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深入分析 Vue 3 渲染器中 `renderer.mountComponent` 和 `renderer.patch` 的完整执行流程，它们如何协同完成组件的首次渲染和更新？

各位听众，晚上好！今天我们来聊聊 Vue 3 渲染器的核心部分：mountComponent 和 patch。这两个家伙，一个负责组件的初次登场，一个负责组件的日常维护，堪称 Vue 3 的黄金搭档。咱们用大白话+代码，把他们的工作流程扒个精光，保证让大家听完之后，以后再看到 Vue 组件更新，心里门儿清。

一、组件初次登场：mountComponent 的华丽开幕

想象一下，你是一位舞台导演，mountComponent 就是你手里的剧本，它负责把组件这个“演员”第一次搬上舞台。这个过程可不简单，涉及到一系列初始化工作。

  1. 创建组件实例（The Setup）

    首先，我们要创建一个组件实例，这就像给演员化妆、穿戏服。mountComponent 首先会调用 createComponentInstance，这个函数会创建一个包含各种属性的组件实例对象，比如 vnode (虚拟节点)、type (组件选项)、props、slots 等等。

    // 简化版 createComponentInstance
function createComponentInstance(vnode, parent) {
 const type = vnode.type;
 const instance = {
   vnode,
   type,
   parent,
   isMounted: false,
   props: {},
   slots: {},
   provides: parent ? parent.provides : Object.create(null), // 继承父组件的 provides
   // ... 还有很多属性
 };
 return instance;
}

  2. 设置组件实例（Setting the Stage）

    接下来，我们需要设置这个实例，包括处理 props、slots，并执行 setup 函数。setup 函数是组件的灵魂所在，它定义了组件的状态、计算属性、方法等等。mountComponent 会调用 setupComponent 函数来完成这些工作。

    function setupComponent(instance) {
 const { props, children } = instance.vnode;

 // 初始化 props
 initProps(instance, props);

 // 初始化 slots
 initSlots(instance, children);

 // 执行 setup 函数
 const setupResult = instance.type.setup(instance.props, {
   emit: (event, ...args) => {
     // 处理 emit 事件
   },
   attrs: instance.attrs,
   slots: instance.slots,
   expose: (exposed) => {
     instance.exposed = exposed || {};
   },
 });

 // 处理 setup 返回值
 handleSetupResult(instance, setupResult);
}

    handleSetupResult 函数负责处理 setup 函数的返回值。如果 setup 返回一个函数，那么这个函数会被认为是渲染函数；如果返回一个对象，那么这个对象会被合并到组件实例的上下文中，可以在模板中直接访问。

    function handleSetupResult(instance, setupResult) {
 if (typeof setupResult === 'function') {
   // setup 返回的是渲染函数
   instance.render = setupResult;
 } else if (typeof setupResult === 'object') {
   // setup 返回的是对象
   instance.setupState = setupResult;
 }
 finishComponentSetup(instance);
}

function finishComponentSetup(instance){
   if (!instance.render) {
       // 如果没有提供 render 函数，则使用模板编译生成的 render 函数
       if (!instance.type.render && instance.template) {
           // 编译模板
           instance.render = compile(instance.template);
       }
   }
}

  3. 渲染组件（Lights, Camera, Action!）

    万事俱备，只欠东风。现在，我们可以开始渲染组件了。mountComponent 会调用 render 函数，将组件的状态转化为 VNode。

    function mountComponent(initialVNode, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized) {
   const instance = (initialVNode.component = createComponentInstance(initialVNode, parentComponent));

   setupComponent(instance);

   setupRenderEffect(instance, initialVNode, container, anchor, parentSuspense, isSVG, optimized);
}

function setupRenderEffect(instance, initialVNode, container, anchor, parentSuspense, isSVG, optimized) {
 const componentUpdateFn = () => {
   if (!instance.isMounted) {
     // 初次渲染
     const { bm, m, parent } = instance;

     // beforeMount 钩子
     if (bm) {
       invokeArrayFns(bm);
     }

     const subTree = (instance.subTree = instance.render.call(instance.proxy, instance.proxy));

     // 递归 mount subtree
     patch(
       null,
       subTree,
       container,
       anchor,
       instance,
       parentSuspense,
       isSVG,
       optimized
     );

     // mounted 钩子
     if (m) {
       queuePostRenderEffect(m, parentSuspense);
     }

     instance.isMounted = true;
   } else {
     // 更新
     // ... (更新逻辑，后面会讲到)
   }
 };

 // 创建响应式 effect
 const effect = new ReactiveEffect(componentUpdateFn, () => queueJob(update));

 const update = (instance.update = effect.run.bind(effect));

 update();
}

    这里用到了一个关键函数 patch，它负责将 VNode 渲染成真实的 DOM 元素。注意，第一次渲染时，patch 函数的第一个参数是 null，表示这是一个新的 VNode，需要创建一个新的 DOM 元素。我们稍后会详细讲解 patch 函数。

  4. BeforeMount and Mounted Hooks
    beforeMount 钩子会在组件挂载之前被调用,而mounted钩子会在组件挂载到DOM后调用。

二、组件日常维护：patch 的精细化操作

组件一旦登上舞台，就需要不断地更新和维护。patch 函数就是负责完成这项工作的“舞台监督”。它的职责是比较新旧 VNode，找出差异，并更新 DOM 元素，以保持组件状态与视图的一致。

  1. patch 函数的整体流程

    patch 函数接收五个参数：

    • n1: 旧的 VNode (如果是首次渲染，则为 null)
    • n2: 新的 VNode
    • container: 容器元素
    • anchor: 锚点元素 (用于指定插入位置)
    • parentComponent: 父组件实例

    patch 函数会根据 VNode 的类型，执行不同的操作。大致可以分为以下几种情况：

    • VNode 类型不同: 直接替换整个节点。
    • VNode 类型相同:
      • 如果是组件：更新组件实例。
      • 如果是元素：更新元素的属性、事件、子节点等。
      • 如果是文本节点：更新文本内容。
    function patch(n1, n2, container, anchor = null, parentComponent = null, parentSuspense = null, isSVG = false, optimized = false) {
 // 处理不同类型的 VNode
 const { type, shapeFlag } = n2;

 switch (type) {
   case Text:
     processText(n1, n2, container, anchor);
     break;
   case Comment:
     processCommentNode(n1, n2, container, anchor);
     break;
   case Static:
     // ... (处理静态节点)
     break;
   case Fragment:
     processFragment(n1, n2, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized);
     break;
   default:
     if (shapeFlag & ShapeFlags.ELEMENT) {
       processElement(n1, n2, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized);
     } else if (shapeFlag & ShapeFlags.COMPONENT) {
       processComponent(n1, n2, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized);
     }
 }
}

  2. 更新元素：processElement 的精打细算

    如果 VNode 是一个元素，patch 函数会调用 processElement 来处理。processElement 会区分首次渲染和更新两种情况。

    • 首次渲染: 创建 DOM 元素，设置属性、事件，并挂载子节点。

    • 更新: 比较新旧 VNode 的属性、事件、子节点，找出差异并更新。

    function processElement(n1, n2, container, anchor = null, parentComponent = null, parentSuspense = null, isSVG = false, optimized = false) {
 if (!n1) {
   // 首次渲染
   mountElement(n2, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized);
 } else {
   // 更新
   patchElement(n1, n2, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized);
 }
}

function mountElement(vnode, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized) {
 const { type, props, children, shapeFlag } = vnode;

 // 创建 DOM 元素
 const el = (vnode.el = hostCreateElement(type, isSVG));

 // 设置属性
 if (props) {
   for (const key in props) {
     hostPatchProp(el, key, null, props[key], isSVG);
   }
 }

 // 挂载子节点
 if (shapeFlag & ShapeFlags.TEXT_CHILDREN) {
   hostSetElementText(el, children);
 } else if (shapeFlag & ShapeFlags.ARRAY_CHILDREN) {
   mountChildren(children, el, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized);
 }

 // 插入到容器中
 hostInsert(el, container, anchor);
}

function patchElement(n1, n2, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized) {
 const el = (n2.el = n1.el); // 复用旧的 DOM 元素

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

 // 更新属性
 patchProps(el, newProps, oldProps, isSVG);

 // 更新子节点
 patchChildren(n1, n2, el, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized);
}

    patchProps 函数会比较新旧属性，添加、删除或更新属性。patchChildren 函数则会比较新旧子节点，执行相应的操作，包括添加、删除、移动、更新子节点。

  3. 更新子节点：patchChildren 的乾坤大挪移

    patchChildren 函数是整个 patch 过程中最复杂的部分之一。它需要比较新旧子节点列表，并根据差异进行相应的操作。Vue 3 使用了一种叫做“双端 Diff 算法”来优化子节点的更新过程。

    patchChildren 函数会根据新旧子节点列表的类型，执行不同的逻辑。

    • 旧节点是文本，新节点是数组: 清空旧文本节点，然后挂载新节点。

    • 旧节点是数组，新节点是文本: 移除旧节点，然后设置新文本节点。

    • 旧节点是数组，新节点是数组: 使用双端 Diff 算法进行比较和更新。

    双端 Diff 算法的核心思想是从新旧子节点列表的两端开始比较，尽可能地复用已有的节点，并减少不必要的 DOM 操作。

    function patchChildren(n1, n2, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized) {
 const c1 = n1.children;
 const c2 = n2.children;

 const prevShapeFlag = n1.shapeFlag;
 const shapeFlag = n2.shapeFlag;

 if (shapeFlag & ShapeFlags.TEXT_CHILDREN) {
   // 新节点是文本
   if (prevShapeFlag & ShapeFlags.ARRAY_CHILDREN) {
     // 旧节点是数组，移除旧节点
     unmountChildren(c1, parentComponent, parentSuspense);
   }
   hostSetElementText(container, c2);
 } else {
   // 新节点是数组或空
   if (prevShapeFlag & ShapeFlags.ARRAY_CHILDREN) {
     // 旧节点是数组
     if (shapeFlag & ShapeFlags.ARRAY_CHILDREN) {
       // 新旧节点都是数组，使用双端 Diff 算法
       patchKeyedChildren(c1, c2, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized);
     } else {
       // 新节点是空，移除旧节点
       unmountChildren(c1, parentComponent, parentSuspense);
     }
   } else {
     // 旧节点是文本或空
     if (prevShapeFlag & ShapeFlags.TEXT_CHILDREN) {
       // 移除旧文本
       hostSetElementText(container, '');
     }
     if (shapeFlag & ShapeFlags.ARRAY_CHILDREN) {
       // 挂载新节点
       mountChildren(c2, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized);
     }
   }
 }
}

    双端 Diff 算法的细节比较复杂，这里就不展开讲解了，大家可以自行查阅相关资料。

  4. 更新组件：processComponent 的幕后调度

    如果 VNode 是一个组件，patch 函数会调用 processComponent 来处理。processComponent 也会区分首次渲染和更新两种情况。

    • 首次渲染: 调用 mountComponent 创建组件实例并挂载。

    • 更新: 调用 updateComponent 更新组件实例。

    function processComponent(n1, n2, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized) {
 if (!n1) {
   // 首次渲染
   mountComponent(n2, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized);
 } else {
   // 更新
   updateComponent(n1, n2);
 }
}

    updateComponent 函数会比较新旧 VNode 的 props、slots 等，并更新组件实例。如果需要重新渲染组件，则会调用 patch 函数更新组件的子树。

    function updateComponent(n1, n2) {
 const instance = (n2.component = n1.component);
 const { props } = instance;

 // 判断是否需要更新
 if (hasPropsChanged(n1, n2)) {
   // 更新 props
   const nextProps = n2.props || {};
   const oldProps = n1.props || {};
   patchProps(instance, nextProps, oldProps);

   // 触发 beforeUpdate 钩子
   if (instance.bu) {
     invokeArrayFns(instance.bu);
   }

   // 更新组件实例
   instance.update();

   // 触发 updated 钩子
   if (instance.u) {
     queuePostRenderEffect(instance.u, parentSuspense);
   }
 } else {
   // 不需要更新，直接复用旧的组件实例
   n2.el = n1.el;
   n2.component = n1.component;
 }
}

    hasPropsChanged 函数用于判断 props 是否发生了变化。如果 props 发生了变化，就需要重新渲染组件。

三、mountComponent 和 patch 的协作关系

现在，我们来总结一下 mountComponent 和 patch 的协作关系。

函数 职责 执行时机
mountComponent 负责组件的首次渲染。创建组件实例，设置 props、slots，执行 setup 函数，生成 VNode，然后调用 patch 函数将 VNode 渲染成真实的 DOM 元素。 组件首次渲染时。
patch 负责比较新旧 VNode，找出差异，并更新 DOM 元素。根据 VNode 的类型，执行不同的操作，包括创建、删除、移动、更新 DOM 元素。如果 VNode 是一个组件，则调用 mountComponent 或 updateComponent 来处理。 组件首次渲染时，以及组件更新时。mountComponent 初次渲染组件时会调用 patch，后续组件更新时，patch 会递归调用自身，直到所有 VNode 都被处理完毕。

总的来说，mountComponent 是组件的“出生证明”，patch 是组件的“体检报告”。mountComponent 负责组件的首次亮相，patch 负责组件的日常维护。两者协同工作，保证了 Vue 组件能够高效、稳定地运行。

四、总结

好了，今天关于 Vue 3 渲染器中 mountComponent 和 patch 的讲解就到这里。希望大家通过今天的学习，对 Vue 3 的渲染机制有了更深入的了解。记住，理解了这些核心概念，以后再遇到 Vue 组件更新的问题，就能更加得心应手了。

感谢大家的聆听！下课！

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