阐述 Vue 3 源码中 `render` 函数的内部逻辑，以及它在组件更新时的作用。

各位靓仔，靓女，晚上好！我是你们的老朋友，今天我们来扒一扒 Vue 3 源码里那个神秘又重要的家伙——render 函数。

开场白：render 函数，前端的灵魂画师

大家有没有想过，我们写的一堆 HTML 模板和 JS 代码，是怎么变成浏览器里活蹦乱跳的界面的？ 这背后就离不开 render 函数这个灵魂画师。 它可以把我们的数据变成虚拟 DOM，最终渲染到浏览器上。 听起来是不是有点抽象？ 没关系，今天我们就来好好地解剖一下它，看看它到底是怎么工作的。

一、Vue 3 render 函数：概念速览

在 Vue 3 中，render 函数负责将组件的模板（template）或渲染函数（render function）转换成虚拟 DOM（Virtual DOM）。 简单来说，它就是把描述界面状态的数据结构，变成 Vue 能够理解和操作的“中间语言”。

1. 什么是虚拟 DOM？

虚拟 DOM 是一个用 JavaScript 对象来表示真实 DOM 节点的树状结构。 它的出现是为了解决直接操作真实 DOM 效率低下的问题。 通过先在虚拟 DOM 上进行各种操作，然后再批量更新到真实 DOM 上，可以显著提高性能。

2. render 函数的两种形式

• 模板编译： 当我们使用 <template> 编写组件时，Vue 会在编译阶段将其转换为 render 函数。
• 手写 render 函数： 我们也可以直接编写 render 函数，用 JavaScript 代码来描述组件的结构。 这种方式更加灵活，但复杂度也更高。

二、render 函数的内部逻辑：一步步揭秘

render 函数的核心工作可以概括为以下几个步骤：

1. 创建 VNode： 根据组件的数据和模板，创建 VNode (Virtual Node)。 VNode 是虚拟 DOM 的基本单元，它描述了 DOM 节点的各种属性，如标签名、属性、子节点等。
2. 递归渲染子组件： 如果组件包含子组件，render 函数会递归调用子组件的 render 函数，生成子组件的 VNode。
3. 生成 VNode 树： 通过递归渲染，render 函数最终会生成一个完整的 VNode 树，描述了整个组件的结构。
4. 返回 VNode 树： render 函数将生成的 VNode 树返回给 Vue 的渲染器。

下面我们通过一个简单的例子来理解这个过程。

示例：

<template>
  <div>
    <h1>{{ message }}</h1>
    <MyComponent :title="title" />
  </div>
</template>

<script>
import { ref } from 'vue';
import MyComponent from './MyComponent.vue';

export default {
  components: {
    MyComponent
  },
  setup() {
    const message = ref('Hello, Vue 3!');
    const title = ref('Component Title');

    return {
      message,
      title
    };
  }
};
</script>

当 Vue 编译这个组件时，会生成一个类似下面的 render 函数：

import { h, resolveComponent, toDisplayString, createTextVNode } from 'vue';

export function render(_ctx, _cache, $props, $setup, $data, $options) {
  const _component_my_component = resolveComponent("MyComponent")

  return (_openBlock(), _createBlock("div", null, [
    _createVNode("h1", null, toDisplayString(_ctx.message), 1 /* TEXT */),
    _createVNode(_component_my_component, { title: _ctx.title })
  ]))
}

代码解读：

• h 函数： 用于创建 VNode 的工厂函数，它的参数包括标签名、属性和子节点。
• resolveComponent 函数： 用于解析组件的名称，获取组件的定义。
• _openBlock 和 _createBlock： 用于创建一个动态块，优化组件更新的性能。（后面会详细讲）
• _createVNode：创建虚拟节点，对应于h函数，是最终生成虚拟DOM树的核心。
• toDisplayString 函数： 用于将 JavaScript 值转换为字符串，以便在模板中显示。
• _ctx：组件的上下文对象，包含了组件的数据、方法等。

在这个 render 函数中，我们可以看到 h 函数被多次调用，用于创建 div、h1 和 MyComponent 的 VNode。 这些 VNode 最终会组成一个 VNode 树，描述了整个组件的结构。

三、VNode 的结构：虚拟 DOM 的基石

VNode 是虚拟 DOM 的基本单元，它包含了描述 DOM 节点的所有信息。 Vue 3 中的 VNode 结构如下（简化版）：

interface VNode {
  type: string | Component; // 节点类型，可以是标签名或组件
  props: Record<string, any> | null; // 节点的属性
  children: VNodeChildren; // 节点的子节点
  el: any; // 对应的真实 DOM 节点
  key: any; // 用于优化更新的 key
  shapeFlag: number; // 节点类型标记，用于优化渲染
  // ... 其他属性
}

type VNodeChildren = string | number | boolean | null | VNode | VNode[];

属性解释：

属性	类型	描述
type	string | Component	节点的类型，可以是 HTML 标签名（如 "div"、"h1"），也可以是组件的定义。
props	Record<string, any> | null	节点的属性，是一个键值对对象。例如，对于 <div id="app" class="container">，props 的值为 { id: "app", class: "container" }。
children	string | number | VNode | VNode[]	节点的子节点，可以是文本节点（字符串或数字），也可以是 VNode 或 VNode 数组。
el	any	对应的真实 DOM 节点。在初次渲染时，el 为 null。当 VNode 渲染到真实 DOM 后，el 会指向对应的 DOM 节点。
key	any	用于优化更新的 key。当列表中的 VNode 发生变化时，Vue 会根据 key 来判断是否需要更新或删除节点。
shapeFlag	number	节点类型标记，使用位运算来表示节点的类型，例如，是否是元素节点、是否是文本节点、是否是组件等。 用于在渲染过程中快速判断节点类型，从而进行优化。

四、组件更新：render 函数的重头戏

当组件的数据发生变化时，Vue 会重新执行 render 函数，生成新的 VNode 树。 然后，Vue 会将新的 VNode 树与旧的 VNode 树进行比较（Diff 算法），找出需要更新的节点，并将其更新到真实 DOM 上。

1. Diff 算法：精准打击，高效更新

Diff 算法是 Vue 组件更新的核心。 它通过比较新旧 VNode 树，找出差异，然后只更新那些真正发生变化的节点。 这样可以避免不必要的 DOM 操作，提高更新效率。

Vue 3 的 Diff 算法主要基于以下策略：

• 同层比较： 只比较同一层级的节点。
• key 的作用： 通过 key 来判断节点是否是同一个节点。
• 优化策略： 使用一些优化策略来减少比较的次数。

2. 组件更新的流程

1. 数据变化： 组件的数据发生变化。
2. 触发更新： Vue 响应式系统检测到数据变化，触发组件的更新。
3. 执行 render 函数： Vue 重新执行组件的 render 函数，生成新的 VNode 树。
4. Diff 算法： Vue 将新的 VNode 树与旧的 VNode 树进行比较，找出差异。
5. 更新 DOM： Vue 将差异应用到真实 DOM 上，完成组件的更新。

示例：

<template>
  <div>
    <h1>{{ count }}</h1>
    <button @click="increment">Increment</button>
  </div>
</template>

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

export default {
  setup() {
    const count = ref(0);

    const increment = () => {
      count.value++;
    };

    return {
      count,
      increment
    };
  }
};
</script>

在这个例子中，当我们点击 "Increment" 按钮时，count 的值会增加。 Vue 响应式系统会检测到这个变化，并触发组件的更新。 Vue 会重新执行 render 函数，生成新的 VNode 树。 然后，Vue 会将新的 VNode 树与旧的 VNode 树进行比较，发现 h1 元素的文本内容发生了变化。 最后，Vue 会只更新 h1 元素的文本内容，而不会重新渲染整个组件。

五、render 函数的优化：性能至上

Vue 3 在 render 函数的优化方面做了很多工作，主要包括以下几个方面：

1. 静态提升 (Static Hoisting): 将模板中永远不会改变的部分提取出来，在渲染时直接复用，避免重复创建 VNode。

2. 预字符串化 (Pre-Stringification): 将静态文本节点预先转换为字符串，减少运行时字符串拼接的开销。

3. 缓存事件处理函数 (Event Handler Caching): 缓存事件处理函数，避免每次渲染都创建新的函数实例。

4. Block 树 (Block Tree): Vue 3 引入了 Block 的概念，将模板划分为静态区域和动态区域，只对动态区域进行 Diff，从而提高更新效率。这就是上面提到的 _openBlock 和 _createBlock 的作用。

Block 树详解：

• 静态区域： 模板中不会改变的部分，例如静态的 HTML 结构、静态的文本内容等。
• 动态区域： 模板中会改变的部分，例如绑定了数据的元素、使用了指令的元素等。

Vue 3 会将模板划分为多个 Block，每个 Block 包含一个或多个静态区域和动态区域。 在更新时，Vue 只会比较动态区域，而不会比较静态区域。 这样可以大大减少比较的次数，提高更新效率。

示例：

<template>
  <div>
    <h1>Hello, Vue 3!</h1>
    <p>{{ message }}</p>
    <button @click="updateMessage">Update Message</button>
  </div>
</template>

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

export default {
  setup() {
    const message = ref('Initial message');

    const updateMessage = () => {
      message.value = 'Updated message';
    };

    return {
      message,
      updateMessage
    };
  }
};
</script>

在这个例子中，h1 元素是静态的，p 元素是动态的。 Vue 3 会将模板划分为两个 Block：

• Block 1： 包含 h1 元素。
• Block 2： 包含 p 元素和 button 元素。

当 message 的值发生变化时，Vue 只会更新 Block 2，而不会更新 Block 1。

5. Fragment：减少不必要的 DOM 节点

在 Vue 2 中，组件必须有一个根元素。 如果组件没有根元素，Vue 会创建一个额外的 DOM 节点作为根元素。 这会增加 DOM 节点的数量，降低性能。

Vue 3 引入了 Fragment 的概念，允许组件没有根元素。 这样可以减少不必要的 DOM 节点，提高性能。

示例：

<template>
  <h1>Title</h1>
  <p>Content</p>
</template>

<script>
export default {
  // ...
};
</script>

在这个例子中，组件没有根元素。 在 Vue 3 中，这个组件会被渲染为一个 Fragment，不会创建额外的 DOM 节点。

六、手写 render 函数：自由发挥的舞台

除了使用 <template> 编写组件外，我们还可以直接编写 render 函数。 这种方式更加灵活，可以实现更复杂的 UI 效果。

示例：

import { h } from 'vue';

export default {
  render() {
    return h('div', { id: 'app' }, [
      h('h1', null, 'Hello, Vue 3!'),
      h('p', null, this.message)
    ]);
  },
  data() {
    return {
      message: 'This is a message from data.'
    };
  }
};

在这个例子中，我们使用 h 函数来创建 VNode，最终生成一个 div 元素，其中包含一个 h1 元素和一个 p 元素。

手写 render 函数的优势：

• 更灵活： 可以实现更复杂的 UI 效果。
• 更强大： 可以直接操作 VNode，进行更精细的控制。
• 更可控： 可以更好地理解 Vue 的渲染机制。

手写 render 函数的劣势：

• 更复杂： 需要手动创建 VNode，代码量较大。
• 更难维护： 代码可读性较差，不易维护。
• 更高的学习成本： 需要深入理解 Vue 的渲染机制。

七、render 函数在组件更新时的作用：承上启下

render 函数在组件更新时扮演着至关重要的角色，它就像一个连接数据和视图的桥梁，确保 UI 始终与数据保持同步。

1. 响应式系统触发更新： 当组件的响应式数据发生变化时，Vue 的响应式系统会检测到这些变化，并触发组件的更新。

2. 重新执行 render 函数： Vue 会重新执行组件的 render 函数，生成新的 VNode 树。 这个新的 VNode 树反映了最新的数据状态。

3. Diff 算法比较新旧 VNode 树： Vue 会将新的 VNode 树与旧的 VNode 树进行比较，找出差异。 这些差异包括节点属性的变化、文本内容的变化、子节点的添加或删除等。

4. 更新真实 DOM： Vue 会根据 Diff 算法的结果，更新真实 DOM。 只会更新那些真正发生变化的节点，避免不必要的 DOM 操作。

5. 完成更新： 经过以上步骤，组件的 UI 就完成了更新，与最新的数据保持同步。

表格总结：render 函数在组件更新时的作用

步骤	描述
1. 数据变化	组件的响应式数据发生变化。
2. 触发更新	Vue 的响应式系统检测到数据变化，触发组件的更新。
3. 执行 render 函数	Vue 重新执行组件的 render 函数，生成新的 VNode 树。
4. Diff 算法	Vue 将新的 VNode 树与旧的 VNode 树进行比较，找出差异。
5. 更新真实 DOM	Vue 根据 Diff 算法的结果，更新真实 DOM。
6. 完成更新	组件的 UI 完成更新，与最新的数据保持同步。

八、总结：render 函数，Vue 的核心引擎

render 函数是 Vue 3 的核心引擎之一，它负责将组件的模板或渲染函数转换为虚拟 DOM，并在组件更新时高效地更新真实 DOM。 深入理解 render 函数的内部逻辑，可以帮助我们更好地理解 Vue 的渲染机制，编写更高效、更可维护的 Vue 应用。

通过今天的讲解，相信大家对 Vue 3 的 render 函数有了更深入的了解。 以后在编写 Vue 应用时，可以更加有意识地利用 render 函数的特性，优化组件的性能，提升用户体验。

今天的分享就到这里，希望大家有所收获！ 感谢各位的聆听！ 散会！