Vue 3源码深度解析之：`Vue`的`hydration`：服务器端渲染`SSR`后的`DOM`水合过程。 - 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，大家好！今天咱们来聊聊Vue 3源码里一个听起来有点玄乎，但其实挺实在的家伙——hydration，也就是SSR（服务器端渲染）之后的DOM水合过程。准备好了吗？板凳瓜子花生米，走起！

一、SSR，先来简单回顾一下

在我们深入hydration之前，先简单回顾一下SSR。为啥要用SSR呢？原因很简单：

SEO友好： 搜索引擎的爬虫更容易抓取服务器渲染好的HTML。
首屏加载更快： 用户能更快地看到内容，提升体验。

简单来说，SSR就是在服务器端，用Node.js运行Vue组件，生成完整的HTML字符串，然后发送给浏览器。浏览器拿到的是已经渲染好的HTML，而不是一个空的<div>，然后等着JavaScript来填充。

二、水合（Hydration）是个啥？

浏览器拿到SSR渲染的HTML后，看起来页面已经有了内容，但实际上Vue组件还没有接管这个DOM。简单来说，SSR渲染的HTML只是一个"死的"页面，没有交互，没有响应式。

hydration的作用就是把这个"死的"HTML"激活"，让Vue组件接管这些DOM节点，建立起数据和DOM之间的绑定关系，让页面重新变得“活蹦乱跳”。

你可以把hydration想象成给一个植物浇水。SSR渲染出来的HTML就像是一株已经成型的植物，但是缺水，没有生机。hydration就是给它浇水，让它重新焕发活力，开始生长。

三、Vue 3中的hydration流程

Vue 3的hydration流程大致如下：

客户端接管： 浏览器加载JS，Vue开始启动。
Diff算法： Vue会拿客户端渲染出来的虚拟DOM（VNode）和服务器端渲染出来的HTML进行对比（diff）。
DOM复用： 如果虚拟DOM和服务器端渲染的HTML一致，Vue会尽量复用已有的DOM节点，而不是重新创建。
事件绑定： Vue会为这些DOM节点绑定事件监听器，让它们能够响应用户的操作。
激活组件： Vue会激活这些组件，让它们进入正常的生命周期。

四、源码分析：hydrate函数

在Vue 3的源码中，hydration的核心函数是hydrate。这个函数位于packages/runtime-core/src/renderer.ts文件中。

function hydrate(
  vnode: VNode,
  container: RendererElement,
  anchor: RendererNode | null,
  parentComponent: ComponentInternalInstance | null,
  parentSuspense: SuspenseBoundary | null,
  isSVG: boolean,
  optimized: boolean
): RendererElement | null {
  // ... 一堆判断和处理
  if (shapeFlag & ShapeFlags.ELEMENT) {
    // Hydrate 普通元素
    return hydrateElement(
      vnode,
      container,
      anchor,
      parentComponent,
      parentSuspense,
      isSVG,
      optimized
    )
  } else if (shapeFlag & ShapeFlags.COMPONENT) {
    // Hydrate 组件
    return hydrateComponent(
      vnode,
      container,
      anchor,
      parentComponent,
      parentSuspense,
      isSVG,
      optimized
    )
  }
  // ... 其他类型的VNode处理
}

这个函数的主要作用是根据VNode的类型（shapeFlag），调用不同的函数来处理hydration。

hydrateElement：处理普通HTML元素的hydration。
hydrateComponent：处理Vue组件的hydration。

五、hydrateElement：元素的hydration

hydrateElement函数负责处理普通HTML元素的hydration。

function hydrateElement(
  vnode: VNode,
  container: RendererElement,
  anchor: RendererNode | null,
  parentComponent: ComponentInternalInstance | null,
  parentSuspense: SuspenseBoundary | null,
  isSVG: boolean,
  optimized: boolean
): RendererElement | null {
  const { type, props, shapeFlag, children } = vnode
  const isCustomElement = hostIsCustomElement(type as string)
  const el = (vnode.el = hostCreateElement(type as string, isSVG, props)) as RendererElement // 创建新的DOM节点

  //  ... 一堆判断和处理

  if (shapeFlag & ShapeFlags.TEXT_CHILDREN) {
    // 文本节点
    hostSetElementText(el, children as string)
  } else if (shapeFlag & ShapeFlags.ARRAY_CHILDREN) {
    // 子节点数组
    hydrateChildren(vnode, el, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized)
  }

  // ...  props的处理，事件绑定等等

  return el
}

这个函数的主要流程如下：

创建新的DOM节点： hostCreateElement根据VNode的type创建一个新的DOM节点。注意，这里虽然创建了新的DOM节点，但后面会尽量复用服务器端渲染的HTML中的节点。
处理子节点： 如果VNode有子节点，则调用hydrateChildren函数来处理子节点的hydration。
处理props： 将VNode的props设置到DOM节点上，例如设置属性、样式、事件监听器等。

六、hydrateChildren：子节点的hydration

hydrateChildren函数负责处理子节点的hydration。

function hydrateChildren(
  vnode: VNode,
  container: RendererElement,
  anchor: RendererNode | null,
  parentComponent: ComponentInternalInstance | null,
  parentSuspense: SuspenseBoundary | null,
  isSVG: boolean,
  optimized: boolean
) {
  const { children, shapeFlag } = vnode
  const isTextChildren = shapeFlag & ShapeFlags.TEXT_CHILDREN
  if (isTextChildren) {
    // 文本节点
    hostSetElementText(container, children as string)
  } else if (shapeFlag & ShapeFlags.ARRAY_CHILDREN) {
    // 子节点数组
    const actualChildren = children as VNode[]
    let currentAnchor = anchor

    for (let i = 0; i < actualChildren.length; i++) {
      const child = actualChildren[i]
      currentAnchor = hydrate(
        child,
        container,
        currentAnchor,
        parentComponent,
        parentSuspense,
        isSVG,
        optimized
      )
    }
  }
}

这个函数的主要流程如下：

判断子节点类型： 判断子节点是文本节点还是VNode数组。
递归hydrate： 如果是VNode数组，则递归调用hydrate函数来处理每个子节点的hydration。

七、hydrateComponent：组件的hydration

hydrateComponent函数负责处理Vue组件的hydration。

function hydrateComponent(
  vnode: VNode,
  container: RendererElement,
  anchor: RendererNode | null,
  parentComponent: ComponentInternalInstance | null,
  parentSuspense: SuspenseBoundary | null,
  isSVG: boolean,
  optimized: boolean
): RendererElement | null {
  const { type, props, shapeFlag } = vnode

  // 创建组件实例
  const instance = (vnode.component = createComponentInstance(vnode, parentComponent, parentSuspense))

  // ... 初始化组件

  // ...  挂载组件
  setupRenderEffect(
    instance,
    isSVG,
    optimized,
    initialVNode
  )

  return instance.vnode.el as RendererElement
}

这个函数的主要流程如下：

创建组件实例： createComponentInstance创建一个组件实例。
初始化组件： 初始化组件的各种状态，例如props、data、computed等。
挂载组件： setupRenderEffect挂载组件，执行组件的render函数，生成虚拟DOM，并与服务器端渲染的HTML进行对比（diff）。

八、Diff算法：DOM复用的关键

hydration过程中最关键的一步就是Diff算法。Diff算法的作用是找出客户端渲染的虚拟DOM和服务器端渲染的HTML之间的差异，然后尽可能地复用已有的DOM节点，而不是重新创建。

Vue 3的Diff算法非常高效，能够最大程度地减少DOM操作，提升hydration的性能。

Diff算法的大致流程如下：

比较根节点： 比较根节点的类型、属性等是否相同。
比较子节点： 如果根节点相同，则递归比较子节点。
找出差异： 找出虚拟DOM和真实DOM之间的差异，例如节点类型不同、属性不同、文本内容不同等。
更新DOM： 根据找出的差异，更新真实DOM，例如创建新节点、删除旧节点、修改属性、更新文本内容等。

九、为什么要复用DOM？

为什么要费这么大劲来复用DOM呢？原因很简单：

性能优化： DOM操作是昂贵的，复用DOM可以减少DOM操作，提升性能。
保留状态： 复用DOM可以保留一些状态，例如输入框的焦点、滚动条的位置等。

十、实战演练：一个简单的例子

为了更好地理解hydration，我们来看一个简单的例子。

<!-- App.vue -->
<template>
  <div>
    <h1>{{ message }}</h1>
    <input v-model="message" />
  </div>
</template>

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

export default {
  setup() {
    const message = ref('Hello, SSR!');

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

服务器端渲染： 在服务器端，Vue会将这个组件渲染成如下HTML：
```
<div>
  <h1>Hello, SSR!</h1>
  <input value="Hello, SSR!">
</div>
```
客户端hydration： 在客户端，Vue会接管这个HTML，并进行hydration。
- Vue会比较客户端渲染的虚拟DOM和服务器端渲染的HTML，发现它们基本一致。
- Vue会复用已有的DOM节点，而不是重新创建。
- Vue会为input元素绑定v-model指令，使其能够响应用户的输入。

十一、hydration的常见问题

在进行SSR和hydration时，可能会遇到一些问题。

问题	原因	解决方法
`hydration`不匹配（mismatch）错误	服务器端渲染的HTML和客户端渲染的虚拟DOM不一致。	确保服务器端和客户端使用相同的Vue版本、相同的组件代码、相同的数据。检查是否存在浏览器特定的代码，导致服务器端和客户端渲染结果不一致。使用`vue-devtools`来检查虚拟DOM，找出差异。
页面闪烁（flash）	在`hydration`完成之前，页面显示的是服务器端渲染的HTML，`hydration`完成后，页面可能会发生变化，导致闪烁。	使用`v-cloak`指令来隐藏未`hydration`的元素。在CSS中定义`[v-cloak] { display: none; }`，然后在Vue实例创建后，移除`v-cloak`属性。优化`hydration`的性能，减少`hydration`的时间。
事件绑定失败	事件监听器没有正确地绑定到DOM节点上。	确保事件监听器是在`hydration`完成后绑定的。检查事件监听器的代码是否存在错误。
性能问题	`hydration`过程耗时过长，导致页面加载缓慢。	优化组件的代码，减少虚拟DOM的大小。使用`lazy hydration`，只对可见区域的组件进行`hydration`。使用`streaming SSR`，逐步将HTML发送给浏览器，而不是一次性发送。

十二、总结

hydration是SSR中一个非常重要的环节，它负责将服务器端渲染的HTML"激活"，让Vue组件接管这些DOM节点，建立起数据和DOM之间的绑定关系。理解hydration的原理和流程，可以帮助我们更好地优化SSR应用的性能，避免常见的问题。

好啦，今天的讲座就到这里。希望大家有所收获！下次再见！

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