Vue 3源码深度解析之：`Vue`的自定义渲染器：如何将`Vue`渲染到非`DOM`环境。

各位靓仔靓女，早上好！我是今天的主讲人，江湖人称“代码屠龙刀”。今天咱们聊点高级的，关于Vue 3自定义渲染器，让Vue不只在浏览器里混，还能去其他地方耍。

开场白：Vue的野心，远不止DOM

咱们都知道，Vue是构建用户界面的利器，通常情况下，咱们都是用它来操作DOM，生成网页。但是，Vue的野心可不止于此。它想去更多的地方，比如小程序、Canvas、甚至是命令行界面。

那怎么实现呢？答案就是：自定义渲染器。

什么是自定义渲染器？

简单来说，Vue的核心功能是把数据变成视图。而“渲染器”就是负责把虚拟DOM树变成真实视图的模块。默认情况下，Vue用的是“DOM渲染器”，也就是把虚拟DOM变成浏览器里的DOM元素。

自定义渲染器，就是让你自己写一个渲染器，告诉Vue怎么把虚拟DOM变成其他形式的视图。

为什么要用自定义渲染器？

1. 跨平台渲染： 让你的Vue代码可以渲染到非DOM环境中，比如Canvas、小程序、Node.js等。
2. 性能优化： 对于一些特定场景，自定义渲染器可以比DOM渲染器更高效。
3. 创造新的可能性： 比如你可以用Vue来渲染游戏界面，或者创建自定义的UI组件库。

准备工作：了解Vue的渲染流程

要写自定义渲染器，首先得了解Vue的渲染流程。简单来说，可以分为以下几个步骤：

1. 模板编译： 把Vue模板（template）编译成渲染函数（render function）。
2. 创建虚拟DOM： 渲染函数执行后，会生成一个虚拟DOM树（Virtual DOM Tree）。
3. 渲染器工作： 渲染器接收虚拟DOM树，然后把它变成真实DOM（或者其他形式的视图）。
4. 更新视图： 当数据发生变化时，Vue会重新生成虚拟DOM树，然后通过Diff算法找出需要更新的部分，最后渲染器会更新相应的视图。

实战：创建一个简单的Canvas渲染器

为了让大家更容易理解，咱们来创建一个简单的Canvas渲染器。这个渲染器可以把Vue组件渲染到Canvas画布上。

1. 定义渲染API（Renderer API）

这是自定义渲染器的核心。我们需要定义一系列API，告诉Vue怎么创建、更新、删除Canvas元素。

const rendererOptions = {
  createElement(type) {
    // 在这里创建一个Canvas元素
    console.log('creating', type)
    return { type }; //简化，只记录type
  },
  patchProp(el, key, prevValue, nextValue) {
    // 在这里更新Canvas元素的属性
    console.log('patching', el, key, prevValue, nextValue)
    el[key] = nextValue; //简化，直接赋值
  },
  insert(el, parent) {
    // 在这里把Canvas元素插入到父元素中
    console.log('inserting', el, parent)
    if (!parent.children) {
      parent.children = [];
    }
    parent.children.push(el);
  },
  remove(el) {
    // 在这里删除Canvas元素
    console.log('removing', el)
    const parent = el.parentNode;
    if (parent) {
      parent.children = parent.children.filter(child => child !== el);
    }
  },
  parentNode(el) {
    // 在这里获取Canvas元素的父元素
    return el.parentNode;
  },
  nextSibling(el) {
    // 在这里获取Canvas元素的下一个兄弟元素
    const parent = el.parentNode;
    if (parent) {
      const index = parent.children.indexOf(el);
      return parent.children[index + 1];
    }
    return null;
  },
  createText(text) {
    // 创建文本节点
    console.log('creating text', text)
    return { type: 'text', text };
  },
  setText(node, text) {
    // 设置文本节点的内容
    console.log('setting text', node, text)
    node.text = text;
  }
};

这个rendererOptions对象包含了以下几个方法：

• createElement(type): 创建一个指定类型的元素。
• patchProp(el, key, prevValue, nextValue): 更新元素的属性。
• insert(el, parent, anchor): 将元素插入到父元素中。
• remove(el): 从父元素中移除元素。
• parentNode(el): 获取元素的父元素。
• nextSibling(el): 获取元素的下一个兄弟元素。
• createText(text): 创建文本节点。
• setText(node, text): 设置文本节点的内容。

注意：

• 这里的实现只是一个简单的示例，实际的Canvas渲染器需要更复杂的逻辑来处理Canvas元素的创建、属性更新、以及绘制等操作。
• anchor参数在insert方法中，用于指定插入的位置。如果没有指定，则默认插入到父元素的末尾。

2. 创建渲染器实例

使用createRenderer方法创建一个渲染器实例。

import { createRenderer } from 'vue';

const { createApp, render: baseRender } = createRenderer(rendererOptions);

// 重写render方法，方便后续使用
const render = (vnode, container) => {
  baseRender(vnode, container);
};

export { createApp, render };

这里使用了Vue 3提供的createRenderer方法，它接收一个rendererOptions对象作为参数，然后返回一个渲染器实例。这个实例包含了createApp和render方法。

• createApp方法用于创建一个Vue应用实例。
• render方法用于将虚拟DOM渲染到指定的容器中。

3. 创建Vue应用

使用createApp方法创建一个Vue应用实例。

import { createApp, render } from './renderer';

const app = createApp({
  data() {
    return {
      x: 100,
      y: 100,
      radius: 50,
      color: 'red',
      message: 'Hello, Canvas!'
    };
  },
  template: `
    <circle :x="x" :y="y" :radius="radius" :fill="color" />
    <text :x="x + radius + 10" :y="y" :fill="color">{{ message }}</text>
  `
});

// 创建一个容器
const container = { type: 'root' };

// 挂载应用
render(app._component.render(app._instance.proxy), container);

console.log(container);

在这个例子中，我们创建了一个Vue应用，它包含一个圆形和一个文本。圆形的属性和文本的内容都绑定了data。

4. 渲染到Canvas

最后，我们需要把Vue应用渲染到Canvas画布上。

简化版代码解释:

上面的代码简化了Canvas操作，重点在于理解Vue自定义渲染器的流程。实际Canvas渲染需要以下步骤：

1. 获取Canvas上下文： 首先，需要获取Canvas元素的2D渲染上下文。
2. 绘制图形： 然后，使用Canvas API绘制圆形和文本。
3. 更新属性： 当数据发生变化时，需要重新绘制Canvas。

完整版Canvas渲染器（示例）

这里提供一个更完整的Canvas渲染器示例，但为了演示，我们还是将Canvas的操作简化，只关注渲染流程：

const rendererOptions = {
  createElement(type) {
    if (type === 'circle') {
      return { type: 'circle', x: 0, y: 0, radius: 0, fill: 'black' };
    } else if (type === 'text') {
      return { type: 'text', x: 0, y: 0, fill: 'black', content: '' };
    }
    return { type: type }; // 其他类型的元素
  },
  patchProp(el, key, prevValue, nextValue) {
    if (el.type === 'circle') {
      el[key] = nextValue;
    } else if (el.type === 'text') {
      el[key] = nextValue;
    }
  },
  insert(el, parent) {
    if (!parent.children) {
      parent.children = [];
    }
    parent.children.push(el);
    // 在这里可以调用实际的 Canvas 绘制函数
    // 例如：drawCircle(el.x, el.y, el.radius, el.fill);
  },
  remove(el) {
    const parent = el.parentNode;
    if (parent) {
      parent.children = parent.children.filter(child => child !== el);
      // 在这里可以调用实际的 Canvas 清除函数
      // 例如：clearCircle(el.x, el.y, el.radius);
    }
  },
  parentNode(el) {
    return el.parentNode;
  },
  nextSibling(el) {
    const parent = el.parentNode;
    if (parent) {
      const index = parent.children.indexOf(el);
      return parent.children[index + 1];
    }
    return null;
  },
  createText(text) {
    return { type: 'text', content: text };
  },
  setText(node, text) {
    node.content = text;
  }
};

import { createRenderer, h } from 'vue';

const { createApp, render: baseRender } = createRenderer(rendererOptions);

const render = (vnode, container) => {
  baseRender(vnode, container);
};

export { createApp, render };

// 使用示例
const app = createApp({
  data() {
    return {
      x: 100,
      y: 100,
      radius: 50,
      color: 'red',
      message: 'Hello, Canvas!'
    };
  },
  render() {
    return h('root', {}, [
      h('circle', { x: this.x, y: this.y, radius: this.radius, fill: this.color }),
      h('text', { x: this.x + this.radius + 10, y: this.y, fill: this.color }, this.message)
    ]);
  }
});

const container = { type: 'root', children: [] }; // Canvas 容器
app.mount(container);

console.log(container);

要点：

• h函数: Vue3中推荐使用h函数创建虚拟DOM节点，而不是template字符串，尤其是在自定义渲染器中，这使得代码更加灵活和易于维护。
• mount方法: 使用app.mount(container)来启动渲染过程。
• 真正的Canvas操作: 代码中的注释 // 在这里可以调用实际的 Canvas 绘制函数 和 // 在这里可以调用实际的 Canvas 清除函数 提示了你需要在insert和remove函数中，添加真正的Canvas绘图逻辑。你需要获取Canvas的2D渲染上下文，然后使用context.arc()，context.fillText()等方法来绘制图形和文字。

总结：自定义渲染器的魅力

自定义渲染器是Vue 3非常强大的一个特性，它让Vue不再局限于Web开发，可以应用到更广泛的领域。虽然编写自定义渲染器需要一定的技术功底，但是一旦掌握，你就可以创造出无限的可能性。

常见问题 & 填坑指南

问题	解决方案
渲染结果不符合预期	仔细检查 rendererOptions 中的每个方法，确保它们正确地处理了虚拟DOM节点，并且正确地更新了目标环境的视图。可以使用 console.log 调试，查看每个方法的参数和返回值。
性能问题	优化 rendererOptions 中的方法，避免不必要的计算和DOM操作。可以使用性能分析工具来找出性能瓶颈。
Vue组件的生命周期函数没有被调用	确保你的自定义渲染器正确地处理了Vue组件的生命周期函数。例如，在插入节点时，需要调用 mounted 生命周期函数。
Diff算法失效，导致全量更新	检查你的虚拟DOM节点是否正确地实现了 key 属性。key 属性是Diff算法的关键，它可以帮助Vue识别哪些节点是相同的，哪些节点是不同的。如果 key 属性不正确，Vue可能会认为所有的节点都是不同的，从而导致全量更新。
在非DOM环境中使用ref获取不到元素	在自定义渲染器中，ref 指向的不是DOM元素，而是你 createElement 函数返回的对象。所以你需要修改 ref 的使用方式，或者在 rendererOptions 中添加额外的逻辑来处理 ref。
事件处理问题	自定义渲染器需要自己处理事件绑定。 你需要在 patchProp 函数中，监听相关的事件，并调用相应的事件处理函数。 例如，在Canvas渲染器中，你需要监听 click 事件，然后调用 onClick 事件处理函数。
更新问题	在patchProp函数中，需要处理所有可能的属性更新情况，包括新增属性、修改属性和删除属性。 对于一些特殊的属性，例如 style 和 class，需要进行额外的处理。

结尾：屠龙宝刀，人人可得

Vue的自定义渲染器，就像一把屠龙刀，威力巨大，但也需要你好好磨练才能驾驭。希望今天的分享能帮助你更好地理解Vue的底层原理，让你也能成为一个真正的“代码屠龙刀”！下次有机会，咱们再聊！