Vue原理解析之Virtual Dom

DOM是文档对象模型(Document Object Model)的简写，在浏览器中咱们能够经过js来操做DOM，可是这样的操做性能不好，因而Virtual Dom应运而生。个人理解，Virtual Dom就是在js中模拟DOM对象树来优化DOM操做的一种技术或思路。

本文将对于Vue框架2.1.8版本中使用的Virtual Dom进行分析。

VNode对象

一个VNode的实例对象包含了如下属性

• tag: 当前节点的标签名

• data: 当前节点的数据对象，具体包含哪些字段能够参考vue源码types/vnode.d.ts中对VNodeData的定义
  

• children: 数组类型，包含了当前节点的子节点

• text: 当前节点的文本，通常文本节点或注释节点会有该属性

• elm: 当前虚拟节点对应的真实的dom节点

• ns: 节点的namespace

• context: 编译做用域

• functionalContext: 函数化组件的做用域

• key: 节点的key属性，用于做为节点的标识，有利于patch的优化

• componentOptions: 建立组件实例时会用到的选项信息

• child: 当前节点对应的组件实例

• parent: 组件的占位节点

• raw: raw html

• isStatic: 静态节点的标识

• isRootInsert: 是否做为根节点插入，被<transition>包裹的节点，该属性的值为false

• isComment: 当前节点是不是注释节点

• isCloned: 当前节点是否为克隆节点

• isOnce: 当前节点是否有v-once指令

VNode分类

VNode能够理解为vue框架的虚拟dom的基类，经过new实例化的VNode大体能够分为几类

• EmptyVNode: 没有内容的注释节点

• TextVNode: 文本节点

• ElementVNode: 普通元素节点

• ComponentVNode: 组件节点

• CloneVNode: 克隆节点，能够是以上任意类型的节点，惟一的区别在于isCloned属性为true

• ...

createElement解析

const SIMPLE_NORMALIZE = 1
const ALWAYS_NORMALIZE = 2

function createElement (context, tag, data, children, normalizationType, alwaysNormalize) {
  // 兼容不传data的状况
  if (Array.isArray(data) || isPrimitive(data)) {
    normalizationType = children
    children = data
    data = undefined
  }
  // 若是alwaysNormalize是true
  // 那么normalizationType应该设置为常量ALWAYS_NORMALIZE的值
  if (alwaysNormalize) normalizationType = ALWAYS_NORMALIZE
  // 调用_createElement建立虚拟节点
  return _createElement(context, tag, data, children, normalizationType)
}

function _createElement (context, tag, data, children, normalizationType) {
  /**
   * 若是存在data.__ob__，说明data是被Observer观察的数据
   * 不能用做虚拟节点的data
   * 须要抛出警告，并返回一个空节点
   * 
   * 被监控的data不能被用做vnode渲染的数据的缘由是：
   * data在vnode渲染过程当中可能会被改变，这样会触发监控，致使不符合预期的操做
   */
  if (data && data.__ob__) {
    process.env.NODE_ENV !== 'production' && warn(
      `Avoid using observed data object as vnode data: ${JSON.stringify(data)}\n` +
      'Always create fresh vnode data objects in each render!',
      context
    )
    return createEmptyVNode()
  }
  // 当组件的is属性被设置为一个falsy的值
  // Vue将不会知道要把这个组件渲染成什么
  // 因此渲染一个空节点
  if (!tag) {
    return createEmptyVNode()
  }
  // 做用域插槽
  if (Array.isArray(children) &&
      typeof children[0] === 'function') {
    data = data || {}
    data.scopedSlots = { default: children[0] }
    children.length = 0
  }
  // 根据normalizationType的值，选择不一样的处理方法
  if (normalizationType === ALWAYS_NORMALIZE) {
    children = normalizeChildren(children)
  } else if (normalizationType === SIMPLE_NORMALIZE) {
    children = simpleNormalizeChildren(children)
  }
  let vnode, ns
  // 若是标签名是字符串类型
  if (typeof tag === 'string') {
    let Ctor
    // 获取标签名的命名空间
    ns = config.getTagNamespace(tag)
    // 判断是否为保留标签
    if (config.isReservedTag(tag)) {
      // 若是是保留标签,就建立一个这样的vnode
      vnode = new VNode(
        config.parsePlatformTagName(tag), data, children,
        undefined, undefined, context
      )
      // 若是不是保留标签，那么咱们将尝试从vm的components上查找是否有这个标签的定义
    } else if ((Ctor = resolveAsset(context.$options, 'components', tag))) {
      // 若是找到了这个标签的定义，就以此建立虚拟组件节点
      vnode = createComponent(Ctor, data, context, children, tag)
    } else {
      // 兜底方案，正常建立一个vnode
      vnode = new VNode(
        tag, data, children,
        undefined, undefined, context
      )
    }
    // 当tag不是字符串的时候，咱们认为tag是组件的构造类
    // 因此直接建立
  } else {
    vnode = createComponent(tag, data, context, children)
  }
  // 若是有vnode
  if (vnode) {
    // 若是有namespace，就应用下namespace，而后返回vnode
    if (ns) applyNS(vnode, ns)
    return vnode
  // 不然，返回一个空节点
  } else {
    return createEmptyVNode()
  }
}

简单的梳理了一个流程图，能够参考下

patch原理

patch函数的定义在src/core/vdom/patch.js中，咱们先来看下这个函数的逻辑

patch函数接收6个参数：

• oldVnode: 旧的虚拟节点或旧的真实dom节点

• vnode: 新的虚拟节点

• hydrating: 是否要跟真是dom混合

• removeOnly: 特殊flag，用于<transition-group>组件

• parentElm: 父节点

• refElm: 新节点将插入到refElm以前

patch的策略是：

1. 若是vnode不存在可是oldVnode存在，说明意图是要销毁老节点，那么就调用invokeDestroyHook(oldVnode)来进行销毁

2. 若是oldVnode不存在可是vnode存在，说明意图是要建立新节点，那么就调用createElm来建立新节点

3. 当vnode和oldVnode都存在时

   • 若是oldVnode和vnode是同一个节点，就调用patchVnode来进行patch

   • 当vnode和oldVnode不是同一个节点时，若是oldVnode是真实dom节点或hydrating设置为true，须要用hydrate函数将虚拟dom和真是dom进行映射，而后将oldVnode设置为对应的虚拟dom，找到oldVnode.elm的父节点，根据vnode建立一个真实dom节点并插入到该父节点中oldVnode.elm的位置

   这里面值得一提的是patchVnode函数，由于真正的patch算法是由它来实现的（patchVnode中更新子节点的算法实际上是在updateChildren函数中实现的，为了便于理解，我统一放到patchVnode中来解释）。

patchVnode算法是：

1. 若是oldVnode跟vnode彻底一致，那么不须要作任何事情

2. 若是oldVnode跟vnode都是静态节点，且具备相同的key，当vnode是克隆节点或是v-once指令控制的节点时，只须要把oldVnode.elm和oldVnode.child都复制到vnode上，也不用再有其余操做

3. 不然，若是vnode不是文本节点或注释节点

   • 若是oldVnode和vnode都有子节点，且2方的子节点不彻底一致，就执行更新子节点的操做（这一部分实际上是在updateChildren函数中实现），算法以下

     • 分别获取oldVnode和vnode的firstChild、lastChild，赋值给oldStartVnode、oldEndVnode、newStartVnode、newEndVnode

     • 若是oldStartVnode和newStartVnode是同一节点，调用patchVnode进行patch，而后将oldStartVnode和newStartVnode都设置为下一个子节点，重复上述流程
       

     • 若是oldEndVnode和newEndVnode是同一节点，调用patchVnode进行patch，而后将oldEndVnode和newEndVnode都设置为上一个子节点，重复上述流程
       

     • 若是oldStartVnode和newEndVnode是同一节点，调用patchVnode进行patch，若是removeOnly是false，那么能够把oldStartVnode.elm移动到oldEndVnode.elm以后，而后把oldStartVnode设置为下一个节点，newEndVnode设置为上一个节点，重复上述流程
       

     • 若是newStartVnode和oldEndVnode是同一节点，调用patchVnode进行patch，若是removeOnly是false，那么能够把oldEndVnode.elm移动到oldStartVnode.elm以前，而后把newStartVnode设置为下一个节点，oldEndVnode设置为上一个节点，重复上述流程
       

     • 若是以上都不匹配，就尝试在oldChildren中寻找跟newStartVnode具备相同key的节点，若是找不到相同key的节点，说明newStartVnode是一个新节点，就建立一个，而后把newStartVnode设置为下一个节点

     • 若是上一步找到了跟newStartVnode相同key的节点，那么经过其余属性的比较来判断这2个节点是不是同一个节点，若是是，就调用patchVnode进行patch，若是removeOnly是false，就把newStartVnode.elm插入到oldStartVnode.elm以前，把newStartVnode设置为下一个节点，重复上述流程
       

     • 若是在oldChildren中没有寻找到newStartVnode的同一节点，那就建立一个新节点，把newStartVnode设置为下一个节点，重复上述流程

     • 若是oldStartVnode跟oldEndVnode重合了，而且newStartVnode跟newEndVnode也重合了，这个循环就结束了

   • 若是只有oldVnode有子节点，那就把这些节点都删除

   • 若是只有vnode有子节点，那就建立这些子节点

   • 若是oldVnode和vnode都没有子节点，可是oldVnode是文本节点或注释节点，就把vnode.elm的文本设置为空字符串

4. 若是vnode是文本节点或注释节点，可是vnode.text != oldVnode.text时，只须要更新vnode.elm的文本内容就能够

生命周期

patch提供了5个生命周期钩子，分别是

• create: 建立patch时

• activate: 激活组件时

• update: 更新节点时

• remove: 移除节点时

• destroy: 销毁节点时

这些钩子是提供给Vue内部的directives/ref/attrs/style等模块使用的，方便这些模块在patch的不一样阶段进行相应的操做，这里模块定义在src/core/vdom/modules和src/platforms/web/runtime/modules2个目录中

vnode也提供了生命周期钩子，分别是

• init: vdom初始化时

• create: vdom建立时

• prepatch: patch以前

• insert: vdom插入后

• update: vdom更新前

• postpatch: patch以后

• remove: vdom移除时

• destroy: vdom销毁时

vue组件的生命周期底层其实就依赖于vnode的生命周期，在src/core/vdom/create-component.js中咱们能够看到，vue为本身的组件vnode已经写好了默认的init/prepatch/insert/destroy，而vue组件的mounted/activated就是在insert中触发的，deactivated就是在destroy中触发的

实践

在Vue里面，Vue.prototype.$createElement对应vdom的createElement方法，Vue.prototype.__patch__对应patch方法，我写了个简单的demo来验证下功能

<p data-height="265" data-theme-id="0" data-slug-hash="rjZKZz" data-default-tab="html,result" data-user="JoeRay" data-embed-version="2" data-pen-title="Vue Virtual Dom" class="codepen">See the Pen Vue Virtual Dom by zhulei (@JoeRay) on CodePen.</p>
<script async src="https://production-assets.cod...