Vue 3源码深度解析之：`Vue`的`render function`：`h`函数的底层实现与`VNode`创建。 - 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

咳咳，各位观众老爷，晚上好！欢迎来到今晚的“Vue 3 源码扒了个底朝天”特别节目。我是你们的老朋友，人称“Bug终结者”的码农老王。

今天咱们要聊点硬核的，直捣Vue 3的心脏——render function，特别是那个神秘的h函数，以及它背后的VNode创建过程。准备好了吗？咱们发车了！

一、render function：Vue组件的灵魂画师

首先，咱们得搞清楚render function是个啥玩意儿。简单来说，它是Vue组件的灵魂画师，负责把你的数据变成屏幕上看到的DOM元素。如果没有render function，你的组件就只是一堆冰冷的代码，毫无生气。

在Vue 3中，render function有两种写法：

模板编译： 这是最常见的方式，Vue编译器会把你的<template>模板转换成render function。
手动编写： 如果你艺高人胆大，也可以自己手撸render function，但这通常只在高级场景或者需要极致性能优化时才会用到。

咱们今天主要聚焦于手动编写render function，因为这样更能看清h函数的运作机制。

二、h函数：VNode的制造工厂

h函数，全称是createElement，但Vue为了让大家少打几个字，简称它为h。它的作用只有一个：创建VNode（Virtual DOM Node），也就是虚拟DOM节点。

VNode是啥？你可以把它想象成DOM元素在内存中的一个轻量级表示。它包含了DOM元素的各种信息，比如标签名、属性、子节点等等，但它不是真正的DOM元素，只是一个JavaScript对象。

h函数的签名如下：

function h(
  type: string | Component,
  props?: object | null,
  children?: VNodeArrayChildren | string | number | boolean | null
): VNode

参数解释：

参数	类型	描述
`type`	`string \| Component`	节点类型，可以是HTML标签名（string），也可以是Vue组件（Component）。
`props`	`object \| null`	节点的属性，比如`class`、`style`、`id`等等。
`children`	`VNodeArrayChildren \| string \| number \| boolean \| null`	子节点，可以是`VNode`数组，也可以是文本节点（string、number、boolean）。

让我们看几个例子：

// 创建一个 <div> 元素
h('div');

// 创建一个带有 class 和 id 的 <div> 元素
h('div', { class: 'container', id: 'main' });

// 创建一个包含文本的 <div> 元素
h('div', null, 'Hello, Vue!');

// 创建一个包含多个子节点的 <div> 元素
h('div', null, [
  h('p', null, 'This is a paragraph.'),
  h('button', { onClick: () => alert('Clicked!') }, 'Click me!'),
]);

// 创建一个组件
import MyComponent from './MyComponent.vue';
h(MyComponent, { name: '老王' });

三、VNode的底层实现：窥探createVNode的秘密

h函数的背后，实际上调用了createVNode函数来创建VNode。createVNode才是真正的VNode制造工厂。

让我们来扒一扒createVNode的源码（简化版）：

function createVNode(
  type: VNodeTypes | ClassComponent | FunctionComponent | ASyncComponent,
  props: (Data & VNodeProps) | null = null,
  children: unknown = null
): VNode {
  // ...一些类型检查和规范化操作...

  const vnode: VNode = {
    __v_isVNode: true,
    type,
    props,
    children,
    key: props && normalizeKey(props), // 处理 key 属性
    shapeFlag: ShapeFlags.ELEMENT, // 默认是 ELEMENT 类型
    el: null, // 对应的真实 DOM 元素
    component: null, // 组件实例
    dirs: null, // 指令
    appContext: null, // 应用上下文
    // ...其他属性...
  };

  // 根据 type 和 children 更新 shapeFlag
  normalizeVNode(vnode);

  return vnode;
}

这段代码虽然简化了，但已经足够说明问题了。createVNode函数主要做了以下几件事：

创建VNode对象： 它创建了一个JavaScript对象，包含了VNode的所有属性。
设置shapeFlag： shapeFlag是一个很重要的标志，它用来标识VNode的类型，比如是ELEMENT、TEXT、COMPONENT等等。Vue会根据shapeFlag来决定如何处理这个VNode。
规范化VNode： normalizeVNode函数负责对VNode进行一些规范化操作，比如处理children，确保它是一个数组。

ShapeFlags：VNode的类型标签

ShapeFlags是一个枚举类型，定义了VNode的各种类型：

export const enum ShapeFlags {
  ELEMENT = 1, // 1
  FUNCTIONAL_COMPONENT = 1 << 1, // 2
  STATEFUL_COMPONENT = 1 << 2, // 4
  TEXT_CHILDREN = 1 << 3, // 8
  ARRAY_CHILDREN = 1 << 4, // 16
  SLOTS_CHILDREN = 1 << 5, // 32
  TELEPORT = 1 << 6, // 64
  SUSPENSE = 1 << 7, // 128
  COMPONENT_SHOULD_KEEP_ALIVE = 1 << 8, // 256
  COMPONENT_KEPT_ALIVE = 1 << 9, // 512
  COMPONENT = ShapeFlags.STATEFUL_COMPONENT | ShapeFlags.FUNCTIONAL_COMPONENT,
}

这些标志可以使用位运算进行组合，比如一个VNode既是ELEMENT又是ARRAY_CHILDREN，那么它的shapeFlag就是ShapeFlags.ELEMENT | ShapeFlags.ARRAY_CHILDREN。

四、normalizeVNode：VNode的格式化大师

normalizeVNode函数的作用是规范化VNode，确保它的结构符合Vue的要求。它主要处理以下几种情况：

文本节点： 如果VNode的children是一个字符串、数字或布尔值，那么normalizeVNode会把它转换成一个文本VNode。
Fragment节点： 如果VNode的type是Fragment（Symbol(Fragment)），那么normalizeVNode会把它的children展开到父节点。
数组子节点： 如果VNode的children是一个数组，那么normalizeVNode会遍历这个数组，对每个子节点进行规范化处理。

五、实例演示：手撸一个简单的组件

光说不练假把式，咱们来手撸一个简单的组件，加深理解：

const MyComponent = {
  props: {
    name: {
      type: String,
      required: true,
    },
  },
  render() {
    return h('div', { class: 'my-component' }, [
      h('h1', null, `Hello, ${this.name}!`),
      h('p', null, 'This is a simple component.'),
    ]);
  },
};

export default MyComponent;

这个组件接收一个name prop，然后在页面上显示Hello, ${this.name}!。

在父组件中使用它：

import MyComponent from './MyComponent.vue';
import { h } from 'vue';

export default {
  render() {
    return h('div', { class: 'app' }, [
      h(MyComponent, { name: '老王' }),
    ]);
  },
};

运行这段代码，你就可以在页面上看到Hello, 老王!。

六、总结：h函数与VNode的生命周期

咱们来总结一下h函数和VNode的生命周期：

render function调用h函数： render function负责生成VNode树，它会调用h函数来创建VNode。
h函数调用createVNode： h函数实际上是createVNode的一个包装器，它会把参数传递给createVNode，然后返回一个VNode对象。
createVNode创建VNode： createVNode函数负责创建VNode对象，并设置shapeFlag等属性。
normalizeVNode规范化VNode： normalizeVNode函数负责对VNode进行规范化处理，确保它的结构符合Vue的要求。
Vue Diff算法： Vue使用Diff算法来比较新旧VNode树，找出需要更新的DOM节点，然后进行更新。
DOM更新： Vue会把需要更新的VNode对应的DOM节点进行更新，最终渲染到页面上。

七、深入探讨：Fragment和Teleport

除了常见的HTML元素和组件，h函数还可以创建两种特殊的VNode：Fragment和Teleport。

Fragment： Fragment允许你返回多个根节点，而不需要在外面包一个额外的<div>。这在一些场景下非常有用，可以避免不必要的DOM嵌套。

import { Fragment, h } from 'vue';

export default {
  render() {
    return h(Fragment, null, [
      h('h1', null, 'Title'),
      h('p', null, 'Content'),
    ]);
  },
};

Teleport： Teleport允许你把VNode渲染到DOM树的任意位置，这在创建模态框、弹出层等组件时非常有用。

import { Teleport, h } from 'vue';

export default {
  render() {
    return h(Teleport, { to: 'body' }, [
      h('div', { class: 'modal' }, 'This is a modal!'),
    ]);
  },
};

八、性能优化：避免不必要的VNode创建

创建VNode也是需要消耗性能的，因此我们需要尽量避免不必要的VNode创建。以下是一些优化技巧：

使用v-once指令： 如果一个VNode的内容永远不会改变，可以使用v-once指令来告诉Vue只渲染一次。
使用v-memo指令： v-memo指令允许你缓存VNode树，只有当依赖发生变化时才重新渲染。
避免在render function中进行复杂的计算： 复杂的计算会影响render function的性能，应该尽量把计算放到computed属性或者methods中。
合理使用key属性： key属性可以帮助Vue更高效地进行Diff算法，但如果key属性的值不正确，反而会影响性能。

九、总结与展望：h函数的未来

h函数是Vue 3的核心之一，它负责创建VNode，构建虚拟DOM树。理解h函数的底层实现，可以帮助我们更好地理解Vue的运作机制，编写更高效的Vue代码。

随着Vue的不断发展，h函数也在不断进化。未来，我们可以期待h函数更加强大、更加灵活、更加易用。

好了，今天的讲座就到这里。希望大家有所收获！如果你觉得老王讲得还不错，记得点个赞，投个币，鼓励一下！咱们下期再见！

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