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阐述 Vue 3 中 `Fragment` (片段) VNode 的实现原理，以及它在渲染多个根节点时的作用。

各位靓仔靓女，晚上好！我是你们今晚的 Vue 3 讲师，接下来咱们一起扒一扒 Vue 3 里面那个神秘又实用的 Fragment VNode。

开场白：告别独生子女，拥抱多子女时代

在 Vue 2 的世界里，组件就像个严厉的家长，只允许有一个根元素。你想渲染一堆兄弟节点？对不起，请用一个 <div> 或者 <span> 包起来，哪怕这层包裹毫无意义。这就像强制所有孩子都住在一个房间里，哪怕他们更喜欢各自独立的空间。

Vue 3 终于解放了！它允许组件拥有多个根节点，而实现这个的关键角色，就是我们今天要讲的 Fragment VNode。

Fragment VNode 是什么？

简单来说，Fragment 是一种特殊的 VNode 类型，它代表一个“片段”。这个片段可以包含多个子节点，而它本身不会被渲染成真实的 DOM 节点。你可以把它想象成一个透明的容器，用来包裹多个兄弟节点，但它本身不会在 DOM 树中留下任何痕迹。

为什么要引入 Fragment？

  • 避免冗余的 DOM 结构： 就像前面说的，Vue 2 为了满足单根节点的要求，不得不引入额外的 DOM 元素，造成 DOM 结构臃肿，影响性能。Fragment 可以避免这种情况，让 DOM 结构更加简洁。
  • 更符合组件的逻辑： 有时候，组件的逻辑本身就应该渲染多个独立的节点，而不是被强制包裹在一个容器里。Fragment 让组件的结构更加自然，更符合设计意图。
  • CSS 样式更灵活： 有了 Fragment，你可以直接给多个根节点应用样式，而不需要考虑额外的包裹元素带来的样式冲突。

Fragment VNode 的实现原理：源码解析

要理解 Fragment 的实现原理，我们需要深入 Vue 3 的源码。这里我们主要关注 createVNode 函数和 render 函数中与 Fragment 相关的逻辑。

  1. createVNode 函数：创建 VNode

createVNode 函数是 Vue 3 中创建 VNode 的核心函数。它接受组件的类型、属性和子节点作为参数，返回一个 VNode 对象。对于 Fragment 类型的 VNode，其 type 属性会被设置为 Symbol(Fragment)。

// packages/runtime-core/src/vnode.ts

import { Fragment } from './symbols'

export function createVNode(
  type: any,
  props: any = null,
  children: any = null
): VNode {
  const vnode: VNode = {
    __v_isVNode: true,
    type,
    props,
    children,
    key: props && normalizeKey(props),
    shapeFlag: isString(type)
      ? ShapeFlags.ELEMENT
      : isObject(type)
        ? ShapeFlags.COMPONENT
        : 0,
    el: null,
    component: null
  }

  if (children) {
    normalizeChildren(vnode, children)
  }

  // ... 其他逻辑 ...

  return vnode
}

function normalizeChildren(vnode: VNode, children: any) {
  if (isArray(children)) {
    vnode.shapeFlag |= ShapeFlags.ARRAY_CHILDREN
  } else if (isObject(children)) {
    vnode.shapeFlag |= ShapeFlags.SLOTS_CHILDREN
  } else {
    vnode.shapeFlag |= ShapeFlags.TEXT_CHILDREN
  }
}

注意，这里 Fragment 是一个 Symbol 类型，它在 Vue 3 内部被定义：

// packages/runtime-core/src/symbols.ts

export const Fragment = Symbol(process.env.NODE_ENV !== 'production' ? 'Fragment' : undefined)
  1. render 函数：渲染 VNode

render 函数负责将 VNode 渲染成真实的 DOM 节点。当遇到 Fragment 类型的 VNode 时，它不会创建新的 DOM 节点，而是直接渲染 Fragment 的子节点。

// packages/runtime-core/src/renderer.ts

const mountChildren = (
  children: any,
  container: RendererElement,
  anchor: RendererNode | null,
  parentComponent: any,
  parentSuspense: any,
  isSVG: boolean,
  optimized: boolean,
  start: number = 0
) => {
  if (isArray(children)) {
    for (let i = start; i < children.length; i++) {
      const child = optimized
        ? (children as VNode[])[i]
        : normalizeVNode(children[i])
      patch(
        null,
        child,
        container,
        anchor,
        parentComponent,
        parentSuspense,
        isSVG,
        optimized
      )
    }
  } else if (typeof children === 'string' || typeof children === 'number') {
    hostSetElementText(container, children + '')
  }
}

const patch = (
  n1: VNode | null,
  n2: VNode,
  container: RendererElement,
  anchor: RendererNode | null,
  parentComponent: any,
  parentSuspense: any,
  isSVG: boolean,
  optimized: boolean
) => {
  const { type, shapeFlag } = n2
  switch (type) {
    case Fragment:
      processFragment(
        n1,
        n2,
        container,
        anchor,
        parentComponent,
        parentSuspense,
        isSVG,
        optimized
      )
      break
    // ... 其他 VNode 类型的处理 ...
  }
}

const processFragment = (
  n1: VNode | null,
  n2: VNode,
  container: RendererElement,
  anchor: RendererNode | null,
  parentComponent: any,
  parentSuspense: any,
  isSVG: boolean,
  optimized: boolean
) => {
  const { children } = n2
  mountChildren(
    children,
    container,
    anchor,
    parentComponent,
    parentSuspense,
    isSVG,
    optimized
  )
}

可以看到，processFragment 函数直接调用 mountChildren 函数来处理 Fragment 的子节点，而没有创建新的 DOM 节点。

代码示例：Fragment 的使用

下面是一个简单的例子，演示了如何在 Vue 3 中使用 Fragment：

<template>
  <template v-if="show">
    <h1>Hello</h1>
    <p>World</p>
  </template>
</template>

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

export default {
  setup() {
    const show = ref(true);
    return {
      show,
    };
  },
};
</script>

在这个例子中，v-if 指令会渲染一个 Fragment，它包含 <h1> 和 <p> 两个子节点。最终渲染出来的 DOM 结构如下：

<h1>Hello</h1>
<p>World</p>

可以看到，并没有额外的包裹元素。

Fragment 的优势与局限

优势 局限
避免冗余的 DOM 结构，提高性能 在某些情况下，可能会影响 CSS 选择器的使用。例如，如果你的 CSS 选择器依赖于特定的父元素，而 Fragment 移除了这个父元素，那么选择器可能会失效。
更符合组件的逻辑，让组件的结构更加自然 在使用 v-for 渲染多个根节点时，需要提供 key 属性，以帮助 Vue 3 跟踪每个节点的状态。如果没有提供 key 属性，可能会导致渲染错误。
CSS 样式更灵活，可以直接给多个根节点应用样式 在某些情况下，可能会影响事件处理。例如，如果你的事件监听器绑定到了 Fragment 的子节点上，而 Fragment 本身没有 DOM 节点，那么事件可能会无法触发。这时，你需要将事件监听器绑定到子节点上。
更好地支持了 Teleport 和 Suspense 等高级特性，可以更灵活地控制组件的渲染位置和时机 Fragment 本身不提供任何属性或方法，它只是一个简单的容器。如果你需要对多个根节点进行统一的操作，你需要手动实现这些操作。

Fragment 的高级应用：结合 Teleport 和 Suspense

Fragment 不仅可以单独使用，还可以与 Teleport 和 Suspense 等高级特性结合使用，实现更灵活的组件渲染。

  • Teleport： 可以将组件的内容渲染到 DOM 树的任意位置，而不需要改变组件的逻辑结构。结合 Fragment，你可以将多个根节点渲染到不同的位置。

    <template>
  <Teleport to="body">
    <template v-if="show">
      <h1>Hello</h1>
      <p>World</p>
    </template>
  </Teleport>
</template>

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

export default {
  setup() {
    const show = ref(true);
    return {
      show,
    };
  },
};
</script>

    在这个例子中，<h1> 和 <p> 元素会被渲染到 <body> 元素的末尾。

  • Suspense： 可以让组件在异步加载数据时显示一个占位符，直到数据加载完成再显示真实的内容。结合 Fragment，你可以对多个根节点进行异步加载。

    <template>
  <Suspense>
    <template #default>
      <h1>{{ data.title }}</h1>
      <p>{{ data.content }}</p>
    </template>
    <template #fallback>
      <div>Loading...</div>
    </template>
  </Suspense>
</template>

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

export default {
  components: {
    // 模拟异步组件
    AsyncComponent: defineAsyncComponent(() => {
      return new Promise((resolve) => {
        setTimeout(() => {
          resolve({
            template: `
              <div>
                <h1>{{ data.title }}</h1>
                <p>{{ data.content }}</p>
              </div>
            `,
            setup() {
              const data = ref({
                title: 'Hello',
                content: 'World',
              });
              return { data };
            },
          });
        }, 2000);
      });
    }),
  },
};
</script>

    在这个例子中，<h1> 和 <p> 元素会被异步加载，在加载完成之前会显示 "Loading…" 占位符。

最佳实践：如何优雅地使用 Fragment

  • 尽量避免不必要的包裹元素： 如果你的组件需要渲染多个独立的节点，并且没有特定的父元素要求，那么可以使用 Fragment 来避免额外的 DOM 结构。
  • 使用 key 属性： 在使用 v-for 渲染多个根节点时，务必提供 key 属性，以提高渲染性能。
  • 注意 CSS 选择器和事件处理： 在使用 Fragment 时，需要注意 CSS 选择器和事件处理，确保它们能够正常工作。
  • 结合 Teleport 和 Suspense： 可以结合 Teleport 和 Suspense 等高级特性，实现更灵活的组件渲染。

总结：Fragment 是 Vue 3 的利器

Fragment 是 Vue 3 中一个非常重要的特性，它解决了 Vue 2 中单根节点的限制，让组件的结构更加灵活和自然。通过深入理解 Fragment 的实现原理和使用方法，你可以更好地利用它来构建高性能、可维护的 Vue 3 应用。

总的来说，Fragment 就像一个隐形的魔法师，它默默地优化着我们的 DOM 结构，提升着我们的开发效率。掌握了这个魔法，你就能在 Vue 3 的世界里更加游刃有余。

今天的讲座就到这里，希望大家有所收获！ 感谢大家！ 下课！

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