探讨 Vue 3 源码中 `v-if` 和 `v-for` 指令的编译和运行时优化策略。 - 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

各位靓仔靓女们，欢迎来到今天的“Vue 3 源码奇妙夜”特别节目！我是今晚的主讲人，老司机我准备带大家一起扒一扒 Vue 3 源码中 v-if 和 v-for 这两个重量级指令的底裤，看看它们在编译和运行时都耍了哪些花招来提升性能。准备好了吗？发车！

一、开胃小菜：Vue 3 编译流程概览

在深入 v-if 和 v-for 之前，咱们先简单回顾一下 Vue 3 的编译流程，这样才能更好地理解它们是如何被“改造”的。

Vue 3 的编译流程大致可以分为三个阶段：

解析 (Parse)： 把模板字符串解析成抽象语法树 (AST)。AST 就像是代码的骨架，描述了模板的结构和元素。
转换 (Transform)： 遍历 AST，应用各种转换规则，例如处理指令、静态节点提升等，生成优化后的 AST。v-if 和 v-for 的处理就在这个阶段。
代码生成 (Generate)： 把优化后的 AST 转换成渲染函数 (render function) 的 JavaScript 代码。

二、重头戏：v-if 的编译和运行时优化

v-if 指令用于条件性地渲染元素。在 Vue 2 中，频繁切换 v-if 可能会导致性能问题，因为每次切换都要创建和销毁真实的 DOM 节点。Vue 3 在这方面做了不少优化。

2.1 编译阶段的优化

Block 结构： Vue 3 引入了 Block 的概念。Block 可以简单理解为一个静态模板片段。v-if 会创建一个新的 Block，如果条件为真，渲染这个 Block；如果条件为假，则不渲染。这样做的好处是，当条件切换时，Vue 只需要操作 Block，而不需要重新渲染整个组件。

看个例子：

<template>
  <div>
    <p>这是静态内容</p>
    <div v-if="show">
      <p>条件渲染的内容</p>
    </div>
  </div>
</template>

在编译时，上面的代码会被转换成类似下面的 JavaScript 代码（简化版）：

import { createBlock, openBlock, createCommentVNode, toDisplayString } from 'vue';

export function render(_ctx, _cache, $props, $setup, $data, $options) {
  return (openBlock(), createBlock('div', null, [
    createTextVNode("这是静态内容"),
    (_ctx.show)
      ? (openBlock(), createBlock('div', null, [
          createTextVNode("条件渲染的内容")
        ]))
      : createCommentVNode("v-if", true)
  ]))
}

注意 createBlock 函数，它创建的就是一个 Block。v-if 的条件判断结果决定了是否渲染这个 Block。

静态提升 (Static Hoisting)： 如果 v-if 中的内容是静态的（不包含动态绑定），Vue 3 会把这部分内容提升到渲染函数之外，避免重复创建。

例如：
```
<template>
  <div>
    <div v-if="show">
      <p>静态内容</p>
    </div>
  </div>
</template>
```
p 标签中的内容是静态的，会被提升到渲染函数之外，只创建一次。

2.2 运行时的优化

懒加载 (Lazy Loading)： 只有当 v-if 的条件为真时，才会执行 Block 的渲染。这避免了在组件初始化时渲染所有可能的 v-if 分支，提高了初始渲染速度。
Fragment： Vue 3 使用 Fragment 来包裹多个根节点，而不需要额外的 DOM 元素。这在 v-if 中特别有用，可以避免不必要的 DOM 结构。
注释节点 (Comment Node)： 当 v-if 的条件为假时，Vue 3 会插入一个注释节点来占位，而不是直接移除 DOM 节点。当条件再次变为真时，Vue 3 可以直接复用这个注释节点，避免重新创建 DOM 节点。

2.3 v-if 优化策略总结

优化策略	描述	效果
Block 结构	将 `v-if` 的内容封装成 Block，只操作 Block 而不是整个组件。	减少不必要的重新渲染，提高性能。
静态提升	将 `v-if` 中的静态内容提升到渲染函数之外，避免重复创建。	减少内存占用，提高渲染速度。
懒加载	只有当 `v-if` 的条件为真时，才执行 Block 的渲染。	提高初始渲染速度。
Fragment	使用 Fragment 包裹多个根节点，避免额外的 DOM 元素。	减少 DOM 结构，提高性能。
注释节点占位	当 `v-if` 的条件为假时，插入注释节点占位，而不是直接移除 DOM 节点。	避免频繁创建和销毁 DOM 节点，提高性能。

三、压轴大戏：v-for 的编译和运行时优化

v-for 指令用于循环渲染元素。在 Vue 2 中，如果没有提供 key，可能会导致不必要的 DOM 更新。Vue 3 在这方面也做了改进。

3.1 编译阶段的优化

key 的强制要求： Vue 3 强制要求在 v-for 中使用 key，如果没有提供 key，会发出警告。key 用于标识每个循环项的唯一性，帮助 Vue 更好地跟踪和更新 DOM。

Block 结构： 和 v-if 一样，v-for 也会创建一个新的 Block。每次循环迭代都会创建一个新的 VNode，这些 VNode 组成一个 Block。

例如：

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

编译后的 JavaScript 代码（简化版）：

import { createBlock, openBlock, createVNode, Fragment, renderList, toDisplayString } from 'vue';

export function render(_ctx, _cache, $props, $setup, $data, $options) {
  return (openBlock(), createBlock('ul', null, [
    (openBlock(true), createBlock(Fragment, null, renderList(_ctx.items, (item) => {
      return (openBlock(), createBlock('li', { key: item.id }, toDisplayString(item.name), 1 /* TEXT */))
    }), 256 /* UNKEYED_FRAGMENT */))
  ]))
}

注意 renderList 函数，它用于循环遍历 _ctx.items，并为每个 item 创建一个 li 元素。

trackBy 的移除： Vue 2 中有一个 trackBy 选项，允许开发者自定义如何跟踪 v-for 中的元素。Vue 3 移除了这个选项，强制使用 key。

3.2 运行时的优化

Diff 算法： Vue 3 使用了更高效的 Diff 算法来更新 DOM。Diff 算法会比较新旧 VNode 树，找出需要更新的部分，然后只更新这些部分。有了 key，Diff 算法可以更准确地识别哪些节点是移动了、哪些节点是新增了、哪些节点是删除了。
就地更新 (In-place Patch)： 如果 v-for 中的元素没有发生变化（例如，只是修改了元素的属性），Vue 3 会直接在原来的 DOM 节点上进行更新，而不需要重新创建 DOM 节点。
keyed Fragments： 在 v-for 中使用 key 可以帮助 Vue 识别元素的唯一性，从而更高效地更新 DOM。

3.3 v-for 优化策略总结

优化策略	描述	效果
强制使用 `key`	强制要求在 `v-for` 中使用 `key`，标识每个循环项的唯一性。	帮助 Vue 更好地跟踪和更新 DOM，避免不必要的 DOM 更新。
Block 结构	将 `v-for` 的内容封装成 Block，每次循环迭代创建一个新的 VNode。	更好地组织和管理 VNode，提高更新效率。
Diff 算法	使用更高效的 Diff 算法来更新 DOM，只更新需要更新的部分。	减少 DOM 操作，提高性能。
就地更新	如果 `v-for` 中的元素没有发生变化，直接在原来的 DOM 节点上进行更新。	避免重新创建 DOM 节点，提高性能。
keyed Fragments	在 `v-for` 中使用 `key` 可以帮助 Vue 识别元素的唯一性，从而更高效地更新 DOM。	更准确地识别 DOM 变化，减少不必要的 DOM 操作。

四、实战演练：优化 v-if 和 v-for 的技巧

除了 Vue 3 提供的优化策略，我们还可以通过一些技巧来进一步提升 v-if 和 v-for 的性能。

避免在 v-for 中进行复杂的计算： 尽量在循环之前计算好需要用到的数据，避免在循环中进行重复计算。

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

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

export default {
  setup() {
    const items = [/* ... */];
    const processedItems = computed(() => {
      return items.map(item => {
        // 复杂的计算
        return {
          id: item.id,
          name: item.name.toUpperCase()
        };
      });
    });

    return {
      processedItems
    };
  }
}
</script>

使用 v-show 代替频繁切换的 v-if： 如果 v-if 的条件频繁切换，可以考虑使用 v-show。v-show 只是通过 CSS 的 display 属性来控制元素的显示和隐藏，不会创建和销毁 DOM 节点。
合理使用 key： key 必须是唯一的、稳定的。不要使用 index 作为 key，因为当数组发生变化时，index 可能会发生改变，导致不必要的 DOM 更新。
使用 template 标签包裹 v-if 和 v-for： template 标签不会渲染成真实的 DOM 节点，可以避免额外的 DOM 结构。

五、总结：Vue 3 的性能提升之道

Vue 3 在 v-if 和 v-for 指令的编译和运行时都做了大量的优化，主要体现在以下几个方面：

Block 结构： 将模板分割成更小的单元，减少不必要的重新渲染。
静态提升： 将静态内容提升到渲染函数之外，避免重复创建。
Diff 算法： 使用更高效的 Diff 算法来更新 DOM。
Fragment： 使用 Fragment 来避免额外的 DOM 结构。
强制使用 key： 帮助 Vue 更好地跟踪和更新 DOM。

这些优化策略使得 Vue 3 在性能方面有了显著的提升，尤其是在处理复杂的 v-if 和 v-for 场景时。

好啦，今天的“Vue 3 源码奇妙夜”就到这里。希望大家通过今天的讲解，对 Vue 3 的 v-if 和 v-for 指令有了更深入的理解。记住，理解原理才能更好地应用，才能写出更高效的 Vue 代码！祝各位早日成为 Vue 大佬！下次再见！

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