Vue 3中的Teleport组件的底层实现：DOM移动、VNode更新与渲染上下文的保持 - 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

Vue 3 Teleport 的底层实现：DOM 移动、VNode 更新与渲染上下文的保持

大家好，今天我们来深入探讨 Vue 3 中 Teleport 组件的底层实现机制。Teleport 提供了一种在 DOM 结构中“传送”组件内容的能力，这在构建模态框、弹出层等 UI 元素时非常有用。理解 Teleport 的实现原理，能帮助我们更好地利用它，也能加深对 Vue 渲染机制的理解。

1. Teleport 的基本概念与使用

首先，我们回顾一下 Teleport 的基本用法。Teleport 允许我们将组件的模板内容渲染到 DOM 树中的另一个位置，通常是 Vue 应用之外的位置。

<template>
  <div>
    <button @click="showModal = true">打开模态框</button>

    <Teleport to="#modal-container">
      <div v-if="showModal" class="modal">
        <h2>模态框标题</h2>
        <p>模态框内容</p>
        <button @click="showModal = false">关闭</button>
      </div>
    </Teleport>
  </div>

  <div id="modal-container"></div>
</template>

<script>
import { ref } from 'vue';

export default {
  setup() {
    const showModal = ref(false);
    return { showModal };
  },
};
</script>

<style scoped>
.modal {
  position: fixed;
  top: 50%;
  left: 50%;
  transform: translate(-50%, -50%);
  background-color: white;
  padding: 20px;
  border: 1px solid black;
  z-index: 1000; /* 确保模态框在其他内容之上 */
}
</style>

在这个例子中，<Teleport to="#modal-container"> 将模态框的内容渲染到 ID 为 modal-container 的 DOM 元素中，即使模态框的组件定义在其他位置。

2. Teleport 的实现思路：DOM 移动与 VNode 更新

Teleport 的核心实现涉及两个关键步骤：

DOM 移动: 将 Teleport 组件的内容（实际渲染的 DOM 元素）从当前位置移动到目标位置。
VNode 更新: 确保移动后的 DOM 元素与 VNode 树保持同步，以便后续的更新能够正确地反映到 DOM 上。

3. 深入源码：Teleport 的 VNode 类型和 Render 函数

在 Vue 3 的源码中，Teleport 被定义为一个特殊的 VNode 类型。它的 render 函数负责处理 DOM 移动和 VNode 更新。

// 简化后的 Teleport Render 函数 (vue/packages/runtime-core/src/components/Teleport.ts)
export const TeleportImpl = {
  __isTeleport: true,
  process(n1, n2, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized, patchFlag, appContainer) {
    const { shapeFlag, children, target, targetAnchor } = n2;

    if (n1 == null) {
      // mount
      const targetNode =
        typeof target === 'string'
          ? document.querySelector(target)
          : target;

      if (!targetNode) {
        __DEV__ && warn(`Invalid Teleport target on mount: ${target}`);
        return;
      }

      moveTeleport(children, container, anchor, targetNode, targetAnchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized);
    } else {
      // update
      patchTeleportChildren(n1, n2, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized);

      if (n2.props && n2.props.to !== n1.props && n1.props) {
        const nextTarget = typeof target === 'string' ? document.querySelector(target) : target;
        if (nextTarget) {
          moveTeleport(children, container, anchor, nextTarget, targetAnchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized);
        }
      }
    }
  },
  remove(vnode, parentComponent, parentSuspense, doRemove, optimized) {
    const { children } = vnode;
    unmountChildren(children, parentComponent, parentSuspense, doRemove, optimized);
  }
}

这个 process 函数是 Teleport 组件的核心。它处理 Teleport 组件的挂载 (mount) 和更新 (update) 过程。

n1: 旧的 VNode。
n2: 新的 VNode。
container: Teleport 组件原本的父容器。
anchor: Teleport 组件原本位置的锚点。
parentComponent: Teleport组件的父组件实例。
parentSuspense: 父 suspense 组件实例
isSVG: 是否是 svg
optimized: 是否优化
patchFlag: 补丁标志
appContainer: app 容器

让我们分解一下 process 函数的主要逻辑：

Mount (n1 == null):
- 获取目标容器 targetNode，通过 document.querySelector(target) 或者直接使用 target (如果 target 已经是 DOM 元素)。
- 调用 moveTeleport 函数将 Teleport 的子节点（children）移动到目标容器 targetNode 中。
Update (n1 != null):
- 调用 patchTeleportChildren 函数更新 Teleport 的子节点。
- 如果 Teleport 的 to 属性发生了变化，则需要将子节点移动到新的目标容器。

4. moveTeleport 函数：DOM 移动的关键

moveTeleport 函数负责将 Teleport 的子节点从原始位置移动到目标位置。

// 简化后的 moveTeleport 函数 (vue/packages/runtime-core/src/components/Teleport.ts)
function moveTeleport(children, container, anchor, targetContainer, targetAnchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized) {
  move(children, container, anchor, targetContainer, targetAnchor, MoveType.TELEPORTED, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized);
}

// 简化后的 move 函数 (vue/packages/runtime-core/src/renderer.ts)
const move: MoveFn = (
  vnodes,
  container,
  anchor,
  targetContainer,
  targetAnchor,
  moveType,
  parentComponent,
  parentSuspense,
  isSVG,
  optimized
) => {
  if (isArray(vnodes)) {
    for (let i = 0; i < vnodes.length; i++) {
      move(
        vnodes[i],
        container,
        anchor,
        targetContainer,
        targetAnchor,
        moveType,
        parentComponent,
        parentSuspense,
        isSVG,
        optimized
      )
    }
  } else {
    const { type, el, anchor: thisAnchor } = vnodes
    if (type === Fragment) {
      move(
        vnodes.children,
        container,
        anchor,
        targetContainer,
        targetAnchor,
        moveType,
        parentComponent,
        parentSuspense,
        isSVG,
        optimized
      )
      return
    }

    const { nextSibling } = el!
    const needRemove = moveType !== MoveType.TELEPORTED && moveType !== MoveType.TELEPORT_KEEPED
    if (needRemove) {
      hostRemove(el!)
    }
    hostInsert(
      el!,
      targetContainer,
      targetAnchor
    )
  }
}

moveTeleport 实际上调用了更底层的 move 函数。这个 move 函数的核心逻辑是使用 DOM API (例如 hostInsert 和 hostRemove, hostInsert 实际上是 insert 函数，hostRemove 实际上是 remove 函数) 将 DOM 元素移动到新的位置。

hostInsert(el!, targetContainer, targetAnchor): 将 el 插入到 targetContainer 中，并在 targetAnchor 之前。
hostRemove(el!): 从其父节点中移除 el。

5. patchTeleportChildren 函数：VNode 的差异更新

patchTeleportChildren 函数负责更新 Teleport 的子节点。这与 Vue 中通用的 VNode 差异更新算法类似，它会比较新旧 VNode 树，找出需要更新的部分，并应用到 DOM 上。

// 简化后的 patchTeleportChildren 函数 (vue/packages/runtime-core/src/components/Teleport.ts)
function patchTeleportChildren(n1, n2, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized) {
  const c1 = n1.children;
  const c2 = n2.children;
  patchChildren(c1, c2, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized);
}

patchTeleportChildren 内部调用了 patchChildren 函数，这是 Vue 渲染器的核心函数，负责处理各种类型的 VNode 的差异更新。

6. 渲染上下文的保持

一个重要的考虑是，即使 Teleport 将 DOM 移动到另一个位置，组件的渲染上下文（例如组件的 props、data、computed 等）仍然需要保持不变。

Vue 通过以下方式来确保渲染上下文的保持：

组件实例的维护: Teleport 组件本身是一个 Vue 组件实例，它仍然持有组件的所有状态和上下文信息。
VNode 树的连接: 即使 DOM 元素被移动，VNode 树仍然保持连接。这意味着 Vue 可以通过 VNode 树找到对应的组件实例，并更新其状态。
事件处理: 事件处理程序仍然绑定到原始的组件实例，因此即使 DOM 元素被移动，事件仍然可以正确地触发和处理。

7. Teleport 的优势与应用场景

Teleport 组件在以下场景中非常有用：

模态框/弹出层: 将模态框的内容渲染到 <body> 元素的末尾，避免受到父元素样式的干扰。
全屏组件: 将组件渲染到 <body> 元素的末尾，实现全屏效果。
Portal: 在 Vue 应用之外渲染内容，例如渲染到 iframe 中。

8. Teleport 与 Suspense 的结合

Teleport 可以与 Suspense 组件结合使用，以实现更复杂的异步渲染场景。例如，你可以将一个异步加载的模态框组件使用 Teleport 渲染到 <body> 中，并在加载完成之前显示一个占位符。

<template>
  <div>
    <button @click="showModal = true">打开模态框</button>

    <Teleport to="#modal-container">
      <Suspense>
        <template #default>
          <ModalComponent v-if="showModal" @close="showModal = false" />
        </template>
        <template #fallback>
          <div>Loading...</div>
        </template>
      </Suspense>
    </Teleport>
  </div>

  <div id="modal-container"></div>
</template>

<script>
import { ref, defineAsyncComponent } from 'vue';

const ModalComponent = defineAsyncComponent(() => import('./ModalComponent.vue'));

export default {
  components: {
    ModalComponent,
  },
  setup() {
    const showModal = ref(false);
    return { showModal };
  },
};
</script>

9. Teleport 的局限性

虽然 Teleport 非常强大，但它也有一些局限性：

CSS 继承: Teleport 的内容不再位于原始父元素的 DOM 结构中，因此无法继承父元素的 CSS 样式。你需要使用 CSS variables 或全局样式来解决这个问题。
事件冒泡: 如果 Teleport 的目标位置位于 Vue 应用之外，事件冒泡可能会受到影响。你需要使用自定义事件来解决这个问题。
SSR (服务器端渲染): 在 SSR 中，Teleport 的行为可能会有所不同。你需要确保 Teleport 的目标位置在服务器端可用。

表格：Teleport 的核心函数及其功能

函数名	功能
`TeleportImpl.process`	Teleport 组件的渲染核心函数，负责处理 Teleport 组件的挂载和更新。
`moveTeleport`	将 Teleport 的子节点从原始位置移动到目标位置。
`move`	底层的 DOM 移动函数，使用 DOM API (例如 `hostInsert` 和 `hostRemove`) 将 DOM 元素移动到新的位置。
`patchTeleportChildren`	更新 Teleport 的子节点。这与 Vue 中通用的 VNode 差异更新算法类似，它会比较新旧 VNode 树，找出需要更新的部分，并应用到 DOM 上。
`patchChildren`	Vue 渲染器的核心函数，负责处理各种类型的 VNode 的差异更新，包括组件、元素、文本等。
`hostInsert`	将指定的 DOM 元素插入到目标容器中。
`hostRemove`	从其父节点中移除指定的 DOM 元素。

10. 实际例子：一个可拖拽的模态框

我们可以使用 Teleport 组件创建一个可拖拽的模态框。

<template>
  <div>
    <button @click="showModal = true">打开模态框</button>

    <Teleport to="body">
      <div
        v-if="showModal"
        class="modal"
        :style="modalStyle"
        @mousedown="startDrag"
      >
        <div class="modal-header">
          <h2>模态框标题</h2>
          <button @click="showModal = false">关闭</button>
        </div>
        <div class="modal-content">
          <p>模态框内容</p>
        </div>
      </div>
    </Teleport>
  </div>
</template>

<script>
import { ref, reactive, onMounted } from 'vue';

export default {
  setup() {
    const showModal = ref(false);
    const modalStyle = reactive({
      position: 'fixed',
      top: '50%',
      left: '50%',
      transform: 'translate(-50%, -50%)',
      backgroundColor: 'white',
      padding: '20px',
      border: '1px solid black',
      zIndex: 1000,
      cursor: 'move',
    });

    const drag = reactive({
      isDragging: false,
      startX: 0,
      startY: 0,
      offsetX: 0,
      offsetY: 0,
    });

    const startDrag = (e) => {
      drag.isDragging = true;
      drag.startX = e.clientX;
      drag.startY = e.clientY;
      drag.offsetX = e.target.offsetLeft;
      drag.offsetY = e.target.offsetTop;

      document.addEventListener('mousemove', doDrag);
      document.addEventListener('mouseup', stopDrag);
    };

    const doDrag = (e) => {
      if (!drag.isDragging) return;

      const x = e.clientX;
      const y = e.clientY;

      const dx = x - drag.startX;
      const dy = y - drag.startY;

      modalStyle.left = (drag.offsetX + dx) + 'px';
      modalStyle.top = (drag.offsetY + dy) + 'px';
    };

    const stopDrag = () => {
      drag.isDragging = false;
      document.removeEventListener('mousemove', doDrag);
      document.removeEventListener('mouseup', stopDrag);
    };

    onMounted(() => {
      // 初始化模态框位置
    });

    return { showModal, modalStyle, startDrag };
  },
};
</script>

<style scoped>
.modal {
  /* 样式已在 setup 中定义 */
}

.modal-header {
  display: flex;
  justify-content: space-between;
  align-items: center;
  margin-bottom: 10px;
}

.modal-content {
  /* 内容样式 */
}
</style>

在这个例子中，我们将模态框的内容渲染到 <body> 元素中，并使用 mousedown、mousemove 和 mouseup 事件来实现拖拽功能。由于使用了Teleport，模态框脱离了父组件的样式限制，并且可以通过调整 z-index 属性来确保它始终位于最上层。

11. 理解 Teleport 让你更好的利用 Vue

通过这次对 Vue 3 中 Teleport 组件底层实现的深入探讨，我们了解到 Teleport 的核心在于 DOM 移动和 VNode 更新，以及如何保持组件的渲染上下文。掌握这些知识能帮助我们更好地利用 Teleport 组件，构建更灵活、更强大的 Vue 应用。

12. 灵活的DOM操作和组件状态的维护是teleport的核心。

总而言之，Teleport 组件通过 DOM 操作将组件的内容移动到指定位置，同时维护组件的状态和渲染上下文，实现了灵活的 DOM 结构控制。这使得 Teleport 在构建模态框、弹出层等 UI 元素时非常有用。

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