解释 Vue 3 源码中 `v-once` 指令的编译时优化，它如何帮助避免静态内容的重复渲染？

各位朋友，大家好！今天老司机要跟大家聊聊 Vue 3 源码中一个看似不起眼，实则非常实用的指令——v-once。这玩意儿啊，就像个懒人神器，能帮你偷懒，避免不必要的重复渲染，提升性能。咱们深入源码，看看它到底是怎么施展魔法的。

开场白：v-once 是个啥？

简单来说，v-once 指令告诉 Vue：“嘿，哥们儿，这部分内容只渲染一次就够了，以后就别再费劲巴拉地重新渲染了。” 听起来很简单对不对？但要实现这一点，Vue 的编译器可得动点脑筋。

正题：编译时优化之旅

v-once 的魔力主要体现在编译阶段，也就是 Vue 模板被转换成渲染函数 (render function) 的时候。 让我们一步步拆解这个过程。

1. 源码中的身影：parse 和 transform

首先，Vue 的编译器会解析 (parse) 你的模板，生成一个抽象语法树 (AST)。AST 就像是代码的骨架，包含了模板中所有元素、属性、指令等信息。 接下来，编译器会遍历 AST，进行各种转换 (transform) 优化。v-once 就在这个阶段被处理。

我们假设有这样一个简单的组件：

<template>
  <div>
    <span v-once>This is static content</span>
    <p>{{ dynamicData }}</p>
  </div>
</template>

<script setup>
import { ref } from 'vue';
const dynamicData = ref('Hello, world!');
</script>

当 Vue 编译器遇到 <span v-once>This is static content</span> 时，它会识别出 v-once 指令。

2. 标记静态节点：isStatic 和 isBlock

Vue 编译器会标记 v-once 指令所在的节点为静态节点。这通常涉及到设置 AST 节点上的 isStatic 属性为 true。 同时，它还可能影响节点的 isBlock 属性，这个属性跟 Vue 的 Block 树优化相关，后面我们会提到。

isStatic 表示该节点的内容是静态的，不会因为数据变化而改变。 isBlock 则与 Vue 的 Block 树优化策略相关。Block 树可以将模板划分为一个个独立的块，只有当块内的数据发生变化时，才会重新渲染整个块。v-once 可以帮助编译器更好地识别静态块。

3. 生成优化的渲染函数：createVNode 和 createStaticVNode

编译器的最终目标是生成一个渲染函数。对于带有 v-once 指令的节点，编译器会使用特殊的函数来创建对应的 VNode (虚拟节点)。

Vue 3 中，创建 VNode 的核心函数是 createVNode。但对于静态节点，Vue 3 引入了 createStaticVNode （或者类似功能的函数，具体实现可能因版本而异） 。createStaticVNode 的作用是创建一个静态的 VNode，这个 VNode 在后续的渲染过程中会被直接复用，而不会被重新创建。

下面是一个简化的例子，说明了 createStaticVNode 的作用：

// 假设我们已经解析了模板，得到了 AST
const astNode = {
  type: 'Element',
  tag: 'span',
  props: [
    {
      type: 'Directive',
      name: 'once',
    },
  ],
  children: [
    {
      type: 'Text',
      content: 'This is static content',
    },
  ],
  isStatic: true,
};

// 模拟编译器生成渲染函数
function compile(astNode) {
  if (astNode.type === 'Element' && astNode.isStatic) {
    // 使用 createStaticVNode 创建静态 VNode
    return `createStaticVNode(${JSON.stringify(astNode.children[0].content)}, 1)`; // 1 代表节点类型
  } else {
    // 使用 createVNode 创建动态 VNode
    return `createVNode("${astNode.tag}", null, ${JSON.stringify(astNode.children.map(child => child.content))})`;
  }
}

// 生成的渲染函数片段
const renderFunctionFragment = compile(astNode);
console.log(renderFunctionFragment); // 输出：createStaticVNode("This is static content", 1)

注意，这只是一个简化的例子，实际的编译器实现要复杂得多。

4. Block 树优化：静态提升

v-once 指令还可以与 Vue 3 的 Block 树优化策略结合使用。如果一个包含 v-once 指令的节点位于一个 Block 中，那么该节点会被提升到 Block 之外，成为一个静态子树。这样，当 Block 内的数据发生变化时，这个静态子树就不会被重新渲染。

简单来说，Block 树优化就是把模板分成一小块一小块的，每一块作为一个“更新单元”。 如果用了 v-once， Vue 会把这部分内容直接从 Block 里“抠”出来，放到一个更“高级”的地方，这样 Block 更新的时候就不用管它了。

5. 运行时优化：缓存 VNode

在运行时，当 Vue 首次渲染带有 v-once 指令的节点时，它会创建一个 VNode，并将这个 VNode 缓存起来。在后续的渲染过程中，Vue 会直接复用这个缓存的 VNode，而不会重新创建。

这意味着，即使父组件的数据发生变化，带有 v-once 指令的节点也不会被重新渲染。

总结：v-once 的好处

• 性能提升： 避免了不必要的重复渲染，特别是对于大型静态内容，可以显著提升性能。
• 减少内存占用： 通过缓存 VNode，减少了内存占用。
• 简化开发： 开发者可以更清晰地表达哪些内容是静态的，从而提高代码的可读性和可维护性。

代码示例：深入理解

为了更好地理解 v-once 的作用，我们可以通过一个简单的例子来模拟 Vue 的编译和渲染过程。

// 模拟 createVNode 函数
function createVNode(tag, props, children) {
  console.log(`Creating VNode for ${tag}`);
  return {
    tag,
    props,
    children,
  };
}

// 模拟 createStaticVNode 函数
function createStaticVNode(content, type) {
  console.log(`Creating STATIC VNode for ${content}`);
  const vnode = {
    type: 'Static',
    content,
  };
  // 缓存 VNode (简化版)
  createStaticVNode.cache = createStaticVNode.cache || {};
  if (!createStaticVNode.cache[content]) {
    createStaticVNode.cache[content] = vnode;
  }
  return createStaticVNode.cache[content];
}
createStaticVNode.cache = {};
// 模拟渲染函数
function render(data) {
  console.log("Rendering...");
  const vnode = createVNode('div', null, [
    createStaticVNode('This is static content', 1),
    createVNode('p', null, [data.dynamicData]),
  ]);
  return vnode;
}

// 初始数据
const data = {
  dynamicData: 'Hello, world!',
};

// 首次渲染
const initialVNode = render(data);
console.log(initialVNode);

// 更新数据
data.dynamicData = 'Hello, Vue!';

// 再次渲染
const updatedVNode = render(data);
console.log(updatedVNode);

// 输出结果：
// Rendering...
// Creating STATIC VNode for This is static content
// Creating VNode for p
// Creating VNode for div
// { tag: 'div', props: null, children: [ { type: 'Static', content: 'This is static content' }, { tag: 'p', props: null, children: [ 'Hello, world!' ] } ] }
// Rendering...
// Creating VNode for p
// Creating VNode for div
// { tag: 'div', props: null, children: [ { type: 'Static', content: 'This is static content' }, { tag: 'p', props: null, children: [ 'Hello, Vue!' ] } ] }

从输出结果可以看出，createStaticVNode 只在首次渲染时被调用了一次，后续渲染直接使用了缓存的 VNode。 而 createVNode 对于动态内容的 p 标签，每次渲染都会被调用。

表格总结：v-once 的编译时和运行时行为

阶段	行为	作用
编译时	1. 标记 AST 节点为静态节点 (isStatic = true)	告诉编译器该节点的内容是静态的，不会改变。
	2. 可能影响 isBlock 属性，辅助 Block 树优化。	帮助编译器更好地识别静态块，提升 Block 树优化的效果。
	3. 生成渲染函数时，使用 createStaticVNode (或类似函数) 创建静态 VNode。	创建一个特殊的 VNode，用于表示静态内容。
运行时	1. 首次渲染时，createStaticVNode 创建 VNode 并缓存。	缓存静态 VNode，避免重复创建。
	2. 后续渲染时，直接复用缓存的 VNode，跳过 VNode 的创建和 Diff 过程。	显著提升性能，减少不必要的渲染开销。

注意事项：v-once 的适用场景和限制

• 适用场景： 适用于完全静态的内容，比如网站的 Logo、固定的标题、不会改变的文本等。
• 限制： v-once 指令只能作用于单个元素或组件。如果需要对多个元素或组件使用 v-once，可以将它们包裹在一个父元素中，然后对父元素使用 v-once 指令。
• 不要滥用： 只有在确定内容是完全静态的情况下才使用 v-once，否则可能会导致 UI 无法更新。

高级用法：结合 Suspense

Vue 3 的 Suspense 组件可以与 v-once 指令结合使用，进一步提升性能。可以将一个包含 v-once 指令的静态内容包裹在 Suspense 组件中，这样在组件挂载时，静态内容会立即显示，而不会等待异步组件加载完成。

总结：v-once，小身材，大能量

v-once 指令虽然看起来很简单，但它在 Vue 3 的编译时和运行时都发挥着重要的作用。通过标记静态节点、生成优化的渲染函数、缓存 VNode 等手段，v-once 指令可以有效地避免不必要的重复渲染，提升性能，减少内存占用。

希望今天的讲座能帮助大家更好地理解 v-once 指令的原理和用法。 记住，用好 v-once，你的 Vue 应用就能跑得更快更稳！ 咱们下次再见！