JavaScript内核与高级编程之：`Vue`的`Fragment`：其在`VNode`树中的渲染优化。 - 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，晚上好！我是你们的老朋友，Bug Slayer。今天咱们来聊聊 Vue 里一个挺酷，但可能平时不太注意的小家伙：Fragment。这家伙虽然不显山不露水，但用好了，能给你的 Vue 应用性能加不少分呢。

一、啥是 Fragment？为啥需要它？

首先，咱得搞明白 Fragment 是个啥玩意儿。简单来说，Fragment 就是 Vue 允许你组件的 template 返回多个根节点。

1.1 传统 Vue 组件的限制：单根节点

在 Vue 2.x 时代，组件的 template 必须有一个唯一的根节点。啥意思呢？看看下面的例子：

<!-- Vue 2.x -->
<template>
  <div>
    <h1>Hello</h1>
    <p>World</p>
  </div>
</template>

没问题，一个 div 包裹着所有内容，妥妥的单根节点。但如果我想这样写呢？

<!-- Vue 2.x - 错误示范！ -->
<template>
  <h1>Hello</h1>
  <p>World</p>
</template>

Duang！Vue 会给你一个大大的报错，告诉你只能有一个根节点。为啥呢？因为 Vue 的渲染机制是基于虚拟 DOM (VNode) 的，而 VNode 树需要一个明确的根。

1.2 Fragment 的诞生：打破单根节点的束缚

Vue 3 引入了 Fragment，彻底解放了我们的双手，允许组件返回多个根节点。

<!-- Vue 3 - 完美！ -->
<template>
  <h1>Hello</h1>
  <p>World</p>
</template>

现在，Vue 不会报错了，而且页面也能正常显示。这就是 Fragment 的魔力。

1.3 为啥要打破单根节点？好处在哪里？

更简洁的模板： 省去不必要的 div 包裹，代码更清晰，更易于阅读。
更语义化的结构： 避免为了满足单根节点的要求，而引入无意义的 DOM 结构。
更好的性能： 减少了渲染过程中不必要的 DOM 操作，提升渲染效率。（这是今天的重点！）

二、 Fragment 在 VNode 树中的渲染优化：性能的秘密

现在，咱们来深入了解 Fragment 是如何影响 VNode 树的渲染，以及它如何优化性能的。

2.1 单根节点 VNode 树的渲染过程

先回顾一下，在单根节点的情况下，Vue 的渲染过程大致如下：

Vue 编译 template 生成渲染函数。
渲染函数执行，创建 VNode 树，根节点是一个组件对应的 VNode。
Vue 将 VNode 树转换为真实的 DOM 树，并挂载到页面上。
当数据变化时，Vue 会生成新的 VNode 树，并与旧的 VNode 树进行比较（Diff 算法）。
根据 Diff 的结果，Vue 会更新 DOM 树，以反映数据的变化。

这个过程中，每创建一个 VNode，Vue 都会进行一系列的操作，包括创建 VNode 对象、设置属性等等。而额外的 div 包裹，就意味着额外的 VNode 创建和 DOM 操作。

2.2 Fragment VNode 树的渲染过程

有了 Fragment，VNode 树的结构会发生变化。多个根节点会被视为一个 Fragment VNode 的 children。

Vue 编译 template 生成渲染函数。
渲染函数执行，创建 VNode 树，根节点是一个 Fragment VNode，其 children 包含了 template 中的多个根节点对应的 VNode。
Vue 将 Fragment VNode 的 children 转换为真实的 DOM 节点，并直接挂载到页面上，而 Fragment VNode 本身不会对应任何实际的 DOM 节点。
当数据变化时，Vue 会生成新的 VNode 树，并与旧的 VNode 树进行比较。
根据 Diff 的结果，Vue 会更新 DOM 树，而由于 Fragment VNode 本身不存在，所以不会涉及到它的创建和销毁。

2.3 关键区别：Fragment VNode 不会生成实际 DOM 节点

这就是 Fragment 性能优化的关键所在！ Fragment VNode 只是一个虚拟的概念，它不会在真实的 DOM 树中创建对应的节点。这意味着：

减少了 DOM 节点的创建和销毁： 避免了不必要的 DOM 操作，提升了渲染效率。
减少了内存占用： 减少了 VNode 对象的数量，降低了内存消耗。
简化了 Diff 算法的复杂度： 由于 Fragment VNode 本身不参与 DOM 操作，所以 Diff 算法可以更专注于比较其 children 节点，从而提高 Diff 的效率。

2.4 代码示例：对比单根节点和 Fragment 的 VNode 结构

为了更直观地理解 Fragment 的优势，咱们用代码来模拟一下单根节点和 Fragment 的 VNode 结构。

示例 1：单根节点的 VNode 结构

// 单根节点的组件
const singleRootComponent = {
  template: `
    <div>
      <h1>Hello</h1>
      <p>World</p>
    </div>
  `
};

// 模拟 VNode 结构
const singleRootVNode = {
  type: 'div',
  children: [
    { type: 'h1', children: 'Hello' },
    { type: 'p', children: 'World' }
  ]
};

console.log(singleRootVNode);
// 输出：
// {
//   type: 'div',
//   children: [
//     { type: 'h1', children: 'Hello' },
//     { type: 'p', children: 'World' }
//   ]
// }

在这个例子中，div 节点对应一个 VNode 对象，它包含了两个子 VNode 对象 h1 和 p。

示例 2：Fragment 的 VNode 结构

// Fragment 组件
const fragmentComponent = {
  template: `
    <h1>Hello</h1>
    <p>World</p>
  `
};

// 模拟 VNode 结构
const fragmentVNode = {
  type: Symbol('Fragment'), // Fragment 的 type 是一个 Symbol
  children: [
    { type: 'h1', children: 'Hello' },
    { type: 'p', children: 'World' }
  ]
};

console.log(fragmentVNode);
// 输出：
// {
//   type: Symbol(Fragment),
//   children: [
//     { type: 'h1', children: 'Hello' },
//     { type: 'p', children: 'World' }
//   ]
// }

在这个例子中，Fragment 节点对应一个 VNode 对象，但它的 type 是一个 Symbol('Fragment')，表示它是一个 Fragment 节点。注意，这个 Fragment 节点不会生成任何实际的 DOM 节点，而是直接将它的 children 渲染到页面上。

三、Fragment 的应用场景：让你的代码更优雅

了解了 Fragment 的原理，接下来咱们看看它在哪些场景下能发挥作用。

3.1 列表渲染：避免额外的包裹元素

在渲染列表时，经常需要使用 v-for 指令。如果没有 Fragment，你可能需要用一个 div 或 span 来包裹列表项。

<!-- 没有 Fragment -->
<template>
  <div>
    <li v-for="item in items" :key="item.id">{{ item.name }}</li>
  </div>
</template>

有了 Fragment，你可以直接渲染列表项，避免额外的包裹元素。

<!-- 使用 Fragment -->
<template>
  <li v-for="item in items" :key="item.id">{{ item.name }}</li>
</template>

3.2 条件渲染：更灵活的布局

在条件渲染时，你可能需要根据不同的条件渲染不同的内容。如果没有 Fragment，你可能需要用多个 v-if 或 v-else 来控制不同的包裹元素。

<!-- 没有 Fragment -->
<template>
  <div v-if="condition">
    <h1>Title A</h1>
    <p>Content A</p>
  </div>
  <div v-else>
    <h2>Title B</h2>
    <p>Content B</p>
  </div>
</template>

有了 Fragment，你可以直接渲染不同的内容，而无需额外的包裹元素。

<!-- 使用 Fragment -->
<template>
  <template v-if="condition">
    <h1>Title A</h1>
    <p>Content A</p>
  </template>
  <template v-else>
    <h2>Title B</h2>
    <p>Content B</p>
  </template>
</template>

3.3 自定义组件：更简洁的 API

在自定义组件中，你可能需要返回多个根节点。如果没有 Fragment，你可能需要用一个 div 或 span 来包裹所有内容，这会影响组件的 API 和使用方式。

<!-- 没有 Fragment -->
<template>
  <div>
    <slot></slot>
  </div>
</template>

有了 Fragment，你可以直接返回多个根节点，让组件的 API 更简洁，使用更灵活。

<!-- 使用 Fragment -->
<template>
  <slot></slot>
</template>

四、Fragment 的注意事项：别踩坑里了

虽然 Fragment 很强大，但也有一些需要注意的地方。

4.1 key 属性：必须指定

在使用 Fragment 渲染列表时，一定要为每个子节点指定 key 属性。这是 Vue Diff 算法的需要，它可以帮助 Vue 更准确地判断哪些节点需要更新，哪些节点可以复用。

<!-- 正确的用法 -->
<template>
  <li v-for="item in items" :key="item.id">{{ item.name }}</li>
</template>

<!-- 错误的用法 -->
<template>
  <li v-for="item in items">{{ item.name }}</li>
</template>

4.2 CSS 样式：注意作用域

在使用 Fragment 时，需要注意 CSS 样式的作用域。由于 Fragment 不会生成实际的 DOM 节点，所以你不能直接为 Fragment 设置样式。你需要将样式应用到 Fragment 的 children 节点上。

<!-- 正确的用法 -->
<template>
  <div class="wrapper">
    <h1>Title</h1>
    <p>Content</p>
  </div>
</template>

<style scoped>
.wrapper {
  /* 样式 */
}
</style>

<!-- 使用 Fragment -->
<template>
    <h1>Title</h1>
    <p>Content</p>
</template>

<style scoped>
/* 这里不能直接为 Fragment 设置样式 */
/* 需要将样式应用到 h1 和 p 节点上 */
h1 {
  /* 样式 */
}
p {
  /* 样式 */
}
</style>

4.3 Vue 2.x 不支持：升级到 Vue 3

Fragment 是 Vue 3 的特性，如果你还在使用 Vue 2.x，就无法使用 Fragment。想要体验 Fragment 的魅力，赶紧升级到 Vue 3 吧！

五、总结：Fragment 是你性能优化的好帮手

总而言之，Fragment 是 Vue 3 中一个非常有用的特性。它可以帮助你：

减少 DOM 节点的创建和销毁，提升渲染效率。
减少内存占用，降低内存消耗。
简化 Diff 算法的复杂度，提高 Diff 的效率。
让你的代码更简洁，更易于阅读。

当然，Fragment 并不是万能的。在某些情况下，使用 Fragment 可能会增加代码的复杂度。你需要根据实际情况，权衡利弊，选择最合适的方案。

表格总结 Fragment 的优缺点

特性	优点	缺点
多根节点支持	允许组件返回多个根节点，简化模板结构，避免不必要的 `div` 包裹。
VNode 优化	Fragment VNode 不会生成实际 DOM 节点，减少 DOM 操作和内存占用，提升渲染效率。
列表渲染	避免列表项的额外包裹元素，使代码更简洁。	需要为每个子节点指定 `key` 属性。
条件渲染	更灵活的布局，避免多个 `v-if` 或 `v-else` 控制包裹元素。
CSS 样式作用域		由于 Fragment 不会生成实际 DOM 节点，不能直接为 Fragment 设置样式，需要将样式应用到 children 节点上。
Vue 版本		Vue 2.x 不支持 Fragment，需要升级到 Vue 3。

好了，今天的讲座就到这里。希望大家对 Vue 的 Fragment 有了更深入的了解。记住，用好 Fragment，让你的 Vue 应用飞起来！下次再见！

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