Vue Patching算法如何处理VNode属性中的`Symbol` Key：解决属性访问的兼容性

Vue Patching 算法与 Symbol Key：兼顾性能与兼容性

大家好，今天我们来深入探讨 Vue 的 Patching 算法，并着重解决一个特定的问题：当 VNode 的属性（props 或者 attributes）中使用 Symbol 作为 Key 时，Patching 算法如何保证属性访问的兼容性和正确性。

1. Patching 算法概览：理解差异更新的本质

Vue 的核心在于它的响应式系统和虚拟 DOM。当我们修改数据时，响应式系统会通知组件进行更新。更新过程并非直接操作真实 DOM，而是先创建一个新的 VNode 树，然后通过 Patching 算法，将新的 VNode 树与旧的 VNode 树进行对比，找出差异，并仅对差异部分进行实际的 DOM 操作。

这种差异更新策略极大地提升了性能，因为它避免了不必要的 DOM 操作，特别是大规模的 DOM 操作。

Patching 算法大致包含以下几个步骤：

1. 新旧 VNode 树的对比： 递归地对比新旧 VNode 树的节点类型、属性、子节点等。
2. 确定需要更新的部分： 找出新旧 VNode 树之间的差异，例如节点类型不同、属性值不同、子节点数量不同等。
3. 执行 DOM 操作： 根据找出的差异，对真实 DOM 进行相应的操作，例如创建新节点、删除旧节点、更新属性、移动节点等。

这个过程可以用一个简单的例子说明：

<!-- 旧的 HTML -->
<div id="app">
  <h1>Hello, Vue!</h1>
  <p>This is a paragraph.</p>
</div>

<!-- 新的 HTML -->
<div id="app">
  <h1>Hello, World!</h1>
  <p>This is an updated paragraph.</p>
  <span>A new span element.</span>
</div>

Patching 算法会发现以下差异：

• <h1> 标签的内容从 "Hello, Vue!" 变为 "Hello, World!"。
• <p> 标签的内容从 "This is a paragraph." 变为 "This is an updated paragraph."。
• 增加了一个 <span> 标签。

然后，Patching 算法只会更新 <h1> 和 <p> 标签的内容，并添加 <span> 标签，而不会重新创建整个 <div> 标签。

2. VNode 属性的存储方式：Object 与 Map 的权衡

在 Vue 中，VNode 的属性通常存储在一个 JavaScript 对象中。例如：

const vnode = {
  tag: 'div',
  props: {
    id: 'my-div',
    class: 'container',
    style: {
      color: 'blue',
      fontSize: '16px'
    }
  },
  children: []
};

在这个例子中，vnode.props 就是一个普通的 JavaScript 对象。这种方式简单直接，易于访问。

然而，当属性的 Key 是 Symbol 类型时，使用普通对象就会遇到一些问题。Symbol 是一种原始数据类型，它的主要目的是为了创建唯一的属性 Key，防止属性名冲突。

const mySymbol = Symbol('mySymbol');

const obj = {
  [mySymbol]: 'This is a symbol property'
};

console.log(obj[mySymbol]); // Output: This is a symbol property

问题在于，使用 for...in 循环或者 Object.keys() 等方法，无法枚举 Symbol 类型的 Key。这会导致 Patching 算法在对比属性时，无法正确地检测到 Symbol 类型的属性变化。

为了解决这个问题，Vue 采用了一种更灵活的策略：

• 对于普通的字符串 Key，仍然使用 JavaScript 对象存储属性。 这样可以保证访问速度和兼容性。
• 对于 Symbol 类型的 Key，使用 Map 数据结构存储属性。 Map 允许使用任意类型的值作为 Key，包括 Symbol，并且提供了 get() 和 set() 方法来访问和修改属性。

这种混合使用 Object 和 Map 的方式，兼顾了性能和兼容性。

3. Patching 算法如何处理 Symbol Key：深度解析

现在，我们来深入了解 Patching 算法如何处理 Symbol 类型的 Key。

假设我们有以下的新旧 VNode：

const mySymbol = Symbol('mySymbol');

const oldVnode = {
  tag: 'div',
  props: {
    id: 'old-div',
    class: 'container',
    [mySymbol]: 'old value'
  }
};

const newVnode = {
  tag: 'div',
  props: {
    id: 'new-div',
    class: 'container',
    [mySymbol]: 'new value'
  }
};

Patching 算法在对比 oldVnode.props 和 newVnode.props 时，会执行以下步骤：

1. 区分字符串 Key 和 Symbol Key： Patching 算法首先需要区分哪些是字符串 Key，哪些是 Symbol Key。这通常通过 typeof 操作符来判断。

   function isSymbol(val) {
     return typeof val === 'symbol';
   }

2. 处理字符串 Key： 对于字符串 Key，Patching 算法会像处理普通对象一样，使用 for...in 循环或者 Object.keys() 来遍历属性，并对比新旧属性的值。

   for (const key in newProps) {
     if (key !== 'style' && key !== 'class') { // 忽略 style 和 class 的特殊处理
       if (oldProps[key] !== newProps[key]) {
         // 更新属性
         el.setAttribute(key, newProps[key]);
       }
     }
   }

3. 处理 Symbol Key： 对于 Symbol Key，Patching 算法会使用 Object.getOwnPropertySymbols() 方法来获取对象的所有 Symbol 类型的 Key。

   const newSymbolKeys = Object.getOwnPropertySymbols(newProps);
   
   for (const symbolKey of newSymbolKeys) {
     const oldValue = oldProps[symbolKey];
     const newValue = newProps[symbolKey];
   
     if (oldValue !== newValue) {
       // 更新属性
       // 注意：无法直接使用 setAttribute 来设置 Symbol 属性
       // 需要使用一些变通的方法，例如将 Symbol 属性存储在元素的 dataset 中
       el.dataset[symbolKey.description] = newValue; // 使用 description 作为 dataset 的 key
     }
   }

   注意： 无法直接使用 setAttribute 方法来设置 Symbol 类型的属性。这是因为 setAttribute 方法只能接受字符串类型的 Key。因此，我们需要使用一些变通的方法来存储 Symbol 类型的属性。

   一种常用的方法是将 Symbol 类型的属性存储在元素的 dataset 中。dataset 允许我们在 HTML 元素上存储自定义的数据，并且可以使用 data- 前缀来访问这些数据。

   例如，我们可以使用 Symbol 的 description 属性作为 dataset 的 Key：

   <div id="my-div" data-mysymbol="new value"></div>

   然后，我们可以使用 JavaScript 来访问 dataset 中的数据：

   const element = document.getElementById('my-div');
   console.log(element.dataset.mysymbol); // Output: new value

4. 删除旧的 Symbol Key： 如果旧的 VNode 存在 Symbol 类型的属性，而新的 VNode 不存在，那么 Patching 算法需要删除旧的属性。

   const oldSymbolKeys = Object.getOwnPropertySymbols(oldProps);
   
   for (const symbolKey of oldSymbolKeys) {
     if (!(symbolKey in newProps)) {
       // 删除属性
       delete el.dataset[symbolKey.description];
     }
   }

   同样，我们需要使用 delete 操作符来删除 dataset 中的数据。

4. 代码示例：模拟 Symbol Key 的 Patching 过程

为了更好地理解 Patching 算法如何处理 Symbol Key，我们可以编写一个简单的代码示例来模拟这个过程。

function patchProps(el, oldProps, newProps) {
  if (!oldProps && !newProps) return;
  if (oldProps === newProps) return;

  oldProps = oldProps || {};
  newProps = newProps || {};

  // 处理新的属性
  for (const key in newProps) {
    if (key === 'style' || key === 'class') continue; // 忽略 style 和 class 的特殊处理

    if (oldProps[key] !== newProps[key]) {
      el.setAttribute(key, newProps[key]);
    }
  }

  // 处理 Symbol 属性
  const newSymbolKeys = Object.getOwnPropertySymbols(newProps);
  for (const symbolKey of newSymbolKeys) {
    const oldValue = oldProps[symbolKey];
    const newValue = newProps[symbolKey];

    if (oldValue !== newValue) {
      el.dataset[symbolKey.description] = newValue;
    }
  }

  // 删除旧的属性
  for (const key in oldProps) {
    if (key === 'style' || key === 'class') continue;
    if (!(key in newProps)) {
      el.removeAttribute(key);
    }
  }

  const oldSymbolKeys = Object.getOwnPropertySymbols(oldProps);
  for (const symbolKey of oldSymbolKeys) {
    if (!(symbolKey in newProps)) {
      delete el.dataset[symbolKey.description];
    }
  }
}

// 示例
const mySymbol = Symbol('mySymbol');
const el = document.createElement('div');
const oldProps = {
  id: 'old-div',
  [mySymbol]: 'old value'
};
const newProps = {
  id: 'new-div',
  [mySymbol]: 'new value'
};

patchProps(el, oldProps, newProps);

console.log(el.id); // Output: new-div
console.log(el.dataset.mysymbol); // Output: new value

// 模拟删除 Symbol 属性
const newProps2 = {
  id: 'new-div'
};
patchProps(el, newProps, newProps2);
console.log(el.dataset.mysymbol); // Output: undefined

这个示例代码演示了如何使用 patchProps 函数来更新元素的属性，包括字符串 Key 和 Symbol Key。

5. Vue 3 中的 Symbol Key 处理：更优雅的实现

在 Vue 3 中，对于 Symbol Key 的处理更加优雅和高效。Vue 3 使用了 Proxy 对象来拦截属性的访问，并对 Symbol 类型的属性进行特殊处理。

具体来说，Vue 3 在创建 VNode 时，会将 Symbol 类型的属性存储在一个内部的 __symbolProps 对象中。然后，通过 Proxy 对象，拦截对 props 对象的访问，并根据 Key 的类型，从不同的位置获取属性值。

这种方式避免了直接操作 DOM 元素的 dataset，而是将 Symbol 类型的属性作为普通的属性进行处理，从而提高了性能和可维护性。

虽然 Vue 3 的实现细节更加复杂，但其核心思想仍然是相同的：区分字符串 Key 和 Symbol Key，并针对不同的 Key 类型，使用不同的方法来访问和修改属性。

6. 兼容性考虑：处理不同浏览器的差异

在使用 Symbol 类型的 Key 时，需要考虑浏览器的兼容性。虽然大多数现代浏览器都支持 Symbol，但一些旧版本的浏览器可能不支持。

为了保证兼容性，可以使用以下方法：

• 使用 polyfill： 可以使用 core-js 等 polyfill 库来为旧版本的浏览器提供 Symbol 的支持。
• 避免在关键路径中使用 Symbol： 尽量避免在影响性能的关键路径中使用 Symbol 类型的 Key。
• 提供降级方案： 对于不支持 Symbol 的浏览器，可以提供降级方案，例如使用字符串 Key 代替 Symbol Key。

7. 总结：兼容性与性能的考量

Vue 的 Patching 算法在处理 VNode 属性中的 Symbol Key 时，采用了兼顾性能和兼容性的策略。通过区分字符串 Key 和 Symbol Key，并使用不同的方法来访问和修改属性，Vue 确保了应用程序在各种浏览器上的正确运行。

合理使用 Symbol，提升代码健壮性。对旧版浏览器，需要注意兼容性处理。

更多IT精英技术系列讲座，到智猿学院