Vue 3源码深度解析之：`VNode`（虚拟`DOM`节点）：它的结构、类型与作用。

各位观众老爷，大家好！今天咱们来聊聊Vue 3源码里一个非常重要的概念：VNode，也就是虚拟DOM节点。这玩意儿就像Vue的骨架，理解了它，你就摸到了Vue响应式更新的命脉。准备好了吗？咱们发车！

一、VNode 是个啥？

别被“虚拟DOM”这四个字吓唬住，其实它就是个普通的JavaScript对象。这个对象里描述了真实DOM节点应该长什么样。你可以把它想象成一份“房产设计图”。真实DOM就是你住的房子，而VNode就是设计师给你的设计图纸。你不可能直接住在图纸里，但图纸指导着工人们把房子盖成你想要的样子。

那么，这份“设计图纸”都包含了哪些信息呢？

二、VNode 的结构

VNode对象里有很多属性，咱们挑几个最关键的来说：

• type: 这是VNode的灵魂！它告诉我们这个节点是什么类型的。它可以是一个HTML标签名 (比如 'div', 'span')，也可以是一个组件对象，甚至是Symbol类型 (比如 Fragment, Teleport)。

• props: 顾名思义，就是这个节点上的属性 (attributes) 和事件监听器 (event listeners)。 比如，对于一个 <div class="container" @click="handleClick"> 节点，props 就会包含 class: 'container' 和 onClick: handleClick。

• children: 这个节点的孩子们。注意，孩子也可能是 VNode，这样就形成了一个树状结构，也就是虚拟DOM树。children 可以是：

  • 一个字符串：表示文本节点。
  • 一个数组：包含多个 VNode，表示多个子节点。
  • null 或 undefined：表示没有子节点。

• key: 这个属性对于高效的列表渲染至关重要。Vue 使用 key 来识别 VNode，从而判断哪些节点需要更新，哪些节点可以复用。

• shapeFlag: 这是一个非常重要的优化标志，使用位运算来标记 VNode 的类型和子节点的类型，方便 Vue 在更新时进行快速判断。

• el: 这是一个指向真实DOM节点的引用。在VNode首次渲染后，它会被赋值为对应的真实DOM节点。这使得Vue可以方便地操作真实DOM。

• component: 如果 VNode 代表一个组件，那么这个属性会指向该组件实例。

• dirs: 用于存储指令相关的信息。

来个表格总结一下：

属性	类型	描述
type	string | Component | Symbol	VNode 的类型，可以是标签名、组件对象或特殊 Symbol。
props	object	节点上的属性和事件监听器。
children	string | Array<VNode> | null	子节点。
key	string | number	唯一标识符，用于高效的列表渲染。
shapeFlag	number	使用位运算表示 VNode 类型和子节点类型，用于优化更新。
el	HTMLElement | null	指向真实DOM节点的引用。
component	ComponentInternalInstance | null	如果 VNode 代表一个组件，则指向组件实例。
dirs	Array<Directive> | null	存储指令信息。

三、VNode 的类型 (shapeFlag)

shapeFlag 是一个非常巧妙的设计，它使用位运算来表示 VNode 的类型和子节点的类型。 这样做的好处是可以用一个数字同时表示多种状态，而且判断起来非常高效。

Vue 3 定义了以下几种 shapeFlag：

• ShapeFlags.ELEMENT: 表示这是一个普通 HTML 元素。
• ShapeFlags.FUNCTIONAL_COMPONENT: 表示这是一个函数式组件。
• ShapeFlags.STATEFUL_COMPONENT: 表示这是一个有状态组件 (也就是用 defineComponent 创建的组件)。
• ShapeFlags.TEXT_CHILDREN: 表示子节点是纯文本。
• ShapeFlags.ARRAY_CHILDREN: 表示子节点是一个 VNode 数组。
• ShapeFlags.CHILDREN_UNKNOWN: 表示子节点类型未知。

举个例子：

import { ShapeFlags } from 'vue';

// 创建一个 div 元素的 VNode
const divVNode = {
  type: 'div',
  props: { class: 'container' },
  children: 'Hello, world!',
  shapeFlag: ShapeFlags.ELEMENT | ShapeFlags.TEXT_CHILDREN // 这是一个 HTML 元素，且子节点是文本
};

// 创建一个组件的 VNode
const componentVNode = {
  type: MyComponent,
  props: {},
  children: null,
  shapeFlag: ShapeFlags.STATEFUL_COMPONENT // 这是一个有状态组件
};

通过 shapeFlag，Vue 可以在更新时快速判断 VNode 的类型，从而选择合适的更新策略，提高性能。

四、VNode 的作用

VNode 在 Vue 的渲染过程中扮演着至关重要的角色：

1. 描述视图: VNode 本质上是对视图的一种描述。它记录了视图应该长什么样，包含哪些元素，有哪些属性，有哪些子节点。

2. 连接数据和视图: VNode 通过 props 属性将数据和视图连接起来。当数据发生变化时，Vue 会重新生成 VNode，然后通过比较新旧 VNode 的差异，来更新真实DOM。

3. 提高性能: Vue 不会直接操作真实DOM，而是先操作 VNode，然后通过 diff 算法找出需要更新的部分，最后再更新真实DOM。 这样可以最大限度地减少对真实DOM的操作，提高性能。

4. 跨平台: VNode 是一种抽象的描述，它可以被渲染成不同的平台上的视图，比如浏览器中的HTML、原生APP中的原生组件等等。 这使得 Vue 可以实现跨平台渲染。

五、VNode 的创建：h() 函数

在Vue 3中，我们通常使用 h() 函数来创建 VNode。 h() 函数是 createElement 的缩写，它的作用就是创建一个 VNode 对象。

h() 函数的签名如下：

function h(
  type: string | Component | typeof Text | typeof Static, // VNode 的类型
  props?: Data | null,                                  // 属性
  children?: Children | Slot | Slots | null             // 子节点
): VNode

h() 函数接收三个参数：

• type: VNode 的类型，可以是标签名、组件对象或特殊 Symbol。
• props: 属性对象。
• children: 子节点。

来几个例子：

import { h } from 'vue';

// 创建一个 div 元素
const divVNode = h('div', { class: 'container' }, 'Hello, world!');

// 创建一个 span 元素，包含一个文本节点
const spanVNode = h('span', null, 'This is a span.');

// 创建一个包含多个子节点的 div 元素
const multiChildrenVNode = h('div', null, [
  h('p', null, 'Paragraph 1'),
  h('p', null, 'Paragraph 2')
]);

// 创建一个组件的 VNode
const myComponentVNode = h(MyComponent, { message: 'Hello!' });

六、patch 函数：VNode 的核心更新机制

patch 函数是Vue 3中虚拟DOM的核心更新机制。它负责比较新旧 VNode 之间的差异，并将这些差异应用到真实DOM上。

patch 函数的逻辑非常复杂，但总的来说，可以分为以下几个步骤：

1. 判断 VNode 类型: patch 函数首先会判断新旧 VNode 的类型是否相同。 如果类型不同，那么就直接替换整个节点。
2. 处理 props: 如果 VNode 类型相同，那么 patch 函数会比较新旧 VNode 的 props 属性，找出需要更新的属性，并将这些更新应用到真实DOM上。
3. 处理 children: patch 函数会比较新旧 VNode 的 children 属性，找出需要更新的子节点，并递归地调用 patch 函数来更新这些子节点。 这里会用到一些高级的算法，比如 diff 算法，来提高更新效率。

patch 函数的具体实现非常复杂，涉及到很多细节，但理解了它的基本原理，就能更好地理解 Vue 的响应式更新机制。

七、diff 算法：高效的差异比较

diff 算法是 patch 函数中的一个重要组成部分。它的作用是比较新旧 VNode 的 children 属性，找出需要更新的子节点。

Vue 3 使用了一种基于双端比较的 diff 算法，它可以高效地处理各种类型的子节点更新，包括：

• 新增节点: 在新 VNode 中有，但在旧 VNode 中没有的节点。
• 删除节点: 在旧 VNode 中有，但在新 VNode 中没有的节点。
• 移动节点: 在新旧 VNode 中都有，但位置发生了变化的节点。
• 更新节点: 在新旧 VNode 中都有，且位置没有发生变化，但内容发生了变化的节点。

diff 算法通过比较新旧 VNode 的 key 属性来判断节点是否相同。 如果两个节点的 key 属性相同，那么就认为它们是同一个节点，可以进行更新。 如果两个节点的 key 属性不同，那么就认为它们是不同的节点，需要进行新增或删除。

diff 算法的具体实现比较复杂，但理解了它的基本原理，就能更好地理解 Vue 的性能优化策略。

八、VNode 的一些高级用法

除了上面介绍的基本概念之外，VNode 还有一些高级用法，可以帮助我们更好地控制视图的渲染：

1. Fragment: Fragment 是一个特殊的 VNode 类型，它可以让我们在不创建额外DOM节点的情况下，渲染多个子节点。 在 Vue 3 中，我们可以使用 Fragment 来代替 Vue 2 中的 template 标签。

   import { h, Fragment } from 'vue';
   
   const MyComponent = {
     render() {
       return h(Fragment, null, [
         h('p', null, 'Paragraph 1'),
         h('p', null, 'Paragraph 2')
       ]);
     }
   };

2. Teleport: Teleport 是另一个特殊的 VNode 类型，它可以让我们将一个组件的 VNode 渲染到DOM树的任何位置。 这对于创建模态框、弹出层等UI组件非常有用。

   import { h, Teleport } from 'vue';
   
   const MyComponent = {
     render() {
       return h(Teleport, { to: 'body' }, h('div', { class: 'modal' }, 'This is a modal.'));
     }
   };

3. Suspense: Suspense 是一个用于处理异步组件的 VNode 类型。 它可以让我们在异步组件加载完成之前，显示一个占位符，提高用户体验。

   import { h, Suspense } from 'vue';
   import AsyncComponent from './AsyncComponent.vue';
   
   const MyComponent = {
     render() {
       return h(Suspense, null, {
         default: () => h(AsyncComponent),
         fallback: () => h('div', null, 'Loading...')
       });
     }
   };

九、VNode 的总结

好啦，讲了这么多，咱们来总结一下：

• VNode 是对真实DOM的一种抽象描述，它是一个普通的JavaScript对象。
• VNode 包含了 type、props、children、key、shapeFlag 等属性。
• shapeFlag 使用位运算来表示 VNode 的类型和子节点的类型。
• VNode 在 Vue 的渲染过程中扮演着至关重要的角色，包括描述视图、连接数据和视图、提高性能、跨平台等。
• h() 函数用于创建 VNode。
• patch 函数用于更新 VNode。
• diff 算法用于比较新旧 VNode 的差异。
• Fragment、Teleport、Suspense 是 VNode 的一些高级用法。

理解了 VNode，你就理解了 Vue 的核心原理。 希望今天的讲解能帮助大家更好地学习 Vue 3 源码。

彩蛋：一些小技巧

• 在开发过程中，可以使用 Vue Devtools 来查看 VNode 的结构，方便调试。
• 尽量避免手动操作真实DOM，而是通过修改数据来触发 Vue 的响应式更新。
• 合理使用 key 属性，可以提高列表渲染的性能。
• 了解 shapeFlag 的作用，可以帮助我们编写更高效的 Vue 代码。

今天的讲座就到这里，感谢大家的观看！ 下次再见！