解释 Vue 3 渲染器中 `patchFlags` (补丁标志) 的精确作用和类型，以及它们如何指示渲染器进行“靶向更新”以避免全量 Diff。

同学们，晚上好！很高兴和大家聊聊 Vue 3 渲染器中一个非常核心的概念：patchFlags。咱们今天就来扒一扒它的底裤，看看它到底是个什么玩意儿，又是如何帮助 Vue 3 实现高性能更新的。

1. 什么是 patchFlags？

简单来说，patchFlags 就是 Vue 3 渲染器用来标记一个 VNode（虚拟节点）在更新过程中需要进行的特定操作的 "小旗帜"。它们是一些预定义的整数常量，每一个常量代表一种特定的更新类型。通过这些标志，渲染器可以精确地知道需要更新 VNode 的哪些部分，从而避免对整个 VNode 树进行无差别地比较（Diff），实现 "靶向更新"。

想象一下，你家装修，本来只是想换个灯泡，结果装修队把整个房子都拆了重装一遍，这效率得多低啊！patchFlags 的作用，就是让 Vue 3 的渲染器像个经验丰富的装修师傅，知道哪里坏了修哪里，而不是动不动就大动干戈。

2. patchFlags 的类型

patchFlags 是一组预定义的整数常量，定义在 Vue 源码中。咱们来看看一些常见的 patchFlags 及其含义：

`patchFlag` 常量	含义	示例
`TEXT`	动态文本节点。只有文本内容会改变。	`<p>{{ message }}</p>` 当 `message` 发生变化时，只有 `<p>` 标签内的文本内容会被更新。
`CLASS`	动态 class 绑定。只有元素的 `class` 属性会改变。	`<div :class="dynamicClass"></div>` 当 `dynamicClass` 发生变化时，只有 `<div>` 标签的 `class` 属性会被更新。
`STYLE`	动态 style 绑定。只有元素的 `style` 属性会改变。	`<div :style="dynamicStyle"></div>` 当 `dynamicStyle` 发生变化时，只有 `<div>` 标签的 `style` 属性会被更新。
`PROPS`	除了 `class`、`style` 之外的动态属性。元素的其他属性会改变。	`<input :value="dynamicValue">` 当 `dynamicValue` 发生变化时，只有 `<input>` 标签的 `value` 属性会被更新。 `<img :src="dynamicSrc">` 当 `dynamicSrc` 发生变化时，只有 `<img>` 标签的 `src` 属性会被更新。
`FULL_PROPS`	带有 key 的属性，需要完整 diff。通常用于处理 key 可能会发生变化的场景，例如 `v-bind="{...obj}"`。	`<div :id="dynamicId" :class="dynamicClass" :style="dynamicStyle" :data-custom="dynamicData"></div>` 如果这个元素的所有属性都可能是动态的，并且需要进行完整的 diff 比较，那么就会使用 `FULL_PROPS`。这种情况通常出现在使用 `v-bind="{...obj}"` 时，因为我们无法预知 `obj` 里面的哪些属性会发生变化。
`HYDRATE_EVENTS`	带有事件监听器，需要在服务端渲染 (SSR) 激活期间进行 hydration。	`<button @click="handleClick">Click Me</button>` 当组件在服务端渲染后，客户端需要激活这些事件监听器，这个标志会告诉渲染器需要在激活期间处理这些事件。
`STABLE_FRAGMENT`	子节点顺序永远不会改变的 Fragment。	`<template v-for="item in list" :key="item.id"> <span>{{ item.name }}</span> </template>` 如果 `list` 中的项目顺序不会改变，那么这个 Fragment 就可以标记为 `STABLE_FRAGMENT`，渲染器可以跳过对子节点的顺序比较。
`KEYED_FRAGMENT`	带有 key 的 Fragment 或列表。通常用于 `v-for` 循环，并且每个节点都有唯一的 key。	`<template v-for="item in list" :key="item.id"> <span>{{ item.name }}</span> </template>` 使用 `KEYED_FRAGMENT` 可以让渲染器更高效地更新列表，因为它可以根据 key 来判断哪些节点需要更新、移动或删除。
`UNKEYED_FRAGMENT`	没有 key 的 Fragment 或列表。通常用于简单的 `v-for` 循环，或者列表中的节点没有唯一的标识符。	`<template v-for="item in list"> <span>{{ item.name }}</span> </template>` 如果没有 key，渲染器需要进行更复杂的比较来确定如何更新列表。
`NEED_PATCH`	需要进行 Diff 比较的节点。通常用于动态组件或插槽内容。	`<component :is="dynamicComponent"></component>` 当 `dynamicComponent` 发生变化时，渲染器需要对这个动态组件进行 Diff 比较，以确定如何更新它。
`DYNAMIC_SLOTS`	动态插槽。当插槽内容发生变化时，需要更新。	`<MyComponent> <template #default> {{ dynamicSlotContent }} </template> </MyComponent>` 当 `dynamicSlotContent` 发生变化时，渲染器需要更新这个插槽的内容。
`DEV_ROOT_FRAGMENT`	仅用于开发环境的 Fragment，用于包裹根组件。方便在开发工具中调试。	通常在开发模式下，Vue 会将根组件包裹在一个 Fragment 中，并使用 `DEV_ROOT_FRAGMENT` 标记它。这样可以在 Vue Devtools 中更方便地查看和调试根组件。
`TELEPORT`	teleport 组件需要特殊处理。	`<teleport to="#app"> <div>This will be teleported to #app</div> </teleport>`
`SUSPENSE`	suspense 组件需要特殊处理。	`<Suspense> <template #default> <AsyncComponent /> </template> <template #fallback> Loading... </template> </Suspense>`

3. patchFlags 如何指示“靶向更新”？

当 Vue 3 渲染器在更新 VNode 时，它会首先检查新旧 VNode 是否是相同类型的节点（例如，都是 div 元素）。如果是，那么渲染器会检查新旧 VNode 的 patchFlags。如果 patchFlags 存在，渲染器就会根据这些标志来执行特定的更新操作。

举个例子，假设我们有以下模板：

<template>
  <div :class="dynamicClass" :style="dynamicStyle">
    {{ message }}
  </div>
</template>

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

const dynamicClass = ref('red');
const dynamicStyle = ref({ color: 'white' });
const message = ref('Hello, Vue 3!');
</script>

在这个例子中，当组件第一次渲染时，Vue 3 会为 <div> 元素创建一个 VNode，并为其设置 patchFlags。 patchFlags 的值会是 CLASS | STYLE | TEXT (实际上是这些标志对应的整数值的按位或的结果)。这意味着这个 VNode 的 class、style 和文本内容是动态的。

现在，假设我们修改了 message 的值：

message.value = 'Hello, World!';

当 Vue 3 重新渲染组件时，它会发现新旧 VNode 是相同类型的节点 (都是 <div> 元素)。然后，它会检查 patchFlags，发现它包含了 TEXT 标志。因此，渲染器只会更新 <div> 元素的文本内容，而不会触及 class 和 style 属性。这就是 "靶向更新" 的一个例子。

4. 源码解析：patchFlags 的使用

为了更好地理解 patchFlags 的作用，我们来看一下 Vue 3 渲染器中的一些关键代码片段（简化版）：

// packages/runtime-core/src/renderer.ts

function patch(n1, n2, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized) {
  // ... (省略其他代码)

  const { type, props, shapeFlag, patchFlag, children } = n2;

  switch (type) {
    // ... (省略其他节点类型)
    default:
      if (shapeFlag & ShapeFlags.ELEMENT) {
        processElement(n1, n2, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized);
      }
  }
}

function processElement(n1, n2, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized) {
  if (!n1) {
    mountElement(n2, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized);
  } else {
    patchElement(n1, n2, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized);
  }
}

function patchElement(n1, n2, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized) {
  const el = (n2.el = n1.el!); // 获取旧节点的真实 DOM 元素

  const oldProps = n1.props || {};
  const newProps = n2.props || {};

  const { patchFlag } = n2;

  if (patchFlag) {
    if (patchFlag & PatchFlags.CLASS) {
      // 只更新 class
      patchClass(el, oldProps, newProps);
    }

    if (patchFlag & PatchFlags.STYLE) {
      // 只更新 style
      patchStyle(el, oldProps, newProps);
    }

    if (patchFlag & PatchFlags.PROPS) {
      // 只更新属性
      patchProps(el, oldProps, newProps, n2);
    }

    // ... (省略其他 patchFlag 的处理)
  } else {
    // 没有 patchFlag，进行完整 diff
    patchProps(el, oldProps, newProps, n2);
    patchChildren(n1, n2, el, null, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized);
  }

  patchChildren(n1, n2, el, null, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized);
}

这段代码展示了 patchFlags 如何在 patchElement 函数中发挥作用。如果 patchFlag 存在，渲染器会根据标志位来执行特定的更新函数，例如 patchClass、patchStyle 和 patchProps。如果 patchFlag 不存在，渲染器会执行完整的属性 diff 和子节点 diff。

5. 编译器的功劳

patchFlags 的生成主要依赖于 Vue 3 的编译器。编译器在编译模板时，会对模板进行静态分析，找出哪些部分是静态的，哪些部分是动态的，并为动态部分生成相应的 patchFlags。

例如，对于以下模板：

<template>
  <div>
    <p :class="dynamicClass">{{ message }}</p>
  </div>
</template>

编译器会分析出 <p> 元素的 class 属性和文本内容是动态的，因此会为 <p> 元素生成一个 VNode，并设置 patchFlags 为 CLASS | TEXT。

6. patchFlags 的优势

使用 patchFlags 带来的优势是显而易见的：

性能提升： 通过 "靶向更新"，避免了对整个 VNode 树进行无差别地比较，大大减少了需要执行的 DOM 操作，从而提高了渲染性能。
更细粒度的控制： 开发者可以通过 patchFlags 来控制更新的粒度，例如，可以选择只更新某个属性，或者只更新某个节点的文本内容。
更高效的内存利用： 由于减少了需要比较的节点数量，因此可以更高效地利用内存。

7. 最佳实践

虽然 patchFlags 是由编译器自动生成的，但我们仍然可以通过一些最佳实践来帮助编译器生成更精确的 patchFlags，从而进一步提高性能：

尽量使用静态内容： 尽量将模板中的静态内容提取出来，避免将它们与动态内容混合在一起。例如，可以将静态的 class 属性写在模板中，而不是通过 :class 绑定。
使用 key 属性： 在使用 v-for 循环时，一定要为每个节点提供唯一的 key 属性。这样可以帮助渲染器更高效地更新列表。
避免不必要的动态绑定： 尽量避免对静态属性进行动态绑定。例如，如果一个属性的值永远不会改变，那么就不要使用 :attr 绑定。
理解 v-memo: v-memo 指令可以用来缓存一部分模板，避免不必要的重新渲染。它可以接受一个数组作为参数，只有当数组中的值发生变化时，才会重新渲染这部分模板。

8. 总结

patchFlags 是 Vue 3 渲染器中一个非常重要的概念。它通过标记 VNode 的动态部分，实现了 "靶向更新"，从而大大提高了渲染性能。理解 patchFlags 的作用，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 代码。

希望今天的讲座能帮助大家更好地理解 patchFlags。记住，深入理解底层原理，才能更好地驾驭框架！以后遇到性能问题，可以回头看看，说不定会有新的启发！

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