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Vue 3源码极客之：`Vue`的`block`树：如何通过`block`树进行更精细的依赖追踪和更新。

各位靓仔靓女们，晚上好！ 我是你们的老朋友，今天咱们来聊聊Vue 3源码里一个非常有意思的概念——block树。 别一听“树”就觉得难，其实它就像咱们家里的族谱，一层一层，清清楚楚。 它的作用可大了，能让Vue 3在更新组件的时候，更精准、更快速，就像导弹一样，指哪打哪，不浪费一点火力。

1. 啥是block树？为啥要有它？

在Vue 2里，组件更新通常是整个虚拟DOM树进行比较（diff），找到需要更新的地方。 这种方式简单粗暴，就像拿着机关枪扫射，效率比较低。

想象一下，你家房子装修，只是换了个灯泡，结果装修队要把你家从屋顶到地板都重新检查一遍，是不是有点浪费？

Vue 3为了解决这个问题，引入了block树的概念。 简单来说，block树就是把组件的模板（template）拆分成一个个独立的block。 每个block代表模板中的一个静态区域或者动态区域。

  • 静态区域： 指的是那些永远不会变化的部分，比如固定的文字、样式。
  • 动态区域： 指的是那些会根据数据变化而变化的部分，比如{{ message }}、v-if、v-for等等。

这样，Vue 3在更新组件的时候，只需要比较那些包含动态内容的block，而静态block直接跳过，就像装修队只检查灯泡，其他地方看都不看一眼，效率自然就高了。

表格对比Vue 2和Vue 3的更新策略

特性 Vue 2 Vue 3 (使用block树)
更新范围 整个虚拟DOM树 仅包含动态内容的block
更新粒度 粗 细
更新效率 低 高
适用场景 小型应用，组件结构简单 大型应用，组件结构复杂，需要更高的性能优化
依赖追踪 组件级别的依赖追踪，所有依赖都更新整个组件 block级别的依赖追踪，只有依赖的block更新，更加精准

2. block树的生成过程

block树的生成是在编译阶段完成的。 Vue 3的编译器会分析组件的模板，识别出静态和动态区域，然后将它们组织成一棵树状结构。

咱们来举个例子，看看一个简单的模板如何被编译成block树：

<template>
  <div>
    <h1>{{ title }}</h1>
    <p>Hello, world!</p>
    <button @click="increment">{{ count }}</button>
    <div v-if="isVisible">
      <p>This is a conditional message.</p>
    </div>
  </div>
</template>

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

export default {
  setup() {
    const title = ref('My Awesome Title');
    const count = ref(0);
    const isVisible = ref(true);

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

    return {
      title,
      count,
      isVisible,
      increment,
    };
  },
};
</script>

这个模板会被编译成类似下面的block树（简化版）：

  • Root Block (div):
    • Dynamic Block (h1): {{ title }}
    • Static Block (p): Hello, world!
    • Dynamic Block (button): {{ count }}
    • Dynamic Block (div – v-if):
      • Static Block (p): This is a conditional message.

可以看到，整个模板被拆分成了几个block，其中包含动态内容的h1、button和v-if的div都被标记为动态block，而静态的p标签则被标记为静态block。

3. 依赖追踪：精准定位更新目标

block树的厉害之处在于它能够进行更精细的依赖追踪。 Vue 3会跟踪每个动态block所依赖的数据。 当数据发生变化时，Vue 3只会更新那些依赖于该数据的block，而不会触及其他的block。

继续上面的例子，如果title的值发生了变化，Vue 3只会更新h1这个block，而其他的block不会受到影响。 同样，如果count的值发生了变化，Vue 3只会更新button这个block。

这种精细的依赖追踪大大提高了更新效率，避免了不必要的DOM操作。

代码示例：Vue 3的依赖追踪实现（简化版）

虽然我们没法直接看到Vue 3底层的依赖追踪代码，但是我们可以用一个简化的模型来理解它的原理：

// 模拟一个响应式数据
function reactive(obj) {
  const deps = new Map(); // 存储依赖关系的Map

  return new Proxy(obj, {
    get(target, key) {
      track(target, key); // 追踪依赖
      return target[key];
    },
    set(target, key, value) {
      target[key] = value;
      trigger(target, key); // 触发更新
      return true;
    },
  });

  function track(target, key) {
    // 假设当前正在渲染的block是activeEffect
    if (activeEffect) {
      let dep = deps.get(key);
      if (!dep) {
        dep = new Set();
        deps.set(key, dep);
      }
      dep.add(activeEffect); // 将block添加到依赖集合中
    }
  }

  function trigger(target, key) {
    const dep = deps.get(key);
    if (dep) {
      dep.forEach(effect => {
        effect(); // 执行block的更新函数
      });
    }
  }
}

// 模拟一个block
function createBlock(render) {
  let update; // block的更新函数

  const block = () => {
    update = render(); // 渲染block，并获取更新函数
    return update;
  };

  block.update = update; // 保存更新函数，方便后续调用
  return block;
}

// 模拟一个effect，用于收集依赖
let activeEffect = null;
function effect(fn) {
  activeEffect = fn;
  fn(); // 立即执行一次，收集依赖
  activeEffect = null;
}

// 示例
const data = reactive({
  title: 'Hello',
  count: 0,
});

// 创建两个block
const titleBlock = createBlock(() => {
  console.log('Title block updated!');
  return () => {
    // 实际更新DOM的操作
    console.log('Updating title in DOM:', data.title);
  };
});

const countBlock = createBlock(() => {
  console.log('Count block updated!');
  return () => {
    // 实际更新DOM的操作
    console.log('Updating count in DOM:', data.count);
  };
});

// 首次渲染
effect(() => {
  titleBlock();
});

effect(() => {
  countBlock();
});

// 修改数据
data.title = 'World'; // 触发titleBlock的更新
data.count++; // 触发countBlock的更新

这个代码只是一个简化的演示，实际的Vue 3源码要复杂得多，但是它的核心思想是一样的：

  1. reactive(): 用于创建响应式数据，通过Proxy拦截数据的get和set操作。
  2. track(): 在get操作中，用于追踪依赖关系。 当一个block访问了某个响应式数据时，track()函数会将该block添加到该数据的依赖集合中。
  3. trigger(): 在set操作中，用于触发更新。 当某个响应式数据发生变化时，trigger()函数会遍历该数据的依赖集合，执行所有依赖该数据的block的更新函数。
  4. createBlock(): 用于创建block，它接收一个渲染函数作为参数，该渲染函数用于渲染block的内容，并返回一个更新函数。
  5. effect(): 用于收集依赖。 它会将传入的函数设置为activeEffect，然后在执行该函数，这样在函数内部访问响应式数据时，track()函数就可以追踪到依赖关系。

4. 静态提升（Static Hoisting）：更上一层楼的优化

Vue 3还使用了静态提升（Static Hoisting）技术来进一步优化性能。 静态提升指的是将那些永远不会变化的静态节点提升到组件外部，避免在每次渲染时都重新创建它们。

比如，在上面的例子中，Hello, world!这个静态p标签就可以被提升到组件外部，在每次渲染时直接复用它，而不需要重新创建。

静态提升可以减少内存分配和垃圾回收的开销，从而提高性能。

代码示例：静态提升

<template>
  <div>
    <p ref="staticText">Hello, world!</p>
    <h1>{{ title }}</h1>
  </div>
</template>

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

export default {
  setup() {
    const title = ref('My Awesome Title');
    const staticText = ref(null);

    onMounted(() => {
      // 在mounted钩子中访问静态节点
      console.log('Static text node:', staticText.value);
    });

    return {
      title,
      staticText,
    };
  },
};
</script>

在这个例子中，Hello, world!这个静态p标签会被提升到组件外部，并通过ref属性来访问它。 这样，在每次渲染时，Vue 3只需要更新title这个动态block，而不需要重新创建p标签。

5. v-once指令：终极武器

Vue 3还提供了一个v-once指令，可以用来标记那些只需要渲染一次的静态内容。 使用v-once指令可以告诉Vue 3，这个block永远不会变化，因此可以跳过对它的所有更新操作。

<template>
  <div>
    <p v-once>This is a static message that will only be rendered once.</p>
    <h1>{{ title }}</h1>
  </div>
</template>

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

export default {
  setup() {
    const title = ref('My Awesome Title');

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

在这个例子中，v-once指令告诉Vue 3，This is a static message that will only be rendered once.这个p标签只需要渲染一次，以后永远不需要更新。 这可以进一步提高性能，减少不必要的DOM操作。

6. 总结

block树是Vue 3中一个非常重要的概念，它通过将模板拆分成一个个独立的block，并进行精细的依赖追踪，实现了更高效的组件更新。 静态提升和v-once指令则进一步优化了性能，减少了内存分配和垃圾回收的开销。

block树的优点

  • 更快的更新速度： 只更新需要更新的block，避免了不必要的DOM操作。
  • 更低的内存消耗： 静态提升减少了内存分配和垃圾回收的开销。
  • 更精细的依赖追踪： 可以更精确地跟踪数据的变化，避免了不必要的更新。

block树的缺点

  • 更高的编译复杂度： 需要更多的编译分析来识别静态和动态区域，并生成block树。
  • 代码可读性可能会降低： block树的结构可能会使代码更难理解。

总的来说，block树是Vue 3为了提高性能而做出的一个重要的改进。 它可以让Vue 3在大型应用中更好地应对复杂的组件结构和频繁的数据更新。
有了block树， Vue 3就像拥有了一把锋利的宝剑，可以更精准、更快速地更新组件，从而提升整个应用的性能。

好了，今天的讲座就到这里，希望大家有所收获！ 咱们下次再见！

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