，还可以带来性能上的优化。 由于它避免了创建额外的 DOM 元素，因此可以减少 DOM 操作，提高渲染速度。

此外，Fragment 还可以减少内存占用。 由于不需要存储额外的 DOM 元素，因此可以节省内存空间。

Fragment 的局限性

虽然 Fragment 非常强大，但它也有一些局限性。

• 不能直接绑定属性： Fragment 本身不是一个实际的 DOM 元素，因此你不能直接在它上面绑定属性，比如 class 或 style。

• 不能使用 key： 在循环渲染 Fragment 时，你不能直接在 Fragment 上使用 key 属性。 你需要将 key 属性绑定到 Fragment 的子节点上。

Fragment 的使用场景

Fragment 在 Vue 3 中有很多应用场景。

• 组件返回多个根节点： 这是 Fragment 最常见的用途，它可以让你轻松创建返回多个根节点的组件。

• 条件渲染： 你可以使用 Fragment 来包裹一组需要条件渲染的元素，而无需添加额外的 DOM 元素。

<template>
  <Fragment>
    <h1 v-if="showHeader">标题</h1>
    <p>内容</p>
  </Fragment>
</template>

• 循环渲染： 你可以使用 Fragment 来优化循环渲染的性能，避免创建额外的 DOM 元素。

<template>
  <ul>
    <template v-for="item in items" :key="item.id">
      <li>{{ item.name }}</li>
      <hr>
    </template>
  </ul>
</template>

与 Vue 2 的差异

在 Vue 2 中，虽然没有直接的 Fragment 组件，但你可以使用 functional 组件来实现类似的效果。 不过，functional 组件的语法比较繁琐，而且性能也相对较差。

Vue 3 的 Fragment 提供了更简洁、更高效的解决方案，让你能够更轻松地编写返回多个根节点的组件。

总结

Fragment 是 Vue 3 中一个非常重要的概念，它让你可以在不增加额外 DOM 元素的情况下，渲染多个根节点。 Fragment 本质上是一个特殊的 VNode 类型，渲染器会对其进行特殊处理，将其子节点 "平铺" 到父节点中。 Fragment 可以提高渲染性能，减少内存占用，并让你编写更灵活的组件。

特性	Vue 2 (Functional Component)	Vue 3 (Fragment)
语法	繁琐	简洁
性能	相对较差	优秀
使用场景	类似	更广泛

希望通过今天的讲解，你对 Vue 3 中的 Fragment 有了更深入的了解。 现在，你可以尝试在你的 Vue 3 项目中使用 Fragment，体验它的强大之处！

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