Vue 3源码极客之：`Vue`的`render function`：`h`函数的内部实现与`VNode`创建的性能。

嘿，各位靓仔靓女，欢迎来到“Vue 3 源码极客”系列讲座！今天咱们要聊点硬核的，直捣黄龙，一起扒一扒 Vue 3 渲染函数的灵魂人物——h 函数，看看它是如何呼风唤雨，创造出 VNode 这个虚拟 DOM 的核心的。

开场白：渲染函数的意义和 h 函数的地位

在 Vue 的世界里，渲染函数就像一个魔法师，它接受组件的状态，然后把它变成用户最终看到的页面。而 h 函数，则是这个魔法师手里最重要的魔杖，没有它，魔法就施展不出来。

简单来说，渲染函数的主要任务就是生成 VNode (Virtual DOM Node)。而 h 函数，全名 createElement (虽然 Vue 3 官方更倾向于直接用 h)，正是负责创建 VNode 的核心函数。理解 h 函数的内部实现，就等于掌握了 Vue 渲染机制的一把钥匙。

第一部分：h 函数的基本用法与参数解析

咱们先从 h 函数的基本用法开始，别怕，一点都不难，就像吃饭喝水一样简单。

h 函数的签名大概是这样的（简化版）：

function h(type: string | Component, props?: Props | null, children?: Children): VNode

看起来有点抽象，咱们用例子来说明：

• 最简单的例子：创建一个 div 元素

import { h } from 'vue';

const vnode = h('div'); // 创建一个空的 div 元素

• 带属性的 div 元素

const vnode = h('div', { id: 'my-div', class: 'container' }); // 创建一个带 id 和 class 的 div 元素

• 带文本子节点的 div 元素

const vnode = h('div', null, 'Hello, Vue!'); // 创建一个包含文本 "Hello, Vue!" 的 div 元素

• 带多个子节点的 div 元素

const vnode = h('div', null, [
  h('p', null, 'Paragraph 1'),
  h('p', null, 'Paragraph 2'),
]); // 创建一个包含两个 p 元素的 div 元素

• 使用组件

import MyComponent from './MyComponent.vue';

const vnode = h(MyComponent, { message: 'Hello from parent' }); // 创建一个 MyComponent 的 VNode，并传递 props

现在，咱们来详细解析一下 h 函数的三个参数：

参数	类型	描述
type	string | Component	必需参数。指定 VNode 的类型。如果是字符串，则表示 HTML 标签名（例如 ‘div’、’p’）。如果是组件，则表示一个 Vue 组件。
props	Props | null	可选参数。一个对象，包含 VNode 的属性（attributes）和 props。例如 { id: 'my-div', class: 'container', onClick: () => {} }。 注意，事件监听器（例如 onClick）也放在这里面。 如果是组件，这里的属性会传到组件的props里。
children	Children	可选参数。VNode 的子节点。可以是字符串（表示文本节点）、VNode 数组，或者是一个函数（用于处理 slots）。

第二部分： h 函数的内部实现：源码剖析

光会用还不够，咱们要深入到 h 函数的源码里，看看它是如何工作的。由于 Vue 3 的源码比较复杂，咱们这里提取关键部分进行讲解（以下代码经过简化，仅用于演示核心逻辑）：

function h(type, propsOrChildren, children) {
  const l = arguments.length;
  // 为了性能优化，Vue 3 对不同数量的参数进行了不同的处理
  if (l > 3) {
    children = Array.prototype.slice.call(arguments, 2); // 将 arguments 对象转换为数组
  } else if (l === 3 && typeof propsOrChildren !== 'object') {
    children = propsOrChildren;
    propsOrChildren = null;
  }

  // 创建 VNode
  return createVNode(type, propsOrChildren, children);
}

function createVNode(type, props, children) {
  // 构造 VNode 对象
  const vnode = {
    __v_isVNode: true, // 一个标志，表示这是一个 VNode
    type,
    props: props || {},
    children,
    key: props?.key, // 允许开发者指定 key，用于优化 diff 算法
    shapeFlag: getShapeFlag(type, children), // 标记 VNode 的形状，用于后续的优化
    el: null, // 占位符，用于存储真实的 DOM 元素
    component: null // 占位符，如果 type 是组件，这里会存储组件实例
  };

  // ... 一些其他的处理，例如标准化 children，处理 slots 等

  return vnode;
}

function getShapeFlag(type, children) {
  let shapeFlag = isString(type)
    ? ShapeFlags.ELEMENT // HTML 元素
    : ShapeFlags.COMPONENT; // 组件

  if (children) {
    if (typeof children === 'string' || typeof children === 'number') {
      shapeFlag |= ShapeFlags.TEXT_CHILDREN; // 文本子节点
    } else if (Array.isArray(children)) {
      shapeFlag |= ShapeFlags.ARRAY_CHILDREN; // 数组子节点
    } else if (typeof children === 'object') {
       shapeFlag |= ShapeFlags.SLOTS_CHILDREN; // slots
    }
  }

  return shapeFlag;
}

// 一些常量定义
const ShapeFlags = {
  ELEMENT: 1,
  FUNCTIONAL_COMPONENT: 1 << 1,
  STATEFUL_COMPONENT: 1 << 2,
  TEXT_CHILDREN: 1 << 3,
  ARRAY_CHILDREN: 1 << 4,
  SLOTS_CHILDREN: 1 << 5,
  TELEPORT: 1 << 6,
  SUSPENSE: 1 << 7,
  COMPONENT: ShapeFlags.STATEFUL_COMPONENT | ShapeFlags.FUNCTIONAL_COMPONENT
};

function isString(val) {
  return typeof val === 'string';
}

这段代码的关键点：

1. 参数处理： h 函数首先会根据传入参数的数量和类型，对 props 和 children 进行调整，确保它们的值正确。这部分的代码是为了优化性能，减少不必要的判断。
2. createVNode 函数： h 函数的核心逻辑都在 createVNode 函数里。这个函数负责创建一个 VNode 对象。
3. VNode 对象： VNode 对象包含了描述虚拟 DOM 节点的所有信息，包括节点类型 (type)、属性 (props)、子节点 (children)、key (key) 和形状标记 (shapeFlag) 等。
4. shapeFlag： shapeFlag 是一个很重要的属性，它用位运算的方式标记了 VNode 的形状。通过 shapeFlag，Vue 可以快速判断 VNode 的类型和子节点的类型，从而进行更高效的更新。
5. VNode 属性：
   • __v_isVNode: 标志，用于快速判断是否是 VNode
   • type: VNode的类型
   • props: 属性
   • children: 子节点
   • key: 唯一标识，diff算法会用到
   • shapeFlag: VNode的类型
   • el: 对应的真实dom
   • component: 如果是组件，这里会存储组件实例

第三部分：VNode 的形状标记 (ShapeFlags) 与性能优化

shapeFlag 是 Vue 3 性能优化的一个关键点。通过 shapeFlag，Vue 可以避免不必要的类型判断，从而提高渲染和更新的效率。

咱们再来看看 ShapeFlags 的定义：

const ShapeFlags = {
  ELEMENT: 1, // HTML 元素
  FUNCTIONAL_COMPONENT: 1 << 1, // 函数式组件
  STATEFUL_COMPONENT: 1 << 2, // 有状态组件
  TEXT_CHILDREN: 1 << 3, // 文本子节点
  ARRAY_CHILDREN: 1 << 4, // 数组子节点
  SLOTS_CHILDREN: 1 << 5, // slots
  TELEPORT: 1 << 6, // Teleport 组件
  SUSPENSE: 1 << 7, // Suspense 组件
  COMPONENT: ShapeFlags.STATEFUL_COMPONENT | ShapeFlags.FUNCTIONAL_COMPONENT // 组件
};

这些 ShapeFlags 可以通过位运算进行组合，例如：

• 一个包含文本子节点的 div 元素：ShapeFlags.ELEMENT | ShapeFlags.TEXT_CHILDREN
• 一个包含数组子节点的组件：ShapeFlags.COMPONENT | ShapeFlags.ARRAY_CHILDREN

在更新 VNode 时，Vue 会根据 shapeFlag 快速判断 VNode 的类型和子节点的类型，然后选择合适的更新策略。例如，如果 shapeFlag 包含了 TEXT_CHILDREN，Vue 就可以直接更新文本节点，而不需要进行复杂的 diff 算法。

第四部分：h 函数的性能考量与最佳实践

h 函数虽然简单，但它的性能对整个 Vue 应用的性能至关重要。以下是一些关于 h 函数的性能考量和最佳实践：

• 避免在循环中创建 VNode： 在循环中创建大量的 VNode 会消耗大量的内存和 CPU 资源。尽量避免这种情况，可以使用 v-for 指令来渲染列表。
• 使用 key 属性： key 属性可以帮助 Vue 更高效地进行 diff 算法，减少不必要的 DOM 操作。
• 尽量使用静态 VNode： 如果 VNode 的内容是静态的，可以使用 v-once 指令来缓存 VNode，避免重复渲染。

优化策略	描述	示例代码
避免在循环中创建 VNode	在循环中创建大量 VNode 会导致性能问题。应该尽量避免这种情况。	❌ render() { return this.items.map(item => h('div', null, item.name)); } ✅ render() { return h('div', null, this.items.map(item => h('span', { key: item.id }, item.name))); } (注意：仍然要用key)
使用 key 属性	key 属性可以帮助 Vue 更高效地进行 diff 算法，减少不必要的 DOM 操作。	❌ render() { return this.items.map(item => h('div', null, item.name)); } ✅ render() { return this.items.map(item => h('div', { key: item.id }, item.name)); }
尽量使用静态 VNode	如果 VNode 的内容是静态的，可以使用 v-once 指令来缓存 VNode，避免重复渲染。	<template> <div v-once>This is static content.</div> </template> render() { return h('div', {innerHTML: 'This is static content.'}) (或者直接在template里写死)
避免不必要的属性更新	只有在属性发生变化时才更新属性。	❌ render() { return h('div', { class: this.alwaysChangingClass }); } ✅ render() { return h('div', { class: this.shouldChange ? this.newClass : this.oldClass }); }
使用函数式组件 (Functional Components)	对于不需要状态和生命周期的组件，可以使用函数式组件。函数式组件的渲染性能更高。	// Functional Component <template functional> <div>{{ props.message }}</div> </template> const MyFunctionalComponent = { functional: true, render: (h, context) => h('div', context.props.message) }

第五部分：h 函数与 JSX

如果你喜欢使用 JSX 来编写 Vue 组件，那么 h 函数就更加重要了。JSX 实际上是一种语法糖，它会被 Babel 编译成 h 函数的调用。

例如，以下 JSX 代码：

<div>
  <h1>Hello, JSX!</h1>
  <p>This is a paragraph.</p>
</div>

会被编译成：

import { h } from 'vue';

h('div', null, [
  h('h1', null, 'Hello, JSX!'),
  h('p', null, 'This is a paragraph.'),
]);

可以看到，JSX 最终还是会被转换成 h 函数的调用。因此，理解 h 函数的内部实现，对于理解 JSX 的工作原理也是很有帮助的。

第六部分：总结与展望

今天咱们一起深入了解了 Vue 3 中 h 函数的内部实现和性能优化。希望通过这次讲座，大家能够对 Vue 的渲染机制有更深入的理解，写出更高效的 Vue 代码。

总结一下，h 函数是 Vue 渲染函数的灵魂人物，它负责创建 VNode，而 VNode 则是虚拟 DOM 的核心。通过理解 h 函数的内部实现和 shapeFlag 的作用，我们可以更好地理解 Vue 的渲染机制，并进行相应的性能优化。

未来，Vue 团队还会继续对 h 函数进行优化，例如通过编译时优化、静态分析等技术，进一步提高渲染性能。

好了，今天的讲座就到这里，感谢大家的参与！下次有机会再和大家一起探讨 Vue 源码的其他奥秘！希望大家多多点赞，多多支持！咱们下期再见！