深入分析 Vue 3 编译器中 `Block Tree` (块树) 的概念和作用，它如何帮助渲染器跳过不必要的比较？ - 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，今天咱们来聊聊 Vue 3 编译器里头一个相当关键的概念——Block Tree，也就是咱们俗称的“块树”。这玩意儿听起来好像很高大上，但其实说白了，它就是 Vue 3 性能优化的一个秘密武器，专门用来让渲染器跳过不必要的比较，从而提升渲染效率。

首先，咱们得搞清楚，为啥需要 Block Tree？

在 Vue 2 时代，Vue 的渲染更新机制是基于 Virtual DOM 的。简单来说，每次数据变化，Vue 都会生成一个新的 Virtual DOM，然后跟之前的 Virtual DOM 进行对比（Diff 算法），找出差异，再把这些差异应用到真实的 DOM 上。

这个过程听起来没啥问题，但实际上，当你的应用变得复杂起来，组件树变得庞大，每次数据变化都要进行全量的 Virtual DOM Diff，那性能就有点吃不消了。就好比你要在一堆沙子里找几颗珍珠，就算你眼力再好，也得一颗一颗地检查过去，效率自然不高。

所以，Vue 3 就想了个办法，能不能把这堆沙子先分类整理一下，分成不同的区域，如果某个区域的数据没变，那我就直接跳过这个区域的对比，这样不就能省下很多功夫了吗？ Block Tree 就是为了实现这个目标而生的。

什么是 Block？

要理解 Block Tree，首先要明白什么是 Block。咱们可以把 Block 理解为一个包含多个 DOM 元素的区域，这个区域内的 DOM 元素通常是由同一个模板片段生成的，并且它们的变化往往是相互关联的。

举个例子，假设我们有这样一个 Vue 组件：

<template>
  <div>
    <h1>{{ title }}</h1>
    <ul>
      <li v-for="item in items" :key="item.id">{{ item.name }}</li>
    </ul>
    <p>{{ description }}</p>
  </div>
</template>

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

export default {
  setup() {
    const title = ref('我的博客');
    const items = ref([
      { id: 1, name: 'Vue 3 教程' },
      { id: 2, name: 'JavaScript 进阶' },
    ]);
    const description = ref('欢迎来到我的博客！');

    return {
      title,
      items,
      description,
    };
  },
};
</script>

在这个组件中，我们可以将 h1、ul 和 p 标签分别看作一个 Block。更准确地说，ul 标签下的 li 列表会被视为一个动态的 Block，因为它使用了 v-for 指令，会根据 items 数据的变化而动态生成或删除 li 元素。而 h1 和 p 标签则可以看作是静态的 Block，因为它们的内容直接取决于 title 和 description 这两个 ref 对象，而且它们本身不会被动态添加或删除。

Block Tree 的结构

有了 Block 的概念，Block Tree 就好理解了。 Block Tree 就是一个树状结构，树的每个节点代表一个 Block。根节点代表整个组件的模板，子节点代表组件内部的各个 Block。

还是以上面的组件为例，它的 Block Tree 大概是这样的：

- Root Block (整个组件)
  - Static Block (h1 标签)
  - Dynamic Block (ul 标签，包含 v-for 生成的 li 列表)
  - Static Block (p 标签)

可以看到，Block Tree 将组件的模板拆分成了不同的 Block，并且区分了静态 Block 和动态 Block。这种区分非常重要，因为渲染器会根据 Block Tree 的结构，选择性地更新 Block，从而避免不必要的比较。

Block Tree 如何优化渲染？

Block Tree 的核心作用就是让渲染器能够跳过不必要的比较。具体来说，它主要通过以下几种方式来实现：

静态 Block 跳过更新： 如果一个 Block 是静态的，也就是说它的内容不会发生变化，那么渲染器在更新时就可以直接跳过这个 Block 的比较和更新。这大大减少了需要处理的 DOM 节点数量，提高了渲染效率。

比如在上面的例子中，如果 title 和 description 的值没有发生变化，那么 h1 和 p 标签对应的静态 Block 就可以直接跳过更新。
动态 Block 精准更新： 如果一个 Block 是动态的，也就是说它的内容可能会发生变化，那么渲染器会只更新这个 Block 内部的 DOM 节点。而且，Vue 3 的编译器还会对动态 Block 进行更细粒度的分析，找出真正发生变化的部分，只更新这些部分。

比如在上面的例子中，如果 items 数组发生了变化（例如添加或删除了 li 元素），那么渲染器只会更新 ul 标签下的 li 列表，而不会影响到 h1 和 p 标签。
v-if 和 v-for 的优化： v-if 和 v-for 指令经常用于动态地添加或删除 DOM 元素。在 Vue 2 中，每次 v-if 或 v-for 的条件发生变化，都会导致整个 Virtual DOM 的重新渲染。而在 Vue 3 中，Block Tree 可以更精确地追踪 v-if 和 v-for 影响的范围，只更新相关的 Block，从而避免了全量渲染。

例如，假设我们有这样一个组件：
```
<template>
  <div>
    <p v-if="isVisible">显示内容</p>
    <ul>
      <li v-for="item in items" :key="item.id">{{ item.name }}</li>
    </ul>
  </div>
</template>

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

export default {
  setup() {
    const isVisible = ref(true);
    const items = ref([
      { id: 1, name: 'Vue 3 教程' },
      { id: 2, name: 'JavaScript 进阶' },
    ]);

    return {
      isVisible,
      items,
    };
  },
};
</script>
```
当 isVisible 的值发生变化时，只有 p 标签对应的 Block 会被更新。当 items 数组发生变化时，只有 ul 标签对应的 Block 会被更新。其他部分的 DOM 节点不会受到影响。

代码示例

为了更直观地理解 Block Tree 的作用，我们可以看一个简单的例子。假设我们有这样一个 Vue 组件：

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

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

export default {
  setup() {
    const message = ref('Hello, Vue 3!');
    const items = ref([
      { id: 1, name: 'Item 1' },
      { id: 2, name: 'Item 2' },
    ]);

    // 模拟数据更新
    setTimeout(() => {
      message.value = 'Hello, World!';
    }, 1000);

    setTimeout(() => {
      items.value.push({ id: 3, name: 'Item 3' });
    }, 2000);

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

在这个组件中，message 和 items 这两个 ref 对象会在不同的时间点发生变化。如果没有 Block Tree 的优化，每次数据变化都会导致整个组件的重新渲染。

但是，有了 Block Tree，Vue 3 就可以更智能地更新 DOM。当 message 的值发生变化时，只有 p 标签对应的 Block 会被更新。当 items 数组发生变化时，只有 ul 标签下的 li 列表会被更新。其他部分的 DOM 节点不会受到影响。

为了验证这一点，我们可以在组件的 mounted 钩子函数中添加一些代码，用来观察 DOM 节点的更新情况：

import { onMounted, ref } from 'vue';

export default {
  setup() {
    // ...

    onMounted(() => {
      const pElement = document.querySelector('p');
      const ulElement = document.querySelector('ul');

      // 监听 p 标签的属性变化
      const pObserver = new MutationObserver(() => {
        console.log('p 标签更新了');
      });
      pObserver.observe(pElement, { childList: true, subtree: true });

      // 监听 ul 标签的属性变化
      const ulObserver = new MutationObserver(() => {
        console.log('ul 标签更新了');
      });
      ulObserver.observe(ulElement, { childList: true, subtree: true });
    });

    return {
      message,
      items,
    };
  },
};

运行这个组件，你会在控制台中看到以下输出：

p 标签更新了
ul 标签更新了

这说明 p 标签和 ul 标签都发生了更新。但是，如果你仔细观察，你会发现只有 p 标签的内容和 ul 标签下的 li 列表发生了变化。其他部分的 DOM 节点并没有受到影响。

这就是 Block Tree 的威力所在。它可以让 Vue 3 的渲染器只更新真正需要更新的 DOM 节点，从而大大提高渲染效率。

总结

Block Tree 是 Vue 3 编译器中的一个重要概念，它通过将组件的模板拆分成不同的 Block，并且区分静态 Block 和动态 Block，从而让渲染器能够跳过不必要的比较，提高渲染效率。

Block Tree 的主要作用包括：

功能	描述	优势
静态 Block 跳过更新	如果一个 `Block` 是静态的，那么渲染器可以直接跳过这个 `Block` 的比较和更新。	大大减少了需要处理的 DOM 节点数量，提高了渲染效率。
动态 Block 精准更新	如果一个 `Block` 是动态的，那么渲染器会只更新这个 `Block` 内部的 DOM 节点。	避免了全量渲染，只更新真正需要更新的部分，提高了渲染效率。
v-if 和 v-for 优化	`Block Tree` 可以更精确地追踪 `v-if` 和 `v-for` 影响的范围，只更新相关的 `Block`。	避免了全量渲染，提高了渲染效率。

总而言之，Block Tree 是 Vue 3 性能优化的一个关键技术，它让 Vue 3 在处理复杂应用时能够保持较高的渲染效率。掌握 Block Tree 的概念和作用，对于理解 Vue 3 的内部机制，以及优化 Vue 应用的性能，都非常有帮助。

好了，今天的讲座就到这里。希望大家对 Block Tree 有了更深入的理解。感谢大家的观看，咱们下期再见！

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