Vue SSR中的流式VNode部分更新：实现组件级别的按需、实时内容传输 - 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 SSR 中的流式 VNode 部分更新：实现组件级别的按需、实时内容传输

各位朋友，大家好！今天我们来聊聊 Vue SSR (服务端渲染) 中一个比较高级的话题：流式 VNode 部分更新。我们知道，传统的 SSR 流程通常是先在服务端将整个应用渲染成 HTML 字符串，然后一次性发送给客户端。这种方式在大型应用中可能会遇到一些性能瓶颈，比如首屏渲染时间过长、服务器压力过大等等。而流式渲染则可以解决这些问题，它允许服务端将 HTML 分段、逐步地发送给客户端，客户端收到一部分就先显示一部分，从而优化用户体验。

但是，仅仅进行简单的 HTML 流式传输还不够。如果我们能够更进一步，精确到组件级别进行按需、实时的内容传输，那么就可以实现更加精细化的渲染控制和性能优化。这就是我们今天所要探讨的流式 VNode 部分更新。

为什么需要流式 VNode 部分更新？

首先，让我们明确一下流式 VNode 部分更新能够解决哪些问题：

首屏渲染时间优化： 传统的 SSR 需要等待所有组件都渲染完成才能发送 HTML。而流式 VNode 部分更新可以优先发送关键组件的 HTML，让用户更快地看到页面内容，即使其他组件还在渲染中。
资源利用率提升： 有些组件的渲染可能比较耗时，比如需要进行大量的计算或者请求外部数据。如果能够将这些组件的渲染延迟到客户端，或者在服务端进行异步渲染，就可以降低服务器的压力，提高资源利用率。
动态内容实时更新： 有些组件的内容可能是动态变化的，比如实时聊天信息、股票行情等等。如果能够将这些组件的更新推送到客户端，就可以实现更加实时的用户体验。
代码复用和维护： 流式 VNode 部分更新可以更好地复用现有的 Vue 组件，而无需进行大量的修改或者重构。这样可以降低开发成本，提高代码的可维护性。

实现流式 VNode 部分更新的基本思路

要实现流式 VNode 部分更新，我们需要解决以下几个关键问题：

VNode 的序列化和反序列化： VNode 是 Vue 渲染的核心数据结构，我们需要将其序列化成一种可以在网络上传输的格式，并在客户端进行反序列化。
组件级别的依赖关系管理： 我们需要知道哪些组件依赖于哪些数据，以及当数据发生变化时，需要更新哪些组件。
增量更新策略： 我们需要确定哪些组件需要进行全量更新，哪些组件可以进行部分更新，以及如何将更新推送到客户端。
客户端 VNode Patch： 客户端需要能够接收服务端发送的 VNode 数据，并将其应用到现有的 DOM 结构上。

总的来说，实现流式 VNode 部分更新涉及到服务端和客户端的协同工作，需要对 Vue 的渲染机制有深入的理解。

服务端实现：VNode 序列化与异步渲染

首先，我们需要在服务端对 VNode 进行序列化。 Vue 官方并没有提供 VNode 的序列化方法，因此我们需要自己实现。一种简单的做法是将 VNode 转换成 JSON 格式，但这种方式会丢失一些 VNode 的元数据信息，并且性能可能不高。

更优的方式是使用一种专门的 VNode 序列化库，比如 vdom-serializer。这个库可以将 VNode 转换成一种更加紧凑的二进制格式，并且保留了 VNode 的所有信息。

// 服务端代码
const { createRenderer } = require('vue-server-renderer');
const serialize = require('vdom-serializer'); // 假设使用vdom-serializer

// 创建一个 Vue 实例
const app = new Vue({
  data: {
    message: 'Hello, world!',
    timestamp: Date.now()
  },
  template: `
    <div>
      <h1>{{ message }}</h1>
      <p>Current timestamp: {{ timestamp }}</p>
      <async-component></async-component>
    </div>
  `,
  components: {
    'async-component': {
      template: '<div>Loading...</div>',
      async serverPrefetch() {
        // 模拟异步数据获取
        await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 1000));
        this.data = 'Async data loaded!';
        return { data: 'Async data loaded!' }; // 返回的数据会被合并到data中
      },
      data() {
        return {
          data: ''
        }
      },
      render(h) {
        return h('div', this.data);
      }
    }
  }
});

const renderer = createRenderer();

renderer.renderToString(app).then(html => {
  console.log(html); // 完整的HTML
});

// 流式渲染示例
renderer.renderToStream(app).pipe(process.stdout);

// VNode 序列化示例 （核心部分）
renderer.renderToString(app, (err, html) => {
  if (err) {
    console.error(err);
    return;
  }

  // 1. 获取 VNode 树
  const vnode = app.$vnode; // 根组件的 VNode

  // 2. 序列化 VNode
  const serializedVNode = serialize(vnode);

  // 3. 将序列化后的 VNode 发送到客户端 (例如，通过 WebSocket)
  console.log("Serialized VNode:", serializedVNode); //  在实际应用中，你需要将 serializedVNode 发送到客户端
});

在上面的代码中，我们首先创建了一个 Vue 实例，并使用 vue-server-renderer 将其渲染成 HTML 字符串。然后，我们使用 vdom-serializer 将根组件的 VNode 序列化成字符串，并将其发送到客户端。

除了 VNode 序列化之外，我们还需要考虑异步渲染的问题。有些组件的渲染可能依赖于异步数据，如果我们在服务端同步渲染这些组件，可能会阻塞整个渲染流程。

为了解决这个问题，我们可以使用 Vue 的 serverPrefetch 钩子函数。这个钩子函数允许我们在服务端进行异步数据预取，并在组件渲染之前将数据准备好。

// 组件代码
components: {
  'async-component': {
    template: '<div>Loading...</div>',
    async serverPrefetch() {
      // 模拟异步数据获取
      await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 1000));
      this.data = 'Async data loaded!';
      return { data: 'Async data loaded!' }; // 返回的数据会被合并到data中
    },
    data() {
      return {
        data: ''
      }
    },
    render(h) {
      return h('div', this.data);
    }
  }
}

在上面的代码中，我们在 async-component 组件中定义了一个 serverPrefetch 钩子函数。这个钩子函数会在服务端进行异步数据获取，并将数据存储在组件的 data 属性中。当组件渲染时，可以直接使用这些数据，而无需等待异步请求完成。

客户端实现：VNode 反序列化与 Patch

在客户端，我们需要接收服务端发送的 VNode 数据，并将其反序列化成 VNode 对象。同样，我们可以使用 vdom-serializer 库来进行反序列化。

// 客户端代码
const { h, createApp } = Vue;
const deserialize = require('vdom-serializer').deserialize; // 假设使用vdom-serializer
const patch = require('virtual-dom/patch'); // 虚拟DOM patch 方法
const diff = require('virtual-dom/diff'); // 虚拟DOM diff 方法
const createElement = require('virtual-dom/create-element'); // 虚拟DOM 创建元素方法

// 1. 接收服务端发送的序列化后的 VNode (例如，通过 WebSocket)
const serializedVNode = "此处应该是服务端发送过来的序列化的 VNode 字符串"; //  假设服务端发送过来的字符串

// 2. 反序列化 VNode
const vnode = deserialize(serializedVNode);

// 3. 创建一个 Vue 应用
const app = createApp({
  render: () => vnode
});

// 4. 挂载到 DOM 节点
app.mount('#app');

// ----------------------- 部分更新示例 -----------------------

// 假设服务端发送了部分更新的 VNode 数据
const updatedSerializedVNode = "此处应该是服务端发送过来的**更新**后的序列化的 VNode 字符串";
const updatedVNode = deserialize(updatedSerializedVNode);

// 获取当前 DOM 树对应的 VNode (可能需要存储在某个地方，这里简化处理)
const currentVNode = app._instance.vnode;

// 使用 virtual-dom 的 diff 算法计算差异
const patches = diff(currentVNode, updatedVNode);

// 获取根 DOM 元素
const rootNode = document.getElementById('app'); //  或者其他根节点

// 使用 virtual-dom 的 patch 算法更新 DOM
patch(rootNode, patches);

// 更新 Vue 实例的 VNode (方便下次更新)
app._instance.vnode = updatedVNode; //  重要: 更新 Vue 实例的 VNode，以便下次 diff

在上面的代码中，我们首先使用 vdom-serializer 将服务端发送的 VNode 数据反序列化成 VNode 对象。然后，我们创建一个 Vue 应用，并将反序列化后的 VNode 作为根组件的 render 函数。最后，我们将应用挂载到 DOM 节点上。

接下来，我们需要实现 VNode 的 Patch 算法。 Patch 算法的目标是将新的 VNode 应用到现有的 DOM 结构上，从而实现页面的更新。

一种常见的 Patch 算法是基于 virtual-dom 库实现的。这个库提供了一系列的函数，可以用于比较两个 VNode 树的差异，并生成一系列的 DOM 操作指令。然后，我们可以使用这些指令来更新 DOM 结构。

// 获取当前 DOM 树对应的 VNode
const currentVNode = app._instance.vnode;

// 使用 virtual-dom 的 diff 算法计算差异
const patches = diff(currentVNode, updatedVNode);

// 获取根 DOM 元素
const rootNode = document.getElementById('app');

// 使用 virtual-dom 的 patch 算法更新 DOM
patch(rootNode, patches);

// 更新 Vue 实例的 VNode
app._instance.vnode = updatedVNode;

在上面的代码中，我们首先获取当前 DOM 树对应的 VNode。然后，我们使用 virtual-dom 的 diff 函数比较当前 VNode 和新的 VNode 的差异，生成一系列的 DOM 操作指令。最后，我们使用 virtual-dom 的 patch 函数将这些指令应用到 DOM 结构上，从而实现页面的更新。

注意： 上面的代码只是一个简单的示例，实际应用中需要考虑更多的细节，比如错误处理、性能优化等等。此外，由于 Vue 3 的内部实现与 Vue 2 有所不同，因此需要根据实际情况进行调整。

组件级别的依赖关系管理

要实现组件级别的按需更新，我们需要知道哪些组件依赖于哪些数据，以及当数据发生变化时，需要更新哪些组件。

一种简单的做法是使用 Vue 的响应式系统。 Vue 的响应式系统可以自动追踪组件对数据的依赖关系，当数据发生变化时，会自动触发组件的重新渲染。

// 组件代码
Vue.component('my-component', {
  data() {
    return {
      message: 'Hello, world!'
    };
  },
  template: `
    <div>
      <p>{{ message }}</p>
    </div>
  `
});

在上面的代码中，my-component 组件依赖于 message 数据。当 message 数据发生变化时，Vue 的响应式系统会自动触发 my-component 组件的重新渲染。

但是，仅仅依靠 Vue 的响应式系统还不够。在 SSR 场景下，我们需要在服务端也能够追踪组件对数据的依赖关系，并根据依赖关系生成 VNode 更新指令。

一种做法是在服务端维护一个依赖关系图。依赖关系图记录了每个组件依赖于哪些数据，以及当数据发生变化时，需要更新哪些组件。

// 服务端代码
const dependencyGraph = {
  'my-component': ['message']
};

function updateComponent(componentName, data) {
  const dependencies = dependencyGraph[componentName];
  if (dependencies && dependencies.includes(data.key)) {
    // 生成 VNode 更新指令
    const vnode = createVNode(componentName, data);
    return vnode;
  }
  return null;
}

在上面的代码中，dependencyGraph 对象记录了 my-component 组件依赖于 message 数据。 updateComponent 函数接收组件名称和数据作为参数，如果组件依赖于该数据，则生成 VNode 更新指令。

增量更新策略

在实际应用中，我们可能不需要每次都进行全量更新。有些组件可能只需要进行部分更新，比如只更新组件的某个属性，或者只更新组件的子节点。

为了实现增量更新，我们可以使用 VNode 的 patch 函数。 patch 函数可以比较两个 VNode 树的差异，并生成一系列的 DOM 操作指令。然后，我们可以使用这些指令来更新 DOM 结构。

// 客户端代码
function patchVNode(oldVNode, newVNode) {
  const patches = diff(oldVNode, newVNode);
  patch(document.getElementById('app'), patches);
}

在上面的代码中，patchVNode 函数接收两个 VNode 对象作为参数，然后使用 diff 函数比较它们的差异，并使用 patch 函数将差异应用到 DOM 结构上。

除了使用 patch 函数之外，我们还可以使用一些其他的技术来实现增量更新，比如：

WebSockets： 使用 WebSockets 可以实现服务端向客户端的实时数据推送，从而实现更加实时的用户体验。
Server-Sent Events (SSE)： SSE 是一种单向的服务器推送技术，可以用于将服务器端的数据实时推送给客户端。
GraphQL Subscriptions： GraphQL Subscriptions 是一种基于 GraphQL 的实时数据推送技术，可以用于订阅数据的变化，并在数据变化时接收通知。

选择哪种技术取决于具体的应用场景和需求。

使用表格总结关键技术点

| 技术点 | 描述 | 代码示例 |
| ———————– | ——————————————————————————————————————————————————————————————— | ————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000—————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————-

更多IT精英技术系列讲座，到智猿学院