Vue中的函数式组件（Functional Component）：VNode创建与性能优化策略 - 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

Vue中的函数式组件：VNode创建与性能优化策略

大家好，今天我们来深入探讨Vue中的函数式组件。函数式组件是Vue中一种轻量级的组件形式，特别适用于展示型、无状态的场景。理解其VNode创建机制以及性能优化策略，对于编写高效的Vue应用至关重要。

1. 什么是函数式组件？

与常规的Vue组件（状态组件）不同，函数式组件具有以下特点：

无状态 (Stateless): 不使用 data 选项，没有响应式数据。
无实例 (Instanceless): 没有 this 上下文，没有生命周期钩子。
轻量 (Lightweight): 由于没有状态管理和生命周期，渲染性能通常优于状态组件。
函数式 (Functional): 本质上是一个接受 props 和 context 作为参数并返回 VNode 的函数。

函数式组件最适合用于那些只依赖于传入的 props 来渲染UI的场景。它们可以有效避免状态组件带来的性能开销。

2. 函数式组件的定义方式

定义函数式组件主要有两种方式：

2.1 使用 functional: true 选项

这是最常见的定义方式，通过在组件选项中设置 functional: true 来声明一个函数式组件。

Vue.component('my-functional-component', {
  functional: true,
  props: {
    message: {
      type: String,
      required: true
    }
  },
  render: function (createElement, context) {
    return createElement(
      'div',
      {
        class: 'my-functional-component'
      },
      context.props.message
    );
  }
});

functional: true：声明该组件为函数式组件。
props：定义组件接收的 props。
render：渲染函数，接收两个参数：
- createElement: 用于创建 VNode 的函数。
- context: 一个包含组件上下文信息的对象，包括 props, children, parent, data 等。

2.2 使用单文件组件 (SFC) 中的 <template functional>

在单文件组件中，可以使用 <template functional> 标签来声明一个函数式组件。

<template functional>
  <div class="my-functional-component">
    {{ props.message }}
  </div>
</template>

<script>
export default {
  props: {
    message: {
      type: String,
      required: true
    }
  }
}
</script>

<style scoped>
.my-functional-component {
  /* Styles */
}
</style>

<template functional>：声明模板为函数式模板。
props：定义组件接收的 props。
模板内的 props 可以直接访问。

3. 函数式组件中的 context 对象

context 对象是函数式组件渲染函数的第二个参数，它提供了组件的上下文信息。context 对象包含以下属性：

属性	类型	描述
`props`	`Object`	组件接收到的 props。
`children`	`Array<VNode>`	组件的子节点。
`slots`	`Object`	包含所有插槽的对象，例如 `context.slots().default` 返回默认插槽的 VNode 数组。
`data`	`Object`	传递给组件的整个数据对象，与传递给 `createElement` 的第二个参数相同。可以用于传递事件监听器、属性等。
`parent`	`Component`	父组件实例。
`listeners`	`Object`	(2.3.0+) 一个包含了父组件为当前组件注册的所有事件监听器的对象。这是 `data.on` 的一个别名。
`injections`	`Object`	(2.3.0+) 如果使用了 `inject` 选项，则该对象包含了 `inject` 绑定。

4. VNode 创建过程

函数式组件的 VNode 创建过程与状态组件略有不同。核心在于渲染函数 render 的执行。

4.1 渲染函数的执行

当Vue渲染函数式组件时，会执行其 render 函数。 render 函数接收 createElement 和 context 作为参数。

4.2 createElement 函数

createElement 函数是Vue的核心，用于创建 VNode。它接受以下参数：

tag: 可以是一个 HTML 标签名 (string)，一个组件选项对象，或者一个 resolve 了上述任何一种的异步组件的 Promise。
data: 一个对象，包含与这个节点相关的数据。这类似于我们将要在模板中使用的所有属性。
children: 子节点。

createElement 函数的返回值就是一个 VNode 对象。

4.3 VNode 的结构

VNode 是 Vue 中虚拟DOM 的节点，它是一个 JavaScript 对象，描述了真实的 DOM 元素。VNode 对象包含了以下属性：

属性	类型	描述
`tag`	`string`	HTML 标签名，例如 ‘div’, ‘span’ 等。如果是组件，则为组件的构造函数。
`data`	`Object`	包含节点数据的对象，例如 attributes, props, event listeners 等。
`children`	`Array<VNode>`	子节点数组。
`text`	`string`	文本节点的内容。
`elm`	`HTMLElement`	对应的真实 DOM 元素。只有在渲染后才会被赋值。
`key`	`string \| number`	VNode 的唯一标识符，用于 Vue 的 Diff 算法。
`componentOptions`	`Object`	如果是组件节点，则包含组件的选项对象。
`componentInstance`	`Component`	如果是组件节点，则包含组件的实例。

4.4 函数式组件的 VNode 特点

函数式组件生成的 VNode 与状态组件生成的 VNode 的主要区别在于：

函数式组件的 VNode 没有 componentInstance 属性，因为函数式组件没有实例。
函数式组件的 VNode 的 data 属性可能包含 hook 对象，用于在 VNode 生命周期中执行特定的函数。

5. 性能优化策略

函数式组件本身就具有一定的性能优势，但仍然可以通过一些策略来进一步优化其性能。

5.1 避免不必要的渲染

使用 key 属性: 在循环渲染列表时，务必为每个 VNode 提供唯一的 key 属性。这有助于 Vue 的 Diff 算法更有效地识别节点的变化，从而减少不必要的渲染。
```
<template functional>
  <ul>
    <li v-for="item in props.items" :key="item.id">
      {{ item.name }}
    </li>
  </ul>
</template>
```
使用 v-once 指令: 如果组件的内容永远不会改变，可以使用 v-once 指令来缓存 VNode，避免重复渲染。
```
<template functional>
  <div v-once>
    {{ props.staticMessage }}
  </div>
</template>
```
合理使用计算属性和侦听器： 避免在函数式组件的父组件中使用过于复杂的计算属性和侦听器，这可能会导致不必要的重新渲染。

5.2 减少 VNode 的数量

避免嵌套过深的 DOM 结构: 尽量保持 DOM 结构的扁平化，减少 VNode 的数量，从而减少渲染的开销。
合理使用条件渲染: 使用 v-if 和 v-show 指令时，需要根据实际情况进行选择。v-if 会完全销毁和重建 DOM 元素，而 v-show 只是切换元素的 display 属性。对于频繁切换显示状态的元素，建议使用 v-show。
使用 template 标签: template 标签不会渲染到真实的 DOM 中，可以用于包裹多个元素，而不会增加 VNode 的数量。
```
<template functional>
  <template v-if="props.showContent">
    <h1>Title</h1>
    <p>Content</p>
  </template>
</template>
```

5.3 优化事件处理

使用事件委托: 将事件监听器绑定到父元素上，而不是绑定到每个子元素上。这可以减少事件监听器的数量，提高性能。

<template functional>
  <ul @click="handleClick">
    <li v-for="item in props.items" :key="item.id" :data-item-id="item.id">
      {{ item.name }}
    </li>
  </ul>
</template>

<script>
export default {
  props: {
    items: {
      type: Array,
      required: true
    }
  },
  methods: {
    handleClick(event) {
      const itemId = event.target.dataset.itemId;
      if (itemId) {
        // 处理点击事件
      }
    }
  }
}
</script>

使用 passive 和 once 事件监听器: 对于某些事件，可以使用 passive 和 once 修饰符来优化性能。
- passive：告诉浏览器该事件监听器不会调用 preventDefault()，从而允许浏览器在滚动时更流畅地执行页面更新。
- once：确保事件监听器只执行一次。

5.4 缓存 VNode

虽然函数式组件本身没有状态，但可以利用闭包的特性来缓存 VNode，避免重复创建。

Vue.component('cached-functional-component', {
  functional: true,
  props: {
    message: {
      type: String,
      required: true
    }
  },
  render: (function () {
    let cachedVNode = null;
    return function (createElement, context) {
      if (!cachedVNode) {
        cachedVNode = createElement(
          'div',
          {
            class: 'cached-functional-component'
          },
          context.props.message
        );
      }
      return cachedVNode;
    };
  })()
});

注意: 这种缓存方式只适用于组件的内容完全静态，不会根据 props 变化而变化的场景。如果 props 发生变化，缓存的 VNode 将不再有效。

6. 函数式组件的适用场景

函数式组件最适合以下场景：

展示型组件: 用于展示静态内容或仅依赖于 props 的数据。
包装组件: 用于包装其他组件，例如布局组件或样式组件。
高阶组件 (HOC): 用于增强其他组件的功能。
列表渲染中的简单项: 在列表渲染中，如果每个项的渲染逻辑很简单，可以使用函数式组件来提高性能。

7. 代码示例

以下是一个综合的代码示例，展示了如何使用函数式组件创建一个简单的列表：

<!-- Parent Component -->
<template>
  <div>
    <h1>My List</h1>
    <my-list :items="items" @item-click="handleItemClick"></my-list>
  </div>
</template>

<script>
import MyList from './MyList.vue';

export default {
  components: {
    MyList
  },
  data() {
    return {
      items: [
        { id: 1, name: 'Item 1' },
        { id: 2, name: 'Item 2' },
        { id: 3, name: 'Item 3' }
      ]
    };
  },
  methods: {
    handleItemClick(itemId) {
      alert(`Clicked on item with ID: ${itemId}`);
    }
  }
};
</script>

<!-- MyList.vue (Functional Component) -->
<template functional>
  <ul>
    <li
      v-for="item in props.items"
      :key="item.id"
      @click="$emit('item-click', item.id)"
    >
      {{ item.name }}
    </li>
  </ul>
</template>

<script>
export default {
  props: {
    items: {
      type: Array,
      required: true
    }
  },
  emits: ['item-click'] //显式声明组件触发的事件（Vue 3 推荐）
};
</script>

在这个例子中，MyList 组件是一个函数式组件，它接收一个 items 数组作为 props，并渲染一个列表。当点击列表项时，它会触发一个 item-click 事件，并将 item.id 作为参数传递给父组件。

8. 总结一下今天所讲的内容

函数式组件是Vue中一种轻量级的组件形式，适用于展示型、无状态的场景。
函数式组件通过 functional: true 选项或 <template functional> 标签定义。
可以通过优化渲染、减少VNode数量、优化事件处理和缓存VNode等策略来进一步提高函数式组件的性能。

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