Vue中的渲染层优化：避免不必要的组件重新渲染与VNode创建

Vue 中的渲染层优化：避免不必要的组件重新渲染与 VNode 创建

大家好，今天我们来深入探讨 Vue 中渲染层优化的核心：如何避免不必要的组件重新渲染和 VNode 创建。Vue 的响应式系统非常强大，但如果不加以控制，很容易导致性能问题。过度渲染会消耗大量的 CPU 资源，影响用户体验。因此，理解 Vue 的渲染机制，并掌握优化策略至关重要。

1. Vue 的渲染机制简述

在深入优化策略之前，我们先回顾一下 Vue 的渲染过程：

1. 数据响应式： 当 Vue 组件中的数据发生变化时，会触发相应的 setter 函数。

2. 依赖收集： 在组件渲染过程中，Vue 会追踪组件用到的数据，建立一个依赖关系图。每个数据变更会通知所有依赖它的组件。

3. Watcher 触发： 数据变更会触发 Watcher 实例，Watcher 负责调度更新。

4. 虚拟 DOM (VNode) 创建与更新： Watcher 会通知组件重新渲染，生成新的 VNode。然后，Vue 会将新 VNode 与旧 VNode 进行比较（Diff 算法）。

5. DOM 更新： Diff 算法会找出需要更新的 DOM 节点，并进行相应的操作。

2. 重新渲染的根本原因：组件更新策略

Vue 组件默认的更新策略是：父组件更新，子组件也会更新。 即使子组件的 props 没有变化，它仍然会被强制重新渲染。这就是导致不必要渲染的主要原因。

3. 优化策略：阻止不必要的更新

以下是一些避免不必要渲染的关键策略：

3.1 shouldComponentUpdate 的 Vue 等价物：shouldUpdate (Vue 3) 和 beforeUpdate (Vue 2) + 浅比较

Vue 3 中，我们可以直接在 defineComponent 中使用 shouldUpdate 选项：

import { defineComponent, ref } from 'vue';

const MyComponent = defineComponent({
  props: {
    data: {
      type: Object,
      required: true
    }
  },
  shouldUpdate(newProps, oldProps) {
    // 浅比较 data 对象是否相同
    return newProps.data !== oldProps.data;
  },
  setup(props) {
    // ...
    return () => {
      return (
        <div>{props.data.value}</div>
      );
    };
  }
});

export default MyComponent;

// 使用示例
const parentData = ref({ value: 1 });

// ...
<MyComponent :data="parentData.value" />
// ...

// 当 parentData.value 的引用发生改变时，MyComponent 才会重新渲染
parentData.value = { value: 2 }; // 重新渲染
parentData.value.value = 3; // 不会重新渲染，因为引用没有改变
parentData.value = { value: 3 }; // 重新渲染，因为引用改变了

Vue 2 中，没有直接的 shouldUpdate 选项，但我们可以结合 beforeUpdate 钩子和浅比较来实现类似的功能：

<template>
  <div>{{ data.value }}</div>
</template>

<script>
export default {
  props: {
    data: {
      type: Object,
      required: true
    }
  },
  data() {
    return {
      oldData: {} // 存储旧的 props 数据
    }
  },
  beforeUpdate() {
    // 浅比较 data 对象是否相同
    if (this.data === this.oldData) {
      this.$forceUpdate = false; // 阻止更新
    } else {
      this.$forceUpdate = true; // 允许更新
    }
  },
  mounted() {
    this.oldData = this.data; // 初始化旧数据
  },
  watch: {
    data: {
      handler(newData) {
        this.oldData = newData; // 更新旧数据
      },
      deep: true // 因为要对比引用，所以需要deep
    }
  }
};
</script>

注意事项：

• 浅比较： 浅比较只比较对象的引用地址，而不是对象的内容。因此，如果 data 对象的内容发生了变化，但引用地址没有改变，组件仍然不会重新渲染。
• 深比较的代价： 如果需要比较对象的内容，可以使用深比较。但是，深比较的性能成本很高，应该谨慎使用。
• 复杂数据结构： 对于包含复杂数据结构（例如数组、嵌套对象）的 props，浅比较可能不够用。需要根据实际情况选择合适的比较方法。
• Vue2的watch deep: 如果data的属性是对象，且对象的值会发生变化，那需要使用deep来监听，因为setData的时候，实际上引用地址没有改变，浅比较是不能正确判断的

3.2 computed 属性的妙用：仅依赖于 props 的派生数据

如果子组件只需要使用父组件传递的 props 的一部分，或者需要对 props 进行一些计算处理，可以使用 computed 属性：

<template>
  <div>{{ processedData }}</div>
</template>

<script>
export default {
  props: {
    data: {
      type: Object,
      required: true
    }
  },
  computed: {
    processedData() {
      // 只使用 data 对象的 value 属性
      return this.data.value * 2;
    }
  }
};
</script>

这样，只有当 data.value 发生变化时，子组件才会重新渲染。如果 data 对象的其他属性发生变化，子组件不会受到影响。

3.3 v-memo 指令 (Vue 3)：缓存 VNode 树

Vue 3 引入了 v-memo 指令，允许我们缓存 VNode 树。只有当 v-memo 依赖的值发生变化时，才会重新渲染。

<template>
  <div v-memo="[item.id, item.name]">
    <!-- 只有当 item.id 或 item.name 发生变化时，才会重新渲染 -->
    <div>{{ item.name }}</div>
    <div>{{ item.description }}</div>
  </div>
</template>

<script>
export default {
  props: {
    item: {
      type: Object,
      required: true
    }
  }
};
</script>

v-memo 接收一个依赖项数组。当这些依赖项的值发生变化时，才会重新渲染。

注意事项：

• v-memo 只能用于静态内容或依赖项较少的组件。
• 过度使用 v-memo 可能会适得其反，因为缓存和比较依赖项也需要消耗资源。
• v-memo 主要用于优化列表渲染等场景，可以显著提高性能。

3.4 defineProps 和 defineEmits 的类型声明 (Vue 3 TypeScript)：更严格的类型检查

在使用 TypeScript 时，使用 defineProps 和 defineEmits 进行类型声明，可以提供更严格的类型检查。这有助于避免因数据类型错误导致的不必要渲染。

import { defineComponent, defineProps, defineEmits } from 'vue';

const MyComponent = defineComponent({
  props: defineProps<{
    name: string;
    age: number;
  }>(),
  emits: defineEmits(['update']),
  setup(props, { emit }) {
    // ...
    return () => {
      return (
        <div>
          {props.name} - {props.age}
          <button onClick={() => emit('update')}>Update</button>
        </div>
      );
    };
  }
});

export default MyComponent;

3.5 markRaw 和 shallowRef：控制响应式

在某些情况下，我们可能不需要对某些数据进行响应式追踪。例如，对于大型的、不经常变化的数据对象，可以将其标记为 raw，从而避免不必要的依赖收集和更新。

import { defineComponent, ref, markRaw } from 'vue';

const MyComponent = defineComponent({
  setup() {
    const largeData = markRaw({
      // 大型数据对象
      data: []
    });

    const count = ref(0);

    return () => {
      return (
        <div>
          {count.value}
          {/* largeData 不会触发组件重新渲染 */}
        </div>
      );
    };
  }
});

export default MyComponent;

shallowRef 创建一个浅层的响应式引用。只有当引用的值被替换时，才会触发更新。

import { defineComponent, shallowRef } from 'vue';

const MyComponent = defineComponent({
  setup() {
    const obj = shallowRef({ name: 'John', age: 30 });

    return () => {
      return (
        <div>
          {obj.value.name} - {obj.value.age}
        </div>
      );
    };
  }
});

注意事项：

• 谨慎使用 markRaw 和 shallowRef，因为它们会破坏 Vue 的响应式系统。
• 只在确实不需要响应式追踪的情况下使用它们。

4. 减少 VNode 创建：优化模板

除了阻止不必要的渲染之外，我们还可以通过优化模板来减少 VNode 的创建数量。

4.1 静态节点标记：v-once 指令

对于静态内容，可以使用 v-once 指令来缓存 VNode。v-once 指令会将元素及其子元素渲染一次，然后跳过后续的渲染。

<template>
  <div>
    <div v-once>
      <!-- 静态内容，只渲染一次 -->
      <h1>Hello World</h1>
    </div>
    <div>
      <!-- 动态内容，每次都渲染 -->
      <p>{{ message }}</p>
    </div>
  </div>
</template>

4.2 避免不必要的条件渲染：v-if 和 v-show 的选择

v-if 和 v-show 都可以用于条件渲染。但是，它们的实现方式不同：

• v-if：当条件为 false 时，元素及其子元素不会被渲染。
• v-show：无论条件是否为 true，元素及其子元素都会被渲染，只是通过 CSS 的 display 属性来控制元素的显示和隐藏。

因此，如果条件很少变化，或者元素需要频繁切换显示和隐藏，可以使用 v-show。如果条件经常变化，或者元素在初始渲染时不需要显示，可以使用 v-if。

4.3 使用 key 属性：提高列表渲染的性能

在列表渲染中，key 属性用于标识每个列表项的唯一性。Vue 使用 key 属性来优化 Diff 算法，提高列表渲染的性能。

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

注意事项：

• key 属性必须是唯一的。
• 尽量使用稳定的 key 值，例如数据库中的 ID。
• 避免使用 index 作为 key 值，因为当列表发生变化时，index 值可能会发生改变，导致不必要的 DOM 更新。

5. 使用 Vue Devtools 进行性能分析

Vue Devtools 是一个强大的调试工具，可以用来分析 Vue 应用的性能。可以使用 Vue Devtools 来识别性能瓶颈，例如过度渲染的组件、频繁触发的 Watcher 等。

6. 总结：不断优化，持续改进

Vue 的渲染层优化是一个持续的过程。没有银弹，需要根据具体的应用场景选择合适的优化策略。通过理解 Vue 的渲染机制，并掌握各种优化技巧，我们可以构建高性能的 Vue 应用。记住，代码的优化需要不断的尝试和验证，使用 Vue Devtools 这样的工具可以帮助我们更好地定位问题和评估优化效果。

概括： 本文深入探讨了 Vue 渲染层优化的关键策略，包括通过 shouldUpdate/beforeUpdate 阻止不必要更新，巧妙利用 computed 属性，使用 v-memo 缓存 VNode 树，以及优化模板减少 VNode 创建。

7. 渲染优化不仅仅是技术，更是架构设计

更进一步来说，Vue 的渲染优化不仅仅是技术层面的事情，它也涉及到架构设计。一个良好的架构设计可以从根本上减少不必要的渲染。

7.1 组件拆分原则：单一职责与关注点分离

遵循单一职责原则，将大型组件拆分成更小的、可复用的组件。每个组件只负责完成一个特定的任务。这样可以减少组件之间的耦合，降低渲染范围，提高性能。

7.2 状态管理模式：Vuex/Pinia 的合理使用

合理使用状态管理模式，例如 Vuex 或 Pinia。将应用的状态集中管理，可以避免组件之间的直接依赖，提高代码的可维护性和可测试性。同时，也要避免过度使用状态管理，只将需要在多个组件之间共享的状态放入 store 中。

7.3 合理使用异步组件与懒加载

对于初始加载时不需要的组件，可以使用异步组件和懒加载。这样可以减少初始加载时间，提高用户体验。

7.4 避免在渲染函数中进行昂贵的操作

避免在渲染函数中进行昂贵的操作，例如大量的计算、DOM 操作等。这些操作会阻塞渲染进程，影响性能。可以将这些操作移到 Watcher 中，或者使用 Web Worker 来进行异步处理。

8. 性能监控与持续优化

性能优化是一个持续的过程。需要定期对应用进行性能监控，并根据监控结果进行优化。可以使用 Google Analytics、Sentry 等工具来监控应用的性能指标。

9. 表格总结常用优化策略

优化策略	适用场景	优点	缺点
shouldUpdate / beforeUpdate + 浅比较	子组件的 props 是对象，且只有当 props 的引用发生变化时才需要重新渲染。	避免不必要的重新渲染，提高性能。	需要手动进行浅比较，对于复杂数据结构可能不够用。
computed 属性	子组件只需要使用父组件传递的 props 的一部分，或者需要对 props 进行一些计算处理。	只有当依赖的 props 发生变化时，子组件才会重新渲染。	需要定义 computed 属性，可能会增加代码量。
v-memo 指令	静态内容或依赖项较少的组件，列表渲染等场景。	缓存 VNode 树，减少 VNode 创建和 Diff 操作。	只能用于静态内容或依赖项较少的组件，过度使用可能会适得其反。
defineProps 和 defineEmits 的类型声明	使用 TypeScript 的项目。	提供更严格的类型检查，避免因数据类型错误导致的不必要渲染。	需要使用 TypeScript。
markRaw 和 shallowRef	某些数据不需要进行响应式追踪，例如大型的、不经常变化的数据对象。	避免不必要的依赖收集和更新。	会破坏 Vue 的响应式系统，需要谨慎使用。
v-once 指令	静态内容。	缓存 VNode，减少 VNode 创建。	只能用于静态内容。
v-if 和 v-show 的选择	条件渲染。	v-if 在条件为 false 时不会渲染元素，v-show 通过 CSS 控制元素的显示和隐藏。根据实际情况选择合适的指令可以提高性能。	需要根据实际情况选择合适的指令。
使用 key 属性	列表渲染。	提高列表渲染的性能。	key 属性必须是唯一的，且尽量使用稳定的 key 值。
组件拆分	大型组件。	减少组件之间的耦合，降低渲染范围，提高性能。	需要重新设计组件结构。
状态管理模式	需要在多个组件之间共享状态的应用。	避免组件之间的直接依赖，提高代码的可维护性和可测试性。	需要引入状态管理库，可能会增加代码量。
异步组件与懒加载	初始加载时不需要的组件。	减少初始加载时间，提高用户体验。	需要修改组件的加载方式。

10. 总结：渲染优化，永无止境

Vue 渲染优化是一个涉及多个层面的问题，从组件的设计到数据的管理，都需要仔细考虑。通过理解 Vue 的渲染机制，并结合实际应用场景，我们可以选择合适的优化策略，构建高性能、用户体验良好的 Vue 应用。优化之路永无止境，持续学习和实践是关键。

更多IT精英技术系列讲座，到智猿学院