分析 Vue 3 源码中 `Fragment` (片段) VNode 的实现原理，它如何避免额外 DOM 元素而渲染多个根节点。 - 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

各位观众老爷们，大家好！我是你们的老朋友，今天咱们不聊八卦，来点硬货——Vue 3 的 Fragment。这玩意儿啊，看似不起眼，但却是 Vue 3 能高效渲染多根节点的大功臣。别怕，今天咱就用大白话，把 Fragment 的底裤都扒下来，看看它到底是怎么玩的。

一、什么是 Fragment？为啥需要它？

在 Vue 的世界里，组件必须有一个根节点。这在早期 Vue 版本中是个铁律。但问题来了，有时候我们就是不想加额外的 DOM 元素，比如为了避免不必要的样式干扰，或者只是单纯想渲染多个并列的节点。

如果硬要加个 <div> 包裹，就像下面这样：

<template>
  <div>
    <h1>标题</h1>
    <p>一段文字</p>
  </div>
</template>

这 <div> 纯粹是为 Vue 的规则服务的，它自身并没有意义。想象一下，如果很多组件都这么干，DOM 树就会变得臃肿，性能也会受到影响。

这时候，Fragment 就闪亮登场了。它可以让你在组件中返回多个根节点，而无需添加额外的包裹元素。

<template>
  <template>
    <h1>标题</h1>
    <p>一段文字</p>
  </template>
</template>

看到了吗？外面套了个 <template>，它就相当于 Fragment。在渲染时，Vue 会直接把 <h1> 和 <p> 插入到 DOM 中，而不会创建额外的 <div>。

二、Fragment 在 Vue 3 源码中的真面目

在 Vue 3 的源码中，Fragment 实际上是一个特殊的 VNode 类型。我们先来看看 VNode 的基本结构（简化版）：

interface VNode {
  type: string | Component | typeof Fragment; // VNode 的类型
  props: Data | null;                      // 属性
  children: VNodeChildren;                  // 子节点
  el: any;                                 // 对应的真实 DOM 元素
  shapeFlag: number;                        // 形状标志，用于优化
  // ...其他属性
}

其中，type 属性就是用来标识 VNode 类型的。对于 Fragment 来说，type 就是一个特殊的 Symbol 值：Fragment。

import { Fragment } from './helpers/renderSlot';

// helpers/renderSlot.ts
export const Fragment = Symbol(undefined)

没错，就是一个简单的 Symbol。那 Vue 是怎么识别并处理 Fragment 的呢？这就要深入到 Vue 的渲染流程中了。

三、Fragment 的渲染流程

Vue 3 的渲染流程大致分为以下几个步骤：

创建 VNode: 编译器将模板编译成渲染函数，渲染函数执行后会生成 VNode 树。
Patch: Vue 通过 patch 函数，将 VNode 树与真实 DOM 进行比较，并进行相应的更新操作。

重点就在 patch 函数里。 patch 函数会根据 VNode 的 type 属性，来决定如何处理这个 VNode。当 type 为 Fragment 时，Vue 会采取特殊的处理方式。

我们先来看一下 patch 函数的核心逻辑（简化版）：

function patch(
  n1: VNode | null, // 旧 VNode
  n2: VNode,       // 新 VNode
  container: RendererElement, // 容器，即父 DOM 元素
  anchor: RendererNode | null = null, // 锚点，用于插入元素
  parentComponent: ComponentInternalInstance | null = null,
  parentSuspense: SuspenseBoundary | null = null,
  isSVG: boolean = false,
  optimized: boolean = false,
  internals: RendererInternals<RendererNode, RendererElement>,
) {
  const { type, shapeFlag } = n2;

  switch (type) {
    case Fragment:
      processFragment(
        n1,
        n2,
        container,
        anchor,
        parentComponent,
        parentSuspense,
        isSVG,
        optimized,
        internals
      );
      break;
    // ...其他类型的处理
  }
}

可以看到，当 type 为 Fragment 时，会调用 processFragment 函数。

四、processFragment 函数的秘密

processFragment 函数才是 Fragment 渲染的核心。它的主要作用就是：

递归 patch 子节点: 遍历 Fragment 的 children，对每个子节点都调用 patch 函数进行处理。
不创建额外的 DOM 元素: processFragment 函数本身不会创建任何 DOM 元素，它只是将 Fragment 的子节点插入到容器中。

我们来看一下 processFragment 函数的源码（简化版）：

function processFragment(
  n1: VNode | null,
  n2: VNode,
  container: RendererElement,
  anchor: RendererNode | null,
  parentComponent: ComponentInternalInstance | null,
  parentSuspense: SuspenseBoundary | null,
  isSVG: boolean,
  optimized: boolean,
  internals: RendererInternals<RendererNode, RendererElement>
) {
  const { patch, nextSibling, move, unmount } = internals;

  let { children: c2 } = n2;
  const { slotScopeId } = n2;

  if (!__DEV__ && optimized && shapeFlag & ShapeFlags.STABLE_CHILDREN) {
    // ...省略优化相关的代码
  } else {
    c2 = (c2 as VNodeArrayChildren).slice();
    for (let i = 0; i < c2.length; i++) {
      const child = (c2[i] = optimized
        ? cloneIfMounted(c2[i] as VNode)
        : normalizeVNode(c2[i]));
      patch(
        n1 ? (n1.children as VNode[])[i] : null,
        child,
        container,
        anchor,
        parentComponent,
        parentSuspense,
        isSVG,
        optimized,
        internals
      );
    }
  }

  // ...省略更新和卸载相关的代码
}

可以看到，processFragment 函数的核心就是一个循环，遍历 Fragment 的 children，然后对每个 child 调用 patch 函数。注意，这里并没有创建任何额外的 DOM 元素。

五、一个简单的例子

为了更好地理解 Fragment 的渲染过程，我们来看一个简单的例子：

<template>
  <template>
    <h1>标题</h1>
    <p>一段文字</p>
  </template>
</template>

当 Vue 渲染这个组件时，会生成一个 Fragment 的 VNode：

const fragmentVNode: VNode = {
  type: Fragment,
  props: null,
  children: [
    {
      type: 'h1',
      props: null,
      children: '标题',
      el: null,
      shapeFlag: ShapeFlags.ELEMENT | ShapeFlags.TEXT_CHILDREN,
    },
    {
      type: 'p',
      props: null,
      children: '一段文字',
      el: null,
      shapeFlag: ShapeFlags.ELEMENT | ShapeFlags.TEXT_CHILDREN,
    },
  ],
  el: null,
  shapeFlag: ShapeFlags.FRAGMENT,
};

然后，patch 函数会调用 processFragment 函数来处理这个 Fragment VNode。 processFragment 函数会遍历 children 数组，对 <h1> 和 <p> 的 VNode 分别调用 patch 函数。最终，<h1> 和 <p> 元素会被直接插入到容器中，而不会创建额外的 Fragment 元素。

六、Fragment 的优势和应用场景

Fragment 的优势很明显：

避免额外的 DOM 元素: 减少 DOM 树的深度，提高渲染性能。
避免样式干扰: 防止额外的 DOM 元素影响组件的样式。
更清晰的模板结构: 使模板结构更简洁，更易于维护。

Fragment 的应用场景也很广泛：

渲染多个根节点: 这是 Fragment 最基本的应用场景。
条件渲染: 可以使用 v-if 和 v-else 来控制 Fragment 的显示和隐藏。

<template>
  <template v-if="show">
    <h1>标题</h1>
    <p>一段文字</p>
  </template>
  <template v-else>
    <p>没有内容</p>
  </template>
</template>

列表渲染: 可以使用 v-for 来渲染 Fragment 中的列表。

<template>
  <template v-for="item in items" :key="item.id">
    <li>{{ item.name }}</li>
    <hr>
  </template>
</template>

七、总结

Fragment 是 Vue 3 中一个非常重要的特性，它允许组件返回多个根节点，而无需添加额外的包裹元素。 Fragment 的实现原理很简单，它实际上是一个特殊的 VNode 类型，在渲染时会被特殊处理，不会创建额外的 DOM 元素。

总的来说，Fragment 通过 Symbol(undefined) 定义一个特殊 VNode 类型，并在 patch 过程中通过 processFragment 特殊处理其子节点，避免了不必要的DOM包裹，优化了渲染性能，提升了模板结构的清晰度。理解Fragment的实现，对于深入理解Vue3的渲染机制至关重要。

希望通过今天的讲解，大家对 Vue 3 的 Fragment 有了更深入的了解。下次再遇到类似的问题，就可以自信地说： “这玩意儿我知道， Fragment 嘛，小菜一碟！”

感谢各位的观看，下次再见！

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