Vue渲染器中的Custom Element（自定义元素）生命周期与VNode挂载的同步 - 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 渲染器中 Custom Element 生命周期与 VNode 挂载的同步

大家好，今天我们来深入探讨 Vue 渲染器中 Custom Element (自定义元素) 的生命周期与 VNode 挂载的同步问题。这是一个相对高级的主题，理解它有助于我们更好地掌握 Vue 底层渲染机制，以及如何与 Web Components 进行集成。

1. 引言：Web Components 与 Vue

Web Components 是一套用于创建可复用、封装的自定义 HTML 元素的标准。它主要包含三个核心技术：

Custom Elements: 定义新的 HTML 元素。
Shadow DOM: 为自定义元素创建封装的 DOM 树。
HTML Templates: 定义可重用的 HTML 片段。

Vue 作为一个流行的 JavaScript 框架，自然也需要考虑与 Web Components 的集成。在 Vue 应用中使用 Custom Elements 能够带来模块化、可复用的组件，并且可以利用浏览器原生的渲染性能。

2. Vue 渲染流程回顾

在深入 Custom Element 之前，我们先简要回顾一下 Vue 的渲染流程：

Template 编译: Vue 模板会被编译成渲染函数 (render function)。
VNode 创建: 渲染函数执行后，会返回一个 VNode (Virtual DOM Node) 树，描述了组件的 DOM 结构。
patch: Vue 的 patch 算法会将 VNode 树与真实的 DOM 树进行比较，找出差异 (diff)，并更新 DOM。
挂载/更新: 根据 patch 的结果，Vue 会执行 DOM 节点的创建、插入、更新或删除操作，最终将 VNode 树渲染到页面上。

3. Custom Element 的生命周期

Custom Element 拥有自己的生命周期回调函数，这些回调函数会在特定的时刻被浏览器调用：

生命周期回调函数	触发时机
`connectedCallback`	当 Custom Element 被插入到 DOM 树中时调用。
`disconnectedCallback`	当 Custom Element 从 DOM 树中移除时调用。
`attributeChangedCallback`	当 Custom Element 的属性发生变化时调用。需要通过 `observedAttributes` 静态属性来指定需要监听的属性。
`adoptedCallback`	当 Custom Element 被移动到新的 document 时调用 (很少使用)。

4. Vue 如何处理 Custom Element

Vue 在处理 Custom Element 时，需要考虑以下几点：

识别 Custom Element: Vue 需要区分普通的 HTML 元素和 Custom Element。
正确挂载 Custom Element: 保证 Custom Element 的 connectedCallback 在合适的时机被调用。
属性同步: 将 Vue 组件的数据变化同步到 Custom Element 的属性上。
事件处理: 允许 Custom Element 触发 Vue 组件的事件。

5. VNode 挂载与 connectedCallback 的同步

connectedCallback 是 Custom Element 生命周期中最重要的一个回调函数，因为它标志着 Custom Element 已经被插入到 DOM 树中。Vue 需要确保 connectedCallback 在 VNode 对应的 DOM 节点真正被插入到文档中之后才被调用。

问题: 如果 Vue 直接创建 Custom Element 的实例，并将其插入到 DOM 中，那么 connectedCallback 可能会在 Vue 渲染流程的中间阶段被调用，导致 Custom Element 内部的初始化逻辑出错。

解决方案: Vue 使用了一种策略来延迟 connectedCallback 的调用，直到 VNode 对应的 DOM 节点完全挂载到文档中。

具体实现:

识别 Custom Element: Vue 通过 isReservedTag 函数来判断一个标签是否是 Vue 保留的标签或 HTML 标准标签。如果不是，则认为它可能是一个 Custom Element。

// 摘自 Vue 源码 (简化版)
function isReservedTag (tag: string): ?boolean {
  return isHTMLTag(tag) || isSVG(tag)
}

// 假设 isHTMLTag 和 isSVG 是用于判断 HTML 和 SVG 标签的函数

创建 Custom Element 实例: 当 Vue 遇到 Custom Element 标签时，会使用 document.createElement(tag) 创建 Custom Element 的实例。

延迟 connectedCallback 调用: Vue 会在创建 Custom Element 实例后，将其存储在一个队列中。只有当 VNode 对应的 DOM 节点被真正插入到文档中时，才会触发队列中的 Custom Element 的 connectedCallback。

// 伪代码，用于说明原理
let pendingCustomElementCallbacks = [];

function insert(vnode, parent, ref) {
  // ... 创建 DOM 节点，插入到 parent 中 ...

  if (vnode.tag && !isReservedTag(vnode.tag)) {
    // vnode.elm 是 Custom Element 的 DOM 节点
    if (vnode.elm && typeof vnode.elm.connectedCallback === 'function') {
      pendingCustomElementCallbacks.push(vnode.elm);
    }
  }

  // 在插入 DOM 节点之后，执行 pending 的 connectedCallback
  processPendingCustomElementCallbacks();
}

function processPendingCustomElementCallbacks() {
  while (pendingCustomElementCallbacks.length > 0) {
    const element = pendingCustomElementCallbacks.shift();
    element.connectedCallback();
  }
}

6. 属性同步机制

Vue 通过监听 Vue 组件的数据变化，并将这些变化同步到 Custom Element 的属性上，从而实现数据的双向绑定。

实现方式:

attributeChangedCallback: Custom Element 可以通过 attributeChangedCallback 监听属性的变化。

Vue 的 watch: Vue 组件可以使用 watch 监听数据的变化，并在数据变化时，更新 Custom Element 的属性。

// Custom Element
class MyCustomElement extends HTMLElement {
  static get observedAttributes() {
    return ['message'];
  }

  attributeChangedCallback(name, oldValue, newValue) {
    if (name === 'message') {
      this.textContent = newValue;
    }
  }
}

customElements.define('my-custom-element', MyCustomElement);

// Vue 组件
Vue.component('my-vue-component', {
  template: '<my-custom-element :message="message"></my-custom-element>',
  data() {
    return {
      message: 'Hello from Vue!'
    }
  },
  watch: {
    message(newValue) {
      // 手动更新 Custom Element 的属性
      this.$el.querySelector('my-custom-element').setAttribute('message', newValue);
    }
  }
});

更优雅的方式: 使用 v-bind 指令，Vue 会自动将 Vue 组件的数据绑定到 Custom Element 的属性上。

<template>
  <my-custom-element :message="message"></my-custom-element>
</template>

<script>
export default {
  data() {
    return {
      message: 'Hello from Vue!'
    }
  }
}
</script>

注意事项:

Custom Element 的属性名需要使用 kebab-case (短横线命名法)，例如 my-attribute。
Vue 会自动将 camelCase (驼峰命名法) 的数据属性转换为 kebab-case 的属性名。

7. 事件处理

Custom Element 可能会触发一些自定义事件，Vue 组件需要能够监听这些事件并做出响应。

实现方式:

Custom Element 触发事件: 使用 dispatchEvent 方法触发自定义事件。

// Custom Element
class MyCustomElement extends HTMLElement {
  connectedCallback() {
    this.addEventListener('click', () => {
      const event = new CustomEvent('my-custom-event', {
        detail: {
          message: 'Clicked!'
        }
      });
      this.dispatchEvent(event);
    });
  }
}

customElements.define('my-custom-element', MyCustomElement);

Vue 组件监听事件: 使用 v-on 指令监听 Custom Element 触发的事件。

<template>
  <my-custom-element @my-custom-event="handleCustomEvent"></my-custom-element>
</template>

<script>
export default {
  methods: {
    handleCustomEvent(event) {
      console.log('Custom event received:', event.detail.message);
    }
  }
}
</script>

8. 示例代码：一个简单的计数器

下面是一个完整的示例，展示了如何在 Vue 中使用 Custom Element 创建一个简单的计数器：

my-counter.js (Custom Element)

class MyCounter extends HTMLElement {
  constructor() {
    super();
    this.shadow = this.attachShadow({ mode: 'open' });
    this._count = 0;

    this.render();

    this.shadow.addEventListener('click', () => {
      this.count++;
      const event = new CustomEvent('count-changed', {
        detail: {
          count: this.count
        }
      });
      this.dispatchEvent(event);
    });
  }

  get count() {
    return this._count;
  }

  set count(value) {
    this._count = value;
    this.render();
  }

  render() {
    this.shadow.innerHTML = `
      <style>
        button {
          padding: 10px;
          font-size: 16px;
        }
      </style>
      <button>Count: ${this.count}</button>
    `;
  }
}

customElements.define('my-counter', MyCounter);

App.vue (Vue 组件)

<template>
  <div>
    <my-counter @count-changed="handleCountChanged"></my-counter>
    <p>Count from Custom Element: {{ countFromCustomElement }}</p>
  </div>
</template>

<script>
export default {
  data() {
    return {
      countFromCustomElement: 0
    }
  },
  methods: {
    handleCountChanged(event) {
      this.countFromCustomElement = event.detail.count;
    }
  }
}
</script>

9. 深入探讨：异步组件与 Custom Element

当 Custom Element 被用在异步组件中时，需要更加小心，因为异步组件的加载和渲染过程可能导致 Custom Element 的 connectedCallback 在不正确的时机被调用。

解决方案：

确保 Custom Element 已经注册: 在 Vue 组件加载之前，确保 Custom Element 已经被注册。可以使用 customElements.define 方法进行注册。
使用 defineAsyncComponent 的 loadingComponent 和 errorComponent: 在加载异步组件时，可以使用 loadingComponent 和 errorComponent 占位，避免在 Custom Element 未完全初始化时就尝试渲染。

示例：

import { defineAsyncComponent } from 'vue'

// 确保 Custom Element 已经注册
import './my-counter.js';

const AsyncMyComponent = defineAsyncComponent({
  loader: () => import('./MyComponent.vue'),
  loadingComponent: {
    template: '<div>Loading...</div>'
  },
  errorComponent: {
    template: '<div>Error!</div>'
  }
})

10. 一些注意事项

避免在 connectedCallback 中进行大量的 DOM 操作: connectedCallback 应该尽可能轻量级，避免阻塞浏览器的主线程。
使用 Shadow DOM 隔离样式: Shadow DOM 可以防止 Custom Element 的样式受到外部 CSS 的影响。
考虑使用 Web Component 的封装库: 例如 LitElement、Stencil 等，可以简化 Web Component 的开发。
兼容性: 确保 Custom Element 在目标浏览器上的兼容性。可以使用 polyfill 来支持旧版本的浏览器。

11. 总结：生命周期同步，数据响应，双向奔赴

Vue 渲染器在处理 Custom Element 时，会特别关注 connectedCallback 的时机，确保它在 DOM 节点完全挂载后才被调用。通过属性同步机制， Vue 能够将数据变化反映到 Custom Element 上。通过事件监听， Vue 组件可以响应 Custom Element 触发的事件。这种同步机制使得 Vue 和 Web Components 可以良好地集成，共同构建复杂的 Web 应用。

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Vue 渲染器中 Custom Element 生命周期与 VNode 挂载的同步

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