Vue VNode 规范化：统一模板、JSX/TSX 输出的基石
大家好！今天我们来深入探讨 Vue 中一个至关重要的概念：VNode 的规范化 (Normalization)。VNode 作为 Vue 虚拟 DOM 的核心，其结构的一致性直接影响到渲染性能、Diff 算法的效率以及整体框架的稳定性。规范化过程确保了无论你是使用模板、JSX/TSX 编写组件，最终都能得到统一的 VNode 结构，从而为后续的渲染流程奠定坚实的基础。
什么是 VNode？
在深入规范化之前，我们先快速回顾一下什么是 VNode。VNode (Virtual Node)，即虚拟节点，本质上是一个 JavaScript 对象，它以树状结构描述了真实 DOM 节点及其属性、事件等信息。Vue 利用 VNode 来进行高效的 DOM 操作，减少了直接操作真实 DOM 的开销。
一个典型的 VNode 对象包含以下关键属性：
tag: 节点的标签名，例如'div','span', 或者组件的构造函数。data: 包含节点属性、事件监听器、指令等信息的对象。children: 一个 VNode 数组，表示当前节点的子节点。text: 如果节点是文本节点，则包含文本内容。elm: 对真实 DOM 节点的引用（在挂载后）。key: 用于 Diff 算法的唯一标识符，帮助 Vue 识别节点的变化。
例如，以下 HTML 代码：
<div id="app">
<h1>Hello, Vue!</h1>
<p>This is a paragraph.</p>
</div>可能会被转化为如下 VNode 结构（简化版）：
{
tag: 'div',
data: { attrs: { id: 'app' } },
children: [
{ tag: 'h1', data: null, children: [ { tag: undefined, data: null, text: 'Hello, Vue!' } ] },
{ tag: 'p', data: null, children: [ { tag: undefined, data: null, text: 'This is a paragraph.' } ] }
]
}规范化的必要性
Vue 组件可以通过多种方式定义：
- 模板 (Template): 使用 HTML 风格的模板语法。
- 渲染函数 (Render Function): 使用 JavaScript 代码手动创建 VNode。
- JSX/TSX: 使用类似 XML 的语法编写组件，通过 Babel 编译成渲染函数。
这三种方式产生的 VNode 结构可能存在差异。例如，模板中的文本节点可能直接是字符串，而渲染函数可能返回一个包含文本的 VNode。JSX/TSX 的编译结果也可能包含一些额外的辅助节点。
如果不进行规范化，这些差异会导致以下问题：
- Diff 算法复杂度增加： Diff 算法需要处理各种不同类型的 VNode 结构，导致代码复杂且效率低下。
- 渲染错误： 不同的 VNode 结构可能导致渲染函数无法正确处理，从而产生渲染错误。
- 组件行为不一致： 组件的行为可能因为 VNode 结构的不同而产生差异，导致难以预测和调试。
因此，Vue 需要对 VNode 进行规范化，将不同来源的 VNode 统一成一种标准格式，从而保证渲染过程的正确性和高效性。
规范化过程详解
Vue 的 VNode 规范化过程主要发生在 src/core/vdom/create-element.js 文件中。核心函数是 _createElement (内部使用) 和 normalizeChildren. _createElement负责创建VNode，而 normalizeChildren 负责处理子节点的规范化。规范化过程主要针对 children 属性进行处理，确保其包含的都是 VNode 实例。
规范化的过程可以分为以下几个步骤：
-
检查
children的类型：- 如果
children为undefined或null，则将其设置为空数组[]。 - 如果
children为数组，则进行下一步规范化处理。 - 如果
children为基本类型（字符串、数字等），则将其转换为文本 VNode。 - 如果
children为其他类型，则可能报错或者进行特殊处理（例如，处理函数式组件的返回值）。
- 如果
-
数组扁平化 (Flattening):
如果
children是一个嵌套数组，例如[[VNode1, VNode2], VNode3]，则需要将其扁平化为[VNode1, VNode2, VNode3]。这是因为模板和 JSX/TSX 都可能产生嵌套的数组结构。Vue 使用normalizeArrayChildren函数进行扁平化处理。 -
文本节点转换：
在扁平化后的
children数组中，如果存在文本节点（字符串或数字），则需要将其转换为文本 VNode。文本 VNode 的tag属性为undefined，text属性为文本内容。 -
函数式组件处理：
如果
children中包含函数式组件的 VNode，则需要执行该组件的渲染函数，并将返回的 VNode 作为子节点插入到当前节点中。
下面我们通过代码示例来更详细地了解规范化的过程。
// 简化版的 normalizeChildren 函数
function normalizeChildren(children) {
if (Array.isArray(children)) {
const res = [];
for (let i = 0; i < children.length; i++) {
const c = children[i];
if (Array.isArray(c)) {
// 递归扁平化
res.push(...normalizeChildren(c));
} else if (isPrimitive(c)) {
// 转换为文本 VNode
res.push(createTextVNode(c));
} else if (c) {
res.push(c); // 已经是一个 VNode
}
}
return res;
} else if (isPrimitive(children)) {
return [createTextVNode(children)];
}
// 处理 null, undefined, boolean 等情况
return [];
}
function isPrimitive(value) {
return (
typeof value === 'string' ||
typeof value === 'number' ||
typeof value === 'symbol' ||
typeof value === 'boolean'
)
}
function createTextVNode(text) {
return {
tag: undefined,
data: undefined,
children: undefined,
text: String(text)
}
}示例 1: 模板中的文本节点
假设我们有以下模板代码：
<div>
Hello, Vue!
</div>在编译过程中，children 属性可能是一个字符串 "Hello, Vue!"。规范化过程会将这个字符串转换为一个文本 VNode：
{
tag: undefined,
data: undefined,
children: undefined,
text: "Hello, Vue!"
}示例 2: JSX/TSX 中的嵌套数组
假设我们使用 JSX/TSX 编写了以下代码：
<div>
{[
<h1>Title</h1>,
<p>Content</p>
]}
</div>在编译后，children 属性可能是一个嵌套数组 [[VNode1, VNode2]]。规范化过程会将这个嵌套数组扁平化为 [VNode1, VNode2]。
示例 3: 渲染函数中的文本节点
假设我们使用渲染函数创建了以下 VNode：
h('div', [
'Hello, Vue!'
])这里的 'Hello, Vue!' 也会被转换为文本 VNode。
normalizeArrayChildren 函数的优化
在 normalizeArrayChildren 函数中，Vue 还进行了一些优化，以提高性能：
- Key 的处理: 如果相邻的两个 VNode 都是文本节点，则会将它们合并成一个文本节点，以减少 VNode 的数量。如果子元素有key，会根据key来更新子节点，从而避免不必要的DOM操作。
isComment的处理： 跳过注释节点，避免创建不必要的 VNode。
这些优化措施可以有效地减少 VNode 的数量，从而提高渲染性能。
规范化对 Diff 算法的影响
规范化的 VNode 结构简化了 Diff 算法的实现。Diff 算法只需要比较相同类型的 VNode，就可以判断节点是否发生了变化。例如，如果两个 VNode 的 tag 属性相同，则可以认为它们是同一类型的节点，可以进一步比较它们的 data 和 children 属性。
如果 VNode 结构不统一，Diff 算法就需要处理各种不同类型的 VNode，导致代码复杂且效率低下。规范化确保了 VNode 结构的一致性，从而简化了 Diff 算法的实现，提高了 Diff 算法的效率。
深入源码分析
我们可以通过阅读 Vue 的源码来更深入地了解规范化的过程。src/core/vdom/create-element.js 文件包含了 VNode 创建和规范化的核心代码。
// 位于 src/core/vdom/create-element.js
export function _createElement (
context: Component,
tag?: string | Class<Component> | Function | Object,
data?: VNodeData,
children?: any,
normalizationType?: number
): VNode | Array<VNode> | void {
// ... 省略部分代码
if (Array.isArray(children)) {
normalizationType = config.production
? 2
: 1
}
if (isDef(data) && isDef(data.ns)) {
/* istanbul ignore if: weex */
if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && typeof tag === 'string' && isReservedTag(tag) && data.ns !== 'http://www.w3.org/2000/svg') {
warn(
`The <${tag}> tag is an HTML element and is not valid inside an SVG ` +
`context.n If you want your code to be SVG-compliant, remove the ` +
`"${data.ns}" attribute on <${tag}> or use SVG tags.`
)
}
vnode = createChildren(vnode, children, context.proxy)
} else {
vnode = createChildren(vnode, children, context.proxy)
}
// ... 省略部分代码
}
function createChildren (vnode, children, vmProxy) {
if (Array.isArray(children)) {
if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
checkKeyTypes(children, vnode.tag, vnode.context)
}
if (normalizationType === ALWAYS_NORMALIZE) {
children = normalizeChildren(children)
} else if (normalizationType === SIMPLE_NORMALIZE) {
children = simpleNormalizeChildren(children)
}
} else if (isPrimitive(vnode.text)) {
// ...
}
return vnode;
}在 _createElement 函数中，normalizationType 参数决定了使用哪种规范化方法。ALWAYS_NORMALIZE 表示始终进行规范化，SIMPLE_NORMALIZE 表示进行简单的规范化。在生产环境下，通常使用 SIMPLE_NORMALIZE，以提高性能。
规范化的不同类型
Vue 3 中，规范化主要有两种类型：
ALWAYS_NORMALIZE(完全规范化): 对所有子节点进行递归规范化，确保每个子节点都是 VNode 实例。主要用于运行时编译的模板。SIMPLE_NORMALIZE(简单规范化): 只对直接子节点进行规范化，不进行递归处理。主要用于预编译的模板和 JSX/TSX。
选择哪种规范化方式取决于性能和灵活性之间的权衡。完全规范化可以确保 VNode 结构的一致性，但也增加了额外的开销。简单规范化可以减少开销，但需要确保子节点已经经过了适当的规范化处理。
| 规范化类型 | 描述 | 适用场景 |
|---|---|---|
ALWAYS_NORMALIZE |
对所有子节点进行递归规范化，确保每个子节点都是 VNode 实例。 | 运行时编译的模板 |
SIMPLE_NORMALIZE |
只对直接子节点进行规范化，不进行递归处理。 | 预编译的模板和 JSX/TSX |
总结
VNode 规范化是 Vue 框架中一个关键的环节。它确保了无论你使用何种方式编写组件，最终都能得到统一的 VNode 结构。规范化简化了 Diff 算法的实现，提高了渲染性能，并保证了组件行为的一致性。深入理解 VNode 规范化的过程，可以帮助你更好地理解 Vue 框架的内部机制，从而编写出更高效、更稳定的 Vue 应用。
规范化的作用与意义
VNode 规范化起着至关重要的作用，它确保了 Vue 能够高效地处理各种来源的组件定义，并保证了渲染过程的正确性和一致性。
规范化对开发者的影响
虽然规范化过程对于开发者来说是透明的，但了解其原理可以帮助我们更好地理解 Vue 的渲染机制，从而编写出更优化的代码。
深入理解 Vue 内部机制
掌握 VNode 规范化是深入理解 Vue 内部机制的关键一步，它可以帮助我们更好地利用 Vue 提供的各种特性，并解决实际开发中遇到的问题。
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