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Vue 3源码深度解析之：`patchFlag`：`Diff`算法中的运行时提示，如何加快更新速度。

各位观众，晚上好！我是你们的老朋友，今天咱们来聊聊 Vue 3 源码里一个挺有意思的东西：patchFlag。这玩意儿啊，就像是 Vue 3 Diff 算法里的“加速器”，能让你的应用跑得更快，更新得更顺畅。

一、什么是patchFlag？它解决什么问题？

想象一下，你是一个画家，要在一张画上做一些修改。如果你每次都把整张画重新画一遍，那得多累啊！patchFlag就相当于告诉你，只需要修改画的哪些部分，避免无谓的重绘。

在 Vue 的世界里，组件的更新就像画画。当组件的数据发生变化时，Vue 需要更新 DOM。如果没有patchFlag，Vue 就可能傻乎乎地把整个组件对应的 DOM 树都重新渲染一遍，即使只有一小部分数据改变了。

patchFlag的作用就是给 Vue 提供提示信息，告诉它哪些节点需要更新，以及为什么需要更新。这样，Vue 就可以有针对性地进行 DOM 操作，避免不必要的性能浪费。

二、patchFlag 的类型

patchFlag是一个数值类型的枚举，每一个值都代表着一种更新类型。Vue 3 定义了多种patchFlag，它们各有各的用途。

patchFlag 值 含义 举例
TEXT 动态文本节点 <div>{{ message }}</div>，当 message 改变时，只需要更新文本节点
CLASS 动态 class <div :class="className"></div>，当 className 改变时，只需要更新 class 属性
STYLE 动态 style <div :style="styleObject"></div>，当 styleObject 改变时，只需要更新 style 属性
PROPS 除了 class/style 之外的动态属性，但不包括 key 属性 <div :title="title"></div>，当 title 改变时，只需要更新 title 属性
FULL_PROPS 带有 key 属性的动态属性 <div :key="id" :title="title"></div>，当 id 或 title 改变时需要特别处理
HYDRATION_EVENT 带有 hydration 事件监听器的节点 用于服务端渲染（SSR）的水合过程
STABLE_FRAGMENT 子节点顺序永远不会改变的 fragment 静态列表的渲染
KEYED_FRAGMENT 带有 key 的 fragment，子节点顺序可能改变 v-for 循环，其中每个子节点都有唯一的 key
UNKEYED_FRAGMENT 没有 key 的 fragment，子节点顺序可能改变 v-for 循环，但没有提供 key
NEED_PATCH 一个节点只会进行非 props 比较（例如：ref 的变更需要渲染）
DYNAMIC_SLOTS 动态插槽 组件使用了动态插槽
DEV_ROOT_FRAGMENT 仅用于开发环境的 Fragment，用于标记根组件
TELEPORT 传送门 使用 <teleport> 组件
SUSPENSE Suspense 组件 使用 <Suspense> 组件

这些patchFlag就像是 Vue 3 的“暗号”，告诉它该如何高效地更新 DOM。

三、patchFlag 的生成

patchFlag 不是凭空产生的，而是在编译阶段生成的。Vue 3 的编译器会分析你的模板，根据模板的结构和动态数据的绑定情况，生成相应的patchFlag。

例如，对于以下模板：

<template>
  <div :class="dynamicClass" :style="dynamicStyle">
    {{ message }}
  </div>
</template>

编译器会生成如下的 VNode：

{
  type: 'div',
  props: {
    class: 'dynamicClass',
    style: 'dynamicStyle'
  },
  children: [
    {
      type: 'text',
      content: '{{ message }}'
    }
  ],
  patchFlag: 18, // TEXT | CLASS | STYLE
}

这里的 patchFlag 的值为 18，它是 TEXT（1）、CLASS（2）和 STYLE（16）的位或结果。这意味着这个 div 元素有动态的 class、style 和文本内容。

四、patchFlag 的使用

在运行时，patchFlag 会被传递给 patch 函数。patch 函数会根据 patchFlag 的值，选择不同的更新策略。

例如，如果 patchFlag 包含了 TEXT，patch 函数就会只更新文本节点的内容，而不会触及其他的 DOM 属性。

下面是一个简化的 patch 函数的示例：

function patch(n1, n2, container) {
  const { type, patchFlag } = n2;

  switch (type) {
    case 'text':
      processText(n1, n2, container);
      break;
    case 'div':
      processElement(n1, n2, container);
      break;
    // ... 其他类型的节点
  }
}

function processText(n1, n2, container) {
  if (n1 === null) {
    // 初次渲染
    container.textContent = n2.content;
  } else {
    // 更新
    if (n1.content !== n2.content) {
      n1.el.textContent = n2.content;
    }
  }
}

function processElement(n1, n2, container) {
  if (n1 === null) {
    // 初次渲染
    mountElement(n2, container);
  } else {
    // 更新
    patchElement(n1, n2);
  }
}

function patchElement(n1, n2) {
  const el = n2.el = n1.el;
  const oldProps = n1.props || {};
  const newProps = n2.props || {};

  // 根据 patchFlag 选择性地更新属性
  if (n2.patchFlag & PatchFlags.CLASS) {
    if (oldProps.class !== newProps.class) {
      el.className = newProps.class || '';
    }
  }

  if (n2.patchFlag & PatchFlags.STYLE) {
    // ... 更新 style
  }

  // ... 更新其他属性
}

可以看到，patch 函数会根据 patchFlag 的值，选择性地更新 DOM 属性，从而避免不必要的 DOM 操作。

五、patchFlag 的优化策略

Vue 3 的编译器会尽可能地生成精确的 patchFlag，以达到最佳的性能。以下是一些常见的优化策略：

  1. 静态提升 (Static Hoisting)：如果一个节点是静态的，也就是说它的内容不会发生变化，那么 Vue 3 会将它提升到渲染函数之外，避免每次都重新创建 VNode。

    例如，对于以下模板：

    <template>
  <div>
    <h1>{{ title }}</h1>
    <p>这是一个静态段落。</p>
  </div>
</template>

    Vue 3 会将 <p>这是一个静态段落。</p> 提升到渲染函数之外，只在初次渲染时创建一次 VNode。

  2. 事件监听器缓存 (Event Listener Caching)：如果一个事件监听器是静态的，也就是说它不会发生变化，那么 Vue 3 会将它缓存起来，避免每次都重新创建函数。

    例如，对于以下模板：

    <template>
  <button @click="handleClick">点击我</button>
</template>

    Vue 3 会将 handleClick 函数缓存起来，只在初次渲染时创建一次函数。

  3. Block 优化 (Block Tree)：Vue 3 引入了 Block 的概念，将模板划分为多个 Block。每个 Block 内部的节点都有相同的 patchFlag，这意味着它们可以一起被更新。

    例如，对于以下模板：

    <template>
  <div>
    <div :class="dynamicClass1">{{ message1 }}</div>
    <div :class="dynamicClass2">{{ message2 }}</div>
  </div>
</template>

    Vue 3 会将这两个 div 元素放在同一个 Block 中，因为它们都有动态的 class 和文本内容。

六、patchFlag 的应用场景

patchFlag 在 Vue 3 的各个角落都发挥着作用。以下是一些常见的应用场景：

  1. v-if 和 v-for：v-if 和 v-for 会动态地创建和销毁 DOM 节点。patchFlag 可以帮助 Vue 3 快速地找到需要更新的节点，避免不必要的 DOM 操作。

  2. 组件更新：当组件的数据发生变化时，patchFlag 可以帮助 Vue 3 快速地找到需要更新的组件，避免不必要的组件重新渲染。

  3. 插槽 (Slot)：插槽允许父组件向子组件传递内容。patchFlag 可以帮助 Vue 3 快速地更新插槽的内容，避免不必要的 DOM 操作。

七、如何利用 patchFlag 优化你的代码？

虽然 patchFlag 的生成和使用都是由 Vue 3 自动完成的，但是你也可以通过一些技巧来优化你的代码，从而更好地利用 patchFlag。

  1. 尽量使用静态内容：如果你的模板中包含大量的静态内容，那么 Vue 3 可以更好地进行静态提升，减少不必要的 DOM 操作。

  2. 合理使用 key 属性：在 v-for 循环中，一定要提供 key 属性。key 属性可以帮助 Vue 3 更好地跟踪节点的身份，从而更精确地更新 DOM。

  3. 避免不必要的动态绑定：如果一个属性的值不会发生变化，那么就不要使用动态绑定。例如，不要使用 :class="staticClass"，而应该直接使用 class="staticClass"。

八、总结

patchFlag 是 Vue 3 Diff 算法中的一个重要的优化手段。它通过给 Vue 提供提示信息，告诉它该如何高效地更新 DOM，从而提高了应用的性能。

希望今天的讲座对大家有所帮助。记住，理解 patchFlag 的原理，可以帮助你更好地理解 Vue 3 的内部机制，从而写出更高效的 Vue 代码。

如果大家还有什么问题，欢迎随时提问！

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