分析 Vue 3 源码中 `Block Tree` (块树) 的概念，以及它如何帮助渲染器在更新时跳过不必要的 VNode 比较。 - 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

早上好，各位观众！今天咱们来聊聊Vue 3源码里一个挺有趣的东西，叫做“Block Tree”——块树。这玩意儿听起来有点高大上，但其实就是Vue 3为了更快地渲染页面，使出的一个“跳格子”的绝招。简单来说，它能让Vue 3在更新页面的时候，像个聪明的孩子，知道哪些地方不用动，直接跳过去，省时省力。

为什么需要Block Tree？

在Vue 2里，每次数据变化，Vue都会进行一次完整的Virtual DOM (VNode) 对比，也就是俗称的 diff 算法。这就像一个勤劳的小蜜蜂，每个花瓣都要检查一遍有没有变化。但是，很多时候页面上大部分内容根本没变啊！这样全量对比效率太低了。

想象一下，你家客厅墙上挂了一幅画，画框颜色没变，画的内容也没变，但是你每次进客厅都要重新检查一遍，是不是有点傻？

Vue 3 的目标就是让这个“检查”变得更聪明。它希望只检查真正可能变化的地方，从而提高渲染性能。Block Tree 就是为了实现这个目标而生的。

什么是Block Tree？

Block Tree，顾名思义，就是把VNode树划分成一个个的“块”（Block）。每个Block代表页面上一个相对独立的、可以稳定更新的区域。这些块之间互相独立，如果一个块的数据没有变化，那么整个块都可以被跳过，不用进行diff。

你可以把Block Tree想象成一块块乐高积木。如果某个积木块没有变化，就不需要拆开再重新拼装了。

Block Tree是怎么划分的？

那么，问题来了，Vue 3 是怎么划分这些Block的呢？主要通过以下方式：

模板中的结构性指令： 比如 v-if、v-for 等。这些指令往往代表了页面上一个独立的区域，而且这些区域的展示与否或者重复次数是动态的。
组件的根节点： 每个组件都有自己的作用域和更新逻辑，所以组件的根节点通常会被作为一个Block的开始。

举个例子，假设我们有以下Vue 3模板：

<template>
  <div>
    <h1>{{ title }}</h1>
    <div v-if="isVisible">
      <p>{{ message }}</p>
    </div>
    <ul>
      <li v-for="item in items" :key="item.id">{{ item.name }}</li>
    </ul>
    <MyComponent :data="componentData" />
  </div>
</template>

在这个例子中，Vue 3 可能会将整个模板划分成以下几个Block：

包含 <h1>{{ title }}</h1> 的Block。
包含 <div v-if="isVisible"> 的Block。
包含 <ul> 和 <li> 的Block。
包含 <MyComponent> 的Block。

Block Tree对渲染的优化

有了Block Tree，Vue 3在更新的时候就可以进行更有针对性的diff：

快速跳过静态Block： 如果某个Block中的数据没有任何变化，那么整个Block就可以直接跳过，不用进行任何diff。
针对性diff动态Block： 对于那些可能发生变化的Block，Vue 3 仍然会进行diff，但是由于Block的范围缩小了，diff的复杂度也降低了。
复用Block： 在某些情况下，即使Block中的数据发生了变化，Vue 3 也可以尝试复用之前的Block。这可以避免创建和销毁大量的VNode，进一步提高性能。

Block Tree 的代码实现 (简化版)

为了更好地理解 Block Tree 的工作原理，我们来看一个简化的代码示例。这个例子省略了很多细节，只关注 Block Tree 的核心概念。

首先，我们定义一个 createBlock 函数，用于创建一个 Block：

function createBlock(type, props, children) {
  return {
    type,
    props,
    children,
    dynamicChildren: null, // 存储动态子节点的数组
    isBlock: true,      // 标记这是一个Block
  };
}

dynamicChildren 属性非常重要。它用来存储当前Block中动态的子节点。只有这些动态节点才需要在更新时进行diff。

接下来，我们定义一个 render 函数，用于渲染 VNode 树。这个函数会递归遍历 VNode 树，并根据 Block Tree 的结构进行优化：

function render(vnode, container) {
  if (vnode.isBlock) {
    // 如果是Block，则直接渲染整个Block
    renderBlock(vnode, container);
  } else if (typeof vnode === 'string') {
    // 文本节点
    container.appendChild(document.createTextNode(vnode));
  } else {
    // 普通VNode，递归渲染
    const el = document.createElement(vnode.type);
    if (vnode.props) {
      for (const key in vnode.props) {
        el.setAttribute(key, vnode.props[key]);
      }
    }
    if (vnode.children) {
      if (Array.isArray(vnode.children)) {
        vnode.children.forEach(child => render(child, el));
      } else {
        render(vnode.children, el);
      }
    }
    container.appendChild(el);
  }
}

renderBlock 函数负责渲染 Block：

function renderBlock(block, container) {
  // 首次渲染时，直接渲染整个Block
  if (!block._el) { // _el用于缓存Block对应的DOM节点
    const el = document.createElement(block.type);
    block._el = el;

    if (block.props) {
      for (const key in block.props) {
        el.setAttribute(key, block.props[key]);
      }
    }

    if (block.children) {
      if (Array.isArray(block.children)) {
        block.children.forEach(child => render(child, el));
      } else {
        render(block.children, el);
      }
    }
    container.appendChild(el);
  } else {
    // 后续更新时，只更新动态节点
    patchBlock(block);
  }
}

patchBlock 函数负责更新 Block 中的动态节点：

function patchBlock(block) {
  if (block.dynamicChildren) {
    block.dynamicChildren.forEach(child => {
      // 假设child是一个VNode，需要根据新的数据更新对应的DOM节点
      // 这里可以根据child的类型进行不同的更新操作
      // 例如，更新文本节点的内容，更新元素的属性等等
      // 这部分代码比较复杂，这里省略了具体的实现
      console.log("需要更新的动态节点:", child);
    });
  }
}

最后，我们来看一个使用 Block Tree 的例子：

// 创建一个Block
const block = createBlock('div', { id: 'my-block' }, [
  '静态文本',
  createBlock('span', { class: 'dynamic-text' }, '动态文本', true), // 标记为动态节点
]);

// 首次渲染
render(block, document.body);

// 模拟数据更新
setTimeout(() => {
  // 更新动态文本节点的内容
  block.dynamicChildren[0].children = '新的动态文本';
  // 触发重新渲染
  render(block, document.body);
}, 2000);

在这个例子中，我们创建了一个包含静态文本和动态文本的Block。首次渲染时，会创建整个Block对应的DOM节点。当数据更新时，patchBlock 函数只会更新动态文本节点的内容，而静态文本节点则会被跳过。

Block Tree 在 Vue 3 源码中的体现

在 Vue 3 源码中，Block Tree 的构建和使用贯穿了整个编译和渲染流程。我们可以通过以下几个关键点来理解 Block Tree 的实现：

编译器 (Compiler)： Vue 3 的编译器会分析模板，识别出结构性指令和组件边界，并生成相应的 Block Tree 信息。这些信息会被存储在 VNode 的 dynamicChildren 属性中。
渲染器 (Renderer)： Vue 3 的渲染器会根据 VNode 的 dynamicChildren 属性来判断哪些节点是动态的，哪些节点是静态的。对于静态节点，渲染器会直接跳过；对于动态节点，渲染器会进行针对性的diff和更新。
Patch 算法： Vue 3 的 Patch 算法会利用 Block Tree 的信息，只更新发生变化的部分。这大大提高了渲染效率。

Block Tree 的优势和局限性

优势：

更高的渲染性能： 通过跳过静态节点，减少了不必要的 VNode 对比，提高了渲染速度。
更小的内存占用： 由于减少了 VNode 的创建和销毁，降低了内存消耗。
更好的用户体验： 更快的渲染速度意味着更流畅的用户体验。

局限性：

更高的学习成本： 理解 Block Tree 的概念需要一定的学习成本。
更复杂的代码： 为了实现 Block Tree，Vue 3 的源码变得更加复杂。
并非所有场景都适用： 对于高度动态的页面，Block Tree 的优化效果可能不明显。

总结

Block Tree 是 Vue 3 为了提高渲染性能而采取的一项重要优化策略。它通过将 VNode 树划分成一个个的 Block，并利用 dynamicChildren 属性来标记动态节点，从而实现了更高效的 diff 和更新。虽然 Block Tree 的概念比较复杂，但是理解它的工作原理可以帮助我们更好地理解 Vue 3 的渲染机制，并编写出更高效的 Vue 应用。

表格总结

特性	Vue 2	Vue 3 (Block Tree)	优势
VNode 对比方式	全量对比	针对性对比 (基于 Block)	减少不必要的对比，提高渲染速度
静态节点处理方式	每次都进行对比	跳过	提高渲染速度，降低内存消耗
动态节点处理方式	每次都进行对比	只对比动态节点	提高渲染速度
模板编译	简单	更复杂，需要分析 Block 结构	为渲染优化提供基础
性能	相对较低	相对较高	更快的渲染速度，更好的用户体验
适用场景	适用于中小型的、动态性不强的应用	适用于各种规模的应用，尤其是在大型应用中	在大型应用中，Block Tree 的优化效果更加明显
学习成本	较低	较高	需要理解 Block Tree 的概念和工作原理

希望今天的讲座能够帮助大家更好地理解 Vue 3 的 Block Tree 概念。如果大家有什么问题，欢迎随时提问！祝大家编程愉快！

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