解释 Vue 3 源码中 `Custom Renderer` (自定义渲染器) 的设计模式和源码入口点，它如何允许 Vue 在非浏览器环境渲染？

各位朋友，晚上好！我是老码农，今晚咱们聊聊 Vue 3 源码里的一个非常酷炫的东东——Custom Renderer（自定义渲染器）。这玩意儿厉害了，它让 Vue 不仅仅能在浏览器里蹦跶，还能跑到各种奇奇怪怪的环境里玩耍，比如小程序、原生应用，甚至命令行界面。

咱们今天的议程是：

1. 啥是渲染器？为啥要有自定义渲染器？ (先打个底，明白基本概念)
2. Vue 3 里的 Custom Renderer 设计模式： (深入剖析 Vue 3 是怎么实现的)
3. 源码入口点：createRenderer 和相关 API： (直捣黄龙，看看关键代码)
4. 实战演练：搞一个简单的自定义渲染器： (光说不练假把式，咱们撸起袖子干)
5. 自定义渲染器的应用场景和优缺点： (总结一下，啥时候用它，啥时候别碰它)

好，废话不多说，咱们开始！

1. 啥是渲染器？为啥要有自定义渲染器？

要理解自定义渲染器，首先得明白“渲染器”是干啥的。简单来说，渲染器就是把 Vue 的虚拟 DOM（Virtual DOM） 转换成用户界面（UI）的东西。

在浏览器里，默认的渲染器会把 Virtual DOM 变成真实的 DOM 元素，然后塞到网页里，让用户看到漂亮的界面。这个过程就像个翻译官，把 Vue 写的代码“翻译”成浏览器看得懂的语言。

那为啥要有自定义渲染器呢？因为默认的渲染器只能在浏览器里用啊！如果想让 Vue 在其他环境里显示界面，就得有个能“翻译”成那个环境语言的“翻译官”。

举个例子：

• 小程序： 小程序不是浏览器，它有自己的一套组件和渲染机制。所以，需要一个自定义渲染器，把 Virtual DOM 转换成小程序对应的组件。
• 原生应用 (React Native, Weex)： 这些框架也有一套自己的组件和渲染机制，同样需要自定义渲染器。
• 命令行界面 (CLI)： 你没看错，Vue 也可以用来构建 CLI！这时候，就需要一个自定义渲染器，把 Virtual DOM 转换成命令行里的文本和格式。

所以，自定义渲染器的作用就是让 Vue 脱离浏览器的束缚，在各种各样的环境里发挥作用。

2. Vue 3 里的 Custom Renderer 设计模式

Vue 3 的 Custom Renderer 设计得非常巧妙，它采用了平台无关的架构。这意味着，Vue 的核心逻辑（比如组件系统、响应式系统）和平台相关的渲染逻辑是分离的。

这种分离的好处是，我们可以很方便地替换渲染器，而不用修改 Vue 的核心代码。Vue 3 通过 createRenderer API 来创建自定义渲染器，这个 API 接受一些配置选项，用来告诉 Vue 如何在目标环境中渲染。

核心的几个概念：

• RendererOptions： 这是个接口，定义了创建渲染器时需要提供的配置选项。这些选项包括：

  • createElement：创建元素的方法。
  • patchProp：更新元素属性的方法。
  • insert：插入元素的方法。
  • remove：移除元素的方法。
  • createText：创建文本节点的方法。
  • createComment：创建注释节点的方法。
  • setText：设置文本节点内容的方法。
  • setElementText：设置元素文本内容的方法。
  • parentNode：获取父节点的方法。
  • nextSibling：获取下一个兄弟节点的方法。
  • querySelector：查询元素的方法。
  • setScopeId：设置 scope id 的方法 (用于 scoped CSS)。
  • cloneNode：克隆节点的方法。
  • insertStaticContent：插入静态内容的方法。

• createRenderer： 这个函数是创建自定义渲染器的核心 API。它接受 RendererOptions 作为参数，返回一个渲染器实例，包含 render、hydrate 等方法。

• render： 渲染器实例上的 render 方法，负责把 Virtual DOM 渲染到目标环境中。

咱们用一个表格来总结一下：

组件	描述
RendererOptions	定义了创建渲染器时需要提供的配置选项，这些选项都是平台相关的。
createRenderer	创建自定义渲染器的核心 API，接受 RendererOptions 作为参数，返回一个渲染器实例。
render	渲染器实例上的 render 方法，负责把 Virtual DOM 渲染到目标环境中。
hydrate	水合方法，用于在服务端渲染 (SSR) 的场景下，把服务端渲染的 HTML 结构“激活”成 Vue 组件。

3. 源码入口点：createRenderer 和相关 API

咱们来扒一扒源码，看看 createRenderer 到底是怎么实现的。

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

import {
  createHydrationFunctions,
  HydrationRenderer,
  HydrationRenderOptions
} from './hydration'
import {
  ComponentInternalInstance,
  createComponentInstance,
  setupComponent
} from './component'
import {
  VNode,
  normalizeVNode,
  VNodeArrayChildren,
  createVNode,
  Fragment,
  Text,
  Comment,
  Static,
  createStaticVNode
} from './vnode'
import {
  renderComponentRoot,
  invalidateRenderer,
  shouldUpdateComponent
} from './componentRenderUtils'
import {
  EMPTY_OBJ,
  isString,
  isFunction,
  isArray,
  ShapeFlags,
  extend
} from '@vue/shared'
import { queueJob, queuePostRenderEffect } from './scheduler'
import { pauseTracking, resetTracking } from '@vue/reactivity'
import {
  SuspenseBoundary,
  queueEffectWithSuspense
} from './components/Suspense'
import { warn } from './warning'
import { flushPostFlushCbs } from './scheduler'
import { TeleportImpl } from './components/Teleport'
import { invokeDirectiveHook } from './directives'
import { ComponentPublicInstance } from './componentPublicInstance'

export interface RendererOptions<
  HostNode = any,
  HostElement = any
> {
  patchProp: (
    el: HostElement,
    key: string,
    prevValue: any,
    nextValue: any,
    prevChildren?: VNodeArrayChildren,
    nextChildren?: VNodeArrayChildren,
    isSVG?: boolean,
    prevValueIsString?: boolean,
    namespace?: string,
    hostParent?: HostNode,
    hostSibling?: HostNode
  ) => void
  insert: (el: HostNode, parent: HostNode, anchor?: HostNode | null) => void
  remove: (el: HostNode) => void
  createElement: (
    type: string,
    isSVG?: boolean,
    isCustomizedBuiltIn?: string,
    vnodeProps?: (VNode['props'] & { [key: string]: any }) | null
  ) => HostElement
  createText: (text: string) => HostNode
  createComment: (text: string) => HostNode
  setText: (node: HostNode, text: string) => void
  setElementText: (el: HostElement, text: string) => void
  parentNode: (node: HostNode) => HostNode | null
  nextSibling: (node: HostNode) => HostNode | null
  querySelector?: (selector: string) => HostElement | undefined | null
  setScopeId?: (el: HostElement, id: string) => void
  cloneNode?: (node: HostNode) => HostNode
  insertStaticContent?: (
    content: string,
    container: HostElement,
    anchor: HostNode | null,
    isSVG: boolean,
    start?: HostNode | null,
    end?: HostNode | null
  ) => [HostNode, HostNode] | null
}

export interface InternalRenderFunction extends Function {
  _n: boolean // Indicates the function is generated by compiler-ssr.
}

// Customizable options
export interface Renderer<HostNode = any, HostElement = any> {
  render: RootRenderFunction<HostNode, HostElement>
  hydrate: HydrationRenderer['hydrate']
  createApp: CreateAppFunction<HostElement>
}

export interface RootRenderFunction<HostNode = any, HostElement = any> {
  (vnode: VNode | null, container: HostElement): void
}

export function createRenderer<HostNode = any, HostElement = any>(
  options: RendererOptions<HostNode, HostElement>
) {
  return baseCreateRenderer<HostNode, HostElement>(options)
}

// implementation
function baseCreateRenderer<HostNode, HostElement>(
  options: RendererOptions<HostNode, HostElement>,
  createHydrationFns?: (options: RendererOptions<HostNode, HostElement>) => HydrationRenderOptions
): Renderer<HostNode, HostElement> {
  const {
    insert: hostInsert,
    remove: hostRemove,
    patchProp: hostPatchProp,
    createElement: hostCreateElement,
    createText: hostCreateText,
    createComment: hostCreateComment,
    setText: hostSetText,
    setElementText: hostSetElementText,
    parentNode: hostParentNode,
    nextSibling: hostNextSibling,
    querySelector: hostQuerySelector,
    setScopeId: hostSetScopeId,
    cloneNode: hostCloneNode,
    insertStaticContent: hostInsertStaticContent
  } = options

  // ... 省略大量代码 ...

  const render: RootRenderFunction = (vnode, container) => {
    if (vnode == null) {
      if (container._vnode) {
        unmount(container._vnode, null, null, true)
      }
    } else {
      patch(container._vnode || null, vnode, container)
    }
    flushPostFlushCbs()
    container._vnode = vnode
  }

  // ... 省略大量代码 ...

  return {
    render,
    hydrate: createHydrationFns
      ? createHydrationFns(options).hydrate
      : () => {},
    createApp: createAppAPI(render, hydrate)
  }
}

咱们简化一下，只保留关键部分：

function baseCreateRenderer(options) {
  const {
    insert: hostInsert,
    remove: hostRemove,
    patchProp: hostPatchProp,
    createElement: hostCreateElement,
    createText: hostCreateText,
    // ... 其他选项
  } = options;

  const patch = (n1, n2, container) => {
    // 这里是 Virtual DOM 的 diff 算法，根据 n1 和 n2 的不同，执行不同的操作
    // 比如创建新的元素、更新属性、移动元素、删除元素等等
    // 所有的操作都会调用上面从 options 里解构出来的 hostInsert、hostRemove、hostPatchProp 等方法
  };

  const render = (vnode, container) => {
    patch(container._vnode || null, vnode, container);
    container._vnode = vnode;
  };

  return {
    render,
    // ... 其他方法
  };
}

export function createRenderer(options) {
  return baseCreateRenderer(options);
}

可以看到，createRenderer 实际上调用了 baseCreateRenderer，baseCreateRenderer 接收 RendererOptions，并返回一个包含 render 方法的渲染器实例。

关键点在于，patch 函数会根据 Virtual DOM 的差异，调用 RendererOptions 里定义的方法来操作真实的 DOM。 这样，我们就把 Virtual DOM 的 diff 算法和真实的 DOM 操作解耦了。

4. 实战演练：搞一个简单的自定义渲染器

光说不练假把式，咱们来搞一个简单的自定义渲染器，让 Vue 可以在命令行里显示界面。

首先，我们需要定义 RendererOptions：

const rendererOptions = {
  createElement: (type) => {
    // 在命令行里，所有东西都是字符串
    return type;
  },
  patchProp: (el, key, prevValue, nextValue) => {
    // 忽略属性更新
  },
  insert: (el, parent) => {
    // 把元素添加到父元素的文本内容里
    parent.textContent += el;
  },
  remove: (el) => {
    // 忽略元素移除
  },
  createText: (text) => {
    return text;
  },
  createComment: (text) => {
    return ''; // 忽略注释
  },
  setText: (node, text) => {
    node = text;
  },
  setElementText: (el, text) => {
    el.textContent = text;
  },
  parentNode: (node) => {
    return null; // 命令行里没有父节点
  },
  nextSibling: (node) => {
    return null; // 命令行里没有兄弟节点
  },
};

这个 rendererOptions 定义了一系列方法，用来告诉 Vue 如何在命令行里创建元素、更新属性、插入元素等等。

然后，我们用 createRenderer 创建一个自定义渲染器：

import { createRenderer, createApp, h } from 'vue';

const { render } = createRenderer(rendererOptions);

const app = createApp({
  data() {
    return {
      message: 'Hello, CLI!',
    };
  },
  render() {
    return h('div', null, [
      h('h1', null, this.message),
      h('p', null, 'This is a Vue app running in the command line!'),
    ]);
  },
});

const container = { textContent: '' }; // 模拟一个命令行容器
app.mount(container);

console.log(container.textContent); // 输出到命令行

这段代码创建了一个 Vue 应用，并使用我们自定义的渲染器，把应用渲染到一个模拟的命令行容器里。最后，我们把容器的 textContent 输出到命令行，就能看到 Vue 应用的界面了！

运行这段代码，你会在命令行里看到类似这样的输出：

Hello, CLI!This is a Vue app running in the command line!

虽然简陋，但这证明了 Vue 确实可以通过自定义渲染器，在命令行里运行！

5. 自定义渲染器的应用场景和优缺点

自定义渲染器是个强大的工具，但也不是万能的。咱们来总结一下它的应用场景和优缺点：

应用场景：

• 跨平台开发： 让 Vue 可以在小程序、原生应用等非浏览器环境运行。
• 服务端渲染 (SSR)： 用于生成静态 HTML 页面，提高首屏加载速度。
• 特殊渲染需求： 比如在 Canvas、WebGL 等环境中渲染 Vue 组件。
• 测试： 可以用自定义渲染器来模拟 DOM 环境，方便进行单元测试。

优点：

• 灵活性： 可以根据不同的环境，定制不同的渲染逻辑。
• 可维护性： 把平台相关的渲染逻辑和 Vue 核心代码分离，提高代码的可维护性。
• 性能优化： 可以针对目标环境进行优化，提高渲染性能。

缺点：

• 复杂性： 需要深入理解 Vue 的渲染机制和目标环境的 API，开发难度较高。
• 兼容性： 需要考虑不同环境的兼容性问题，可能会遇到各种坑。
• 维护成本： 需要维护多个渲染器，增加维护成本。

咱们用一个表格来总结一下：

特性	优点	缺点
灵活性	可以根据不同的环境，定制不同的渲染逻辑。	开发难度较高，需要深入理解 Vue 的渲染机制和目标环境的 API。
可维护性	把平台相关的渲染逻辑和 Vue 核心代码分离，提高代码的可维护性。	需要考虑不同环境的兼容性问题，可能会遇到各种坑。
性能优化	可以针对目标环境进行优化，提高渲染性能。	需要维护多个渲染器，增加维护成本。
应用场景	跨平台开发、服务端渲染 (SSR)、特殊渲染需求、测试。

总的来说，自定义渲染器是个强大的工具，但只有在合适的场景下才能发挥它的优势。如果只是简单的 Web 应用，用默认的渲染器就足够了。只有当需要跨平台、进行特殊渲染或者对性能有极致要求时，才需要考虑使用自定义渲染器。

好了，今天的分享就到这里。希望大家对 Vue 3 的 Custom Renderer 有了更深入的理解。记住，代码才是最好的老师，多动手实践才能真正掌握这些知识！

下次有机会再和大家聊聊 Vue 3 的其他有趣特性。晚安！