阐述 Vue 3 渲染器中的 `patchFlags` (补丁标志) 如何在编译时生成，并在运行时指导 Diff 算法进行靶向更新。

各位靓仔靓女们，早上好！今天咱们来聊聊 Vue 3 渲染器里的一个非常关键，但又经常被人忽略的小可爱：patchFlags。别看它名字平平无奇，实际上它可是 Vue 3 性能提升的大功臣之一。它在编译时生成，运行时指导 Diff 算法，就像一个精准制导导弹，让更新操作更加高效。准备好了吗？Let’s dive in!

啥是 `patchFlags`？为啥要有它？

想象一下，你有一份很长的报告要更新，但是只有其中的几个字或者几句话需要修改。如果你每次都重新打印一份完整的报告，是不是太浪费了？ patchFlags 的作用就相当于告诉打印机：“嘿，哥们，这次只需要修改第 3 页第 5 行的几个字，其他地方不用动！ ”

在 Vue 2 中，Diff 算法会比较新旧 VNode 的所有属性，即使很多属性根本没有改变。这就造成了不必要的性能损耗。

patchFlags 的出现，就是为了解决这个问题。它是一个数字类型的标志位，用于标记 VNode 哪些部分发生了变化，这样 Diff 算法就可以跳过那些没有变化的属性，只关注需要更新的部分。

`patchFlags` 的种类

Vue 3 定义了多种 patchFlags，每一种都代表了不同的更新情况。下面列出一些常用的：

`patchFlag`	含义	例子
`TEXT`	文本节点内容发生了变化	`<div>{{ message }}</div>`，当 `message` 变化时
`CLASS`	class 属性发生了变化	`<div :class="{ active: isActive }"></div>`，当 `isActive` 变化时
`STYLE`	style 属性发生了变化	`<div :style="{ color: textColor }"></div>`，当 `textColor` 变化时
`PROPS`	除了 class、style 之外的其他属性发生了变化	`<input :value="inputValue">`，当 `inputValue` 变化时
`FULL_PROPS`	带有 key 的节点，key 变化时触发	`<div :key="item.id"></div>`，当 `item.id` 变化时
`HYDRATION_EVENT`	带有 hydration 事件侦听器的元素	在服务器端渲染（SSR）中，用于优化事件监听器的绑定
`STABLE_FRAGMENT`	子节点顺序不会改变的 Fragment	`<ul><li v-for="item in list" :key="item.id">{{ item.name }}</li></ul>`，如果 `list` 的顺序不变
`KEYED_FRAGMENT`	带有 key 的 Fragment 或 v-for	`<template v-for="item in list" :key="item.id">...</template>`
`UNKEYED_FRAGMENT`	没有 key 的 Fragment 或 v-for	`<template v-for="item in list">...</template>`
`NEED_PATCH`	一个元素需要进行补丁操作	通常用于动态组件或者一些复杂的场景
`DYNAMIC_SLOTS`	动态 slots	当 slots 的内容发生变化时
`DEV_ROOT_FRAGMENT`	仅用于开发环境，标记根 Fragment	方便调试
`TELEPORT`	带有 Teleport 组件的节点	`<teleport to="#app">...</teleport>`
`COMPONENT`	动态组件	`<component :is="currentComponent"></component>`
`TEXT_NEW`	新增的文本节点	用于优化新增文本节点的性能
`TEXT_MODIFY`	已经存在的文本节点，文本内容发生修改	用于优化已经存在的文本节点内容修改的性能
`TEXT_DELETE`	需要删除的文本节点	用于优化文本节点删除的性能

这些 patchFlags 可以单独使用，也可以通过位运算组合使用，以表示更复杂的更新情况。

`patchFlags` 的生成：编译时的工作

patchFlags 是在编译阶段生成的。 Vue 3 的编译器会对模板进行静态分析，识别出哪些部分是动态的，哪些部分是静态的，然后根据动态部分的类型，生成相应的 patchFlags。

举个例子，假设我们有以下模板：

<template>
  <div class="container" :class="{ active: isActive }" :style="{ color: textColor }">
    {{ message }}
  </div>
</template>

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

export default {
  setup() {
    const isActive = ref(false);
    const textColor = ref('red');
    const message = ref('Hello, Vue 3!');

    return {
      isActive,
      textColor,
      message,
    };
  },
};
</script>

经过 Vue 3 编译器编译后，会生成如下的渲染函数（简化版）：

import { createVNode, toDisplayString, openBlock, createElementBlock } from 'vue'

const _hoisted_1 = { class: "container" }

export function render(_ctx, _cache, $props, $setup, $data, $options) {
  return (openBlock(), createElementBlock("div", _hoisted_1, [
    toDisplayString(_ctx.message)
  ], 6 /* CLASS, STYLE */))
}

注意，在 createElementBlock 函数的最后一个参数 6 /* CLASS, STYLE */ 就是 patchFlags。它的值是 6，实际上是 CLASS (2) 和 STYLE (4) 的位运算结果 (2 | 4 = 6)。这意味着这个 div 节点的 class 和 style 属性是动态的，可能会发生变化。

如果 message 也参与了动态绑定，那么 patchFlags 还会包含 TEXT，最终可能为 7 (2 | 4 | 1 = 7)，当然，这里仅仅是演示。实际情况会更复杂。

编译时静态分析的原则

Vue 3 的编译器会尽可能地进行静态分析，将模板中的静态部分提取出来，避免在运行时进行不必要的比较。比如，上面的例子中，class="container" 是静态的，所以它会被提升为一个常量 _hoisted_1，在渲染函数中直接引用，不需要每次都创建新的 VNode。

`patchFlags` 的使用：运行时 Diff 算法的指导

在运行时，Diff 算法会根据 patchFlags 的值，决定如何更新 VNode。如果 patchFlags 包含了 CLASS，那么 Diff 算法只会比较新旧 VNode 的 class 属性，如果没有包含，那么 Diff 算法就会跳过 class 属性的比较。

下面是一个简化的 patchElement 函数的示例，用于更新 DOM 元素：

function patchElement(n1, n2, parentComponent) {
  const el = n2.el = n1.el; // 获取旧 VNode 对应的 DOM 元素

  const oldProps = n1.props || {};
  const newProps = n2.props || {};

  const patchFlag = n2.patchFlag;

  if (patchFlag) {
    if (patchFlag & 2 /* CLASS */) {
      // 只更新 class 属性
      patchClass(el, oldProps, newProps);
    }
    if (patchFlag & 4 /* STYLE */) {
      // 只更新 style 属性
      patchStyle(el, oldProps, newProps);
    }
    if (patchFlag & 8 /* PROPS */) {
      // 只更新其他属性
      patchProps(el, oldProps, newProps);
    }
    // ... 其他 patchFlag 的处理
  } else {
    // 如果没有 patchFlag，则进行完整的属性比较
    patchProps(el, oldProps, newProps);
  }

  // 更新子节点
  patchChildren(n1, n2, el, parentComponent);
}

可以看到，patchElement 函数首先获取新旧 VNode 的 patchFlag。如果 patchFlag 存在，那么就根据 patchFlag 的值，选择性地更新 DOM 元素的属性。如果 patchFlag 不存在，那么就进行完整的属性比较。

优化效果

通过 patchFlags，Diff 算法可以避免不必要的比较，从而大大提高更新性能。尤其是在大型应用中，这种优化效果会更加明显。

`patchFlags` 的影响：编写高性能 Vue 组件

了解了 patchFlags 的作用，我们就可以在编写 Vue 组件时，有意识地利用 patchFlags 来提高性能。

1. 尽量使用静态内容

尽量将模板中的静态内容提取出来，避免在运行时进行不必要的更新。比如，可以将静态的 class 和 style 属性写在模板中，而不是通过动态绑定来实现。

2. 合理使用 key

在 v-for 循环中，一定要使用 key 属性，并且 key 的值应该是唯一的。这样 Diff 算法才能正确地识别出哪些节点发生了变化，哪些节点没有发生变化。

3. 避免不必要的响应式数据

如果一个数据不需要响应式更新，那么就不要把它定义为响应式数据。比如，可以将一些静态配置信息定义为普通的 JavaScript 对象，而不是使用 ref 或 reactive。

4. 使用 v-once 指令

对于一些只需要渲染一次的内容，可以使用 v-once 指令。这样 Vue 就不会对这些内容进行更新，从而提高性能。

5. 利用 Fragment 和 Teleport 组件

Fragment 和 Teleport 组件可以帮助我们更好地组织组件结构，避免不必要的 DOM 嵌套，从而提高性能。

深入理解 `patchFlags` 的位运算

patchFlags 的值是通过位运算来组合的。这样可以方便地表示多种更新情况。

比如，CLASS (2) 和 STYLE (4) 的位运算结果是 6 (2 | 4 = 6)。在二进制中，2 表示为 0010，4 表示为 0100，6 表示为 0110。可以看到，6 包含了 2 和 4 的所有信息。

我们可以使用位运算符来判断一个 patchFlag 是否包含了某个特定的标志位。比如，可以使用 patchFlag & CLASS 来判断 patchFlag 是否包含了 CLASS 标志位。

const CLASS = 2;
const STYLE = 4;
const PROPS = 8;

const patchFlag = 6; // CLASS | STYLE

console.log(patchFlag & CLASS); // 2 (true)
console.log(patchFlag & STYLE); // 4 (true)
console.log(patchFlag & PROPS); // 0 (false)

实际案例分析

让我们看一个更具体的例子，分析 patchFlags 如何影响性能。

假设我们有以下组件：

<template>
  <div>
    <p :class="{ active: isActive }">Count: {{ count }}</p>
    <button @click="increment">Increment</button>
  </div>
</template>

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

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

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

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

当点击 "Increment" 按钮时，count 的值会增加。此时，patchFlags 会如何影响更新过程呢？

首次渲染： 组件首次渲染时，会创建 VNode 树，并生成相应的 DOM 元素。
count 变化： 当 count 的值变化时，会触发组件的更新。
Diff 算法： Diff 算法会比较新旧 VNode 树，找出需要更新的部分。
patchFlags 指导： 对于 <p> 元素，patchFlags 会包含 CLASS 和 TEXT 标志位，因为 class 和 textContent 都是动态的。
靶向更新： Diff 算法会根据 patchFlags 的值，只更新 <p> 元素的 class 和 textContent 属性，而不会更新其他属性。

如果没有 patchFlags，Diff 算法就需要比较 <p> 元素的所有属性，即使很多属性没有发生变化。这会造成不必要的性能损耗。

总结

patchFlags 是 Vue 3 渲染器中的一个重要优化手段。它通过在编译时标记 VNode 的动态部分，指导 Diff 算法进行靶向更新，从而大大提高了更新性能。

理解 patchFlags 的作用，可以帮助我们编写更高性能的 Vue 组件。记住，尽量使用静态内容，合理使用 key，避免不必要的响应式数据，使用 v-once 指令，利用 Fragment 和 Teleport 组件。

好了，今天的讲座就到这里。希望大家对 patchFlags 有了更深入的了解。记住，细节决定成败，关注这些小细节，才能写出更优秀的 Vue 应用！下次再见！祝大家编码愉快！

啥是 patchFlags？ 为啥要有它？

patchFlags 的种类

patchFlags 的生成：编译时的工作

patchFlags 的使用：运行时 Diff 算法的指导

patchFlags 的影响：编写高性能 Vue 组件

深入理解 patchFlags 的位运算