剖析 Vue 3 渲染器中处理文本节点、元素节点和组件节点更新的源码逻辑。 - 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

各位听众，早上好！今天咱们来聊聊 Vue 3 渲染器里的那些小秘密，特别是它如何聪明地处理文本、元素和组件这三种不同类型的节点更新。我会尽量用大白话，加上一些关键代码，让大家听得明白，看得清楚。

开场白：Vue 3 渲染器的核心使命

咱们都知道，Vue 的核心职责之一就是高效地将数据变化反映到 DOM 上。这个过程的核心就是渲染器。渲染器就像一个精明的管家，它知道哪些数据变了，哪些 DOM 节点需要更新，以及如何以最快的速度完成这些更新。

Vue 3 的渲染器相比 Vue 2 做了很多优化，其中一个关键点就是对不同类型的节点采取了更精细化的更新策略。这样可以避免不必要的 DOM 操作，从而提升性能。

第一部分：文本节点的更新

文本节点，顾名思义，就是包含文本内容的 DOM 节点。它们的更新相对简单，但也藏着一些小技巧。

简单粗暴型：直接替换

如果文本节点的内容完全改变，最直接的做法就是直接替换整个文本节点。这种方法简单粗暴，但效率也还可以。
```
// 假设 oldText 是旧的文本节点，newText 是新的文本内容
function updateTextNode(oldText, newText) {
  if (oldText.textContent !== newText) {
    oldText.textContent = newText;
  }
}
```
这个函数很简单，就是比较一下新旧文本内容，如果不一样就直接替换。
进阶版：文本内容分段更新

如果文本内容只是部分改变，比如只是中间插入了一段文字，那么直接替换整个文本节点就有点浪费了。Vue 3 实际上并没有对文本节点做分段更新。为了更好的理解，我们假想一个分段更新的场景，并举例说明。

假设我们原来的文本是 "Hello world!"，现在变成了 "Hello beautiful world!"。直接替换当然没问题，但如果文本很长，只有中间一小部分改变，那么分段更新可能更高效。

（这段代码只是为了演示思路，实际 Vue 3 并没有直接实现这种分段更新。）
```
function updateTextNodeAdvanced(oldText, newText) {
  // 找出新旧文本之间的差异
  const diff = findTextDiff(oldText.textContent, newText);

  if (diff.type === 'replace') {
    oldText.textContent = newText;
  } else if (diff.type === 'insert') {
    // 在指定位置插入文本
    oldText.textContent = newText; // 简化处理，实际会更复杂
  }
}

function findTextDiff(oldText, newText) {
  if (oldText !== newText) {
    return {type: 'replace'};
  }
  return {type: 'none'};
}
```
虽然Vue 3 没有分段更新文本节点，但这个思路在处理其他类型的节点更新时会用到。

第二部分：元素节点的更新

元素节点的更新就复杂多了，因为一个元素节点可以有很多属性、事件监听器，还有子节点。

属性更新

元素节点的属性更新是比较常见的场景。比如，class、style、id 等属性的变化。

Vue 3 使用一种叫做 "diffing" 的技术来比较新旧 VNode（虚拟节点），找出属性的差异，然后只更新那些真正改变的属性。

function patchProps(el, oldProps, newProps) {
  if (oldProps === newProps) {
    return;
  }

  oldProps = oldProps || {};
  newProps = newProps || {};

  // 移除旧的属性
  for (const key in oldProps) {
    if (!(key in newProps)) {
      el.removeAttribute(key);
    }
  }

  // 更新新的属性
  for (const key in newProps) {
    if (oldProps[key] !== newProps[key]) {
      el.setAttribute(key, newProps[key]);
    }
  }
}

这个 patchProps 函数会比较新旧属性对象，然后只更新那些不同的属性。

事件监听器更新

事件监听器的更新也需要特别处理。Vue 3 会维护一个事件监听器的缓存，避免重复注册事件监听器。

function patchEventHandlers(el, oldVNode, newVNode) {
  const oldListeners = oldVNode.props && oldVNode.props.on;
  const newListeners = newVNode.props && newVNode.props.on;

  if (oldListeners === newListeners) {
    return;
  }

  if (oldListeners) {
    for (const eventName in oldListeners) {
      if (!(eventName in newListeners)) {
        // 移除旧的事件监听器
        el.removeEventListener(eventName, oldListeners[eventName]);
      }
    }
  }

  if (newListeners) {
    for (const eventName in newListeners) {
      if (oldListeners === null || !(eventName in oldListeners)) {
        // 添加新的事件监听器
        el.addEventListener(eventName, newListeners[eventName]);
      } else if (oldListeners[eventName] !== newListeners[eventName]) {
          // 更新事件监听器 (如果回调函数改变了)
          el.removeEventListener(eventName, oldListeners[eventName]);
          el.addEventListener(eventName, newListeners[eventName]);
      }
    }
  }
}

这个 patchEventHandlers 函数会比较新旧事件监听器对象，然后只添加、移除或更新那些不同的事件监听器。

子节点更新

子节点更新是元素节点更新中最复杂的部分。Vue 3 使用多种算法来优化子节点更新，包括：

简单 Diff 算法：如果新旧子节点都是简单的文本节点或元素节点，可以直接进行比较和更新。
Keyed Diff 算法：如果子节点都有唯一的 key 属性，可以使用 Keyed Diff 算法来更高效地更新子节点。 Keyed Diff 算法可以识别出哪些节点是新增的，哪些节点是删除的，哪些节点是移动的，从而避免不必要的 DOM 操作。
双端 Diff 算法: Vue 3 采用了双端 Diff 算法，可以同时从新旧子节点的两端进行比较，从而进一步提升更新效率。

下面是一个简化的 Keyed Diff 算法的示例：

function patchChildren(oldChildren, newChildren, container) {
  let oldStartIdx = 0;
  let newStartIdx = 0;
  let oldEndIdx = oldChildren.length - 1;
  let newEndIdx = newChildren.length - 1;

  let oldStartVNode = oldChildren[oldStartIdx];
  let newStartVNode = newChildren[newStartIdx];
  let oldEndVNode = oldChildren[oldEndIdx];
  let newEndVNode = newChildren[newEndIdx];

  while (oldStartIdx <= oldEndIdx && newStartIdx <= newEndIdx) {
    if (!oldStartVNode) {
      oldStartVNode = oldChildren[++oldStartIdx];
    } else if (!oldEndVNode) {
      oldEndVNode = oldChildren[--oldEndIdx];
    } else if (isSameVNodeType(oldStartVNode, newStartVNode)) {
      // 头头比较
      patchVNode(oldStartVNode, newStartVNode);
      oldStartVNode = oldChildren[++oldStartIdx];
      newStartVNode = newChildren[++newStartIdx];
    } else if (isSameVNodeType(oldEndVNode, newEndVNode)) {
      // 尾尾比较
      patchVNode(oldEndVNode, newEndVNode);
      oldEndVNode = oldChildren[--oldEndIdx];
      newEndVNode = newChildren[--newEndIdx];
    } else if (isSameVNodeType(oldStartVNode, newEndVNode)) {
      // 头尾比较
      patchVNode(oldStartVNode, newEndVNode);
      // 将 oldStartVNode 移动到 oldEndVNode 后面
      container.insertBefore(oldStartVNode.el, oldEndVNode.el.nextSibling);
      oldStartVNode = oldChildren[++oldStartIdx];
      newEndVNode = newChildren[--newEndIdx];
    } else if (isSameVNodeType(oldEndVNode, newStartVNode)) {
      // 尾头比较
      patchVNode(oldEndVNode, newStartVNode);
      // 将 oldEndVNode 移动到 oldStartVNode 前面
      container.insertBefore(oldEndVNode.el, oldStartVNode.el);
      oldEndVNode = oldChildren[--oldEndIdx];
      newStartVNode = newChildren[++newStartIdx];
    } else {
      // 找不到匹配的节点，创建新节点并插入
      const newIndex = newStartIdx;
      const newVNode = newChildren[newIndex];
      const before = oldChildren[oldStartIdx].el;
      container.insertBefore(createEl(newVNode), before);
      newStartIdx++;
    }
  }

  // 处理新增的节点
  if (oldStartIdx > oldEndIdx) {
    for (let i = newStartIdx; i <= newEndIdx; i++) {
      const newVNode = newChildren[i];
      container.insertBefore(createEl(newVNode), oldChildren[oldStartIdx].el);
    }
  }

  // 处理删除的节点
  if (newStartIdx > newEndIdx) {
    for (let i = oldStartIdx; i <= oldEndIdx; i++) {
      container.removeChild(oldChildren[i].el);
    }
  }
}

function isSameVNodeType(n1, n2) {
  return n1.type === n2.type && n1.key === n2.key;
}

这个 patchChildren 函数使用了双端 Diff 算法，它可以高效地处理各种子节点更新场景。

重点总结：元素节点更新策略

为了更清晰地展示元素节点更新的策略，我们用一个表格来总结一下：

更新类型	具体策略	优点
属性更新	比较新旧属性对象，只更新不同的属性。	避免不必要的 DOM 操作，提升性能。
事件监听器更新	维护事件监听器缓存，避免重复注册事件监听器。	减少内存占用，提升性能。
子节点更新	使用简单 Diff 算法、Keyed Diff 算法和双端 Diff 算法等多种算法来优化子节点更新。	可以高效地处理各种子节点更新场景，避免不必要的 DOM 操作，提升性能。

第三部分：组件节点的更新

组件节点的更新比元素节点的更新还要复杂，因为组件有自己的状态、生命周期钩子函数，以及渲染函数。

组件实例的创建和挂载

当 Vue 3 遇到一个组件节点时，它会首先创建一个组件实例。然后，它会调用组件的 setup 函数，获取组件的状态和渲染函数。最后，它会调用渲染函数，生成组件的 VNode，并将 VNode 挂载到 DOM 上。

function mountComponent(vnode, container) {
  const instance = {
    vnode,
    next: null, // 用于存储更新后的 vnode
    isMounted: false,
    data: null,
    props: vnode.props,
    emit: (event, ...args) => {
      // 触发事件
      const handlerName = `on${event[0].toUpperCase() + event.slice(1)}`;
      const handler = vnode.props[handlerName];
      if (handler) {
        handler(...args);
      }
    },
    update: () => {
      if (!instance.isMounted) {
        // 首次渲染
        const subTree = instance.subTree = instance.render.call(instance.proxy);
        patch(null, subTree, container);
        vnode.el = subTree.el; // 将组件根节点的 DOM 元素保存到 vnode.el 中
        instance.isMounted = true;
      } else {
        // 更新
        const { next, vnode } = instance;
        if (next) {
          next.el = vnode.el;
          updateProps(instance, next.props); // 更新props
          instance.vnode = next;
          instance.next = null;
        }

        const newSubTree = instance.render.call(instance.proxy);
        const oldSubTree = instance.subTree;
        instance.subTree = newSubTree;
        patch(oldSubTree, newSubTree, container);
      }
    }
  };

  // 创建组件的 proxy 对象，用于访问 data 和 props
  instance.proxy = new Proxy(instance, {
    get(target, key) {
      const { data, props } = target;
      if (key in data) {
        return data[key];
      } else if (key in props) {
        return props[key];
      }

      if (key === '$emit') {
        return target.emit;
      }
    },
    set(target, key, value) {
      const { data, props } = target;
      if (key in data) {
        data[key] = value;
        return true;
      } else if (key in props) {
        console.warn(`Attempting to mutate prop "${key}". Props are readonly.`);
        return false;
      }
      return false;
    }
  });
  // data
  instance.data = vnode.type.data ? vnode.type.data() : {};

  // props
  updateProps(instance, vnode.props);

  // render
  instance.render = vnode.type.render;

  // 调用 update 函数进行首次渲染
  instance.update();
}

这个 mountComponent 函数会创建组件实例，并调用 instance.update 来进行首次渲染。

组件状态更新

当组件的状态发生变化时，Vue 3 会调用组件实例的 update 函数，重新渲染组件。

在 update 函数中，Vue 3 会比较新旧 VNode，找出差异，然后只更新那些真正改变的部分。
```
function updateProps(instance, newProps) {
  for (const key in newProps) {
    instance.props[key] = newProps[key];
  }
}
```
updateProps 函数主要负责更新props，从而触发组件的重新渲染。

生命周期钩子函数

在组件更新的过程中，Vue 3 还会调用组件的生命周期钩子函数，比如 beforeUpdate 和 updated。

这些钩子函数允许开发者在组件更新前后执行一些自定义的操作。

// 假设组件定义了 beforeUpdate 和 updated 钩子函数
function updateComponent(instance, newVNode) {
  // 调用 beforeUpdate 钩子函数
  if (instance.beforeUpdate) {
    instance.beforeUpdate();
  }

  // 更新组件的 VNode
  instance.vnode = newVNode;

  // 重新渲染组件
  instance.update();

  // 调用 updated 钩子函数
  if (instance.updated) {
    instance.updated();
  }
}

这个 updateComponent 函数会在组件更新前后调用 beforeUpdate 和 updated 钩子函数。

总结：Vue 3 渲染器的精妙之处

Vue 3 的渲染器通过对不同类型的节点采取精细化的更新策略，实现了高效的 DOM 操作。它使用了多种算法来优化更新过程，包括 diffing 算法、Keyed Diff 算法和双端 Diff 算法。此外，它还维护了事件监听器缓存，避免重复注册事件监听器。

总而言之，Vue 3 的渲染器是一个非常复杂和精妙的系统，它充分利用了各种优化技术，实现了高性能的渲染效果。

最后的忠告：纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行

今天我们只是简单地聊了聊 Vue 3 渲染器的一些核心概念和代码。如果你想真正理解它，还需要自己动手去阅读源码，调试代码，才能真正领会其中的奥妙。

希望今天的讲座对大家有所帮助！谢谢大家！

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