vue2 虚拟DOM原理
什么是虚拟 DOM
虚拟 DOM(Virtual DOM) 是使用 JavaScript 对象来描述 DOM,虚拟 DOM 的本质就是 JavaScript 对 象,使用 JavaScript 对象来描述 DOM 的结构。应用的各种状态变化首先作用于虚拟 DOM,最终映射 到 DOM。Vue.js 中的虚拟 DOM 借鉴了 Snabbdom,并添加了一些 Vue.js 中的特性,例如:指令和组 件机制。
Vue 1.x 中细粒度监测数据的变化,每一个属性对应一个 watcher,开销太大Vue 2.x 中每个组件对应一 个 watcher,状态变化通知到组件,再引入虚拟 DOM 进行比对和渲染
为什么要使用虚拟 DOM
- 使用虚拟 DOM,可以避免用户直接操作 DOM,开发过程关注在业务代码的实现,不需要关注如 何操作 DOM,从而提高开发效率
- 作为一个中间层可以跨平台,除了 Web 平台外,还支持 SSR、Weex。
- 关于性能方面,在首次渲染的时候肯定不如直接操作 DOM,因为要维护一层额外的虚拟 DOM, 如果后续有频繁操作 DOM 的操作,这个时候可能会有性能的提升,虚拟 DOM 在更新真实 DOM 之前会通过 Diff 算法对比新旧两个虚拟 DOM 树的差异,最终把差异更新到真实 DOM
Vue.js 中的虚拟 DOM
- 演示 render 中的 h 函数
- h 函数就是 createElement()
const vm = new Vue({
el: '#app',
render (h) {
// h(tag, data, children)
// return h('h1', this.msg)
// return h('h1', { domProps: { innerHTML: this.msg } })
// return h('h1', { attrs: { id: 'title' } }, this.msg)
const vnode = h(
'h1', {
attrs: { id: 'title' }
},
this.msg
)
console.log(vnode)
return vnode
},
data: {
msg: 'Hello Vue'
}
})
虚拟 DOM 创建过程
- vm._init()
- vm.$mount()
- mountComponent()
- updateComponent()
- new Watcher(vm, updateComponent,...)
- vm._render()
- vm.$createElement()
- h函数,用户设置的render函数中调用
- createElement(vm, a, b,c,d, true)
- vm._c()
- h函数,模板编译的render函数中调用
- createElement(vm, a,b, c, d, true)
- _createElement()
- 生成一个新的vnode
- vm._render()结束,返回vnode
- vm.$createElement()
- vm._update()
- 负责把虚拟dom,渲染成真实dom
- 首次执行
- vm.patch(vm.$el.vnode,hydrating, false)
- 数据更新
- vm.patch(preVnode, vnode)
- vm.patch()
- 设置modules 和nodeOps
- 调用modules 和nodeOps
- 调用createPatchFunction() 函数 返回patch 函数
- patch()
- 挂载cbs节点的属性、事件、样式操作的钩子函数
- 判断第一个参数是真实dom还是虚拟dom.首次加载,第一个参数就是真实Dom, 转换成VNode,调用createElm
- 如果是数据更新的时候,新旧节点是sameVnode执行patchVnode,即Diff
- 删除旧节点
- createElm(vnode, insertedVnodeQueue)
- 把虚拟节点,转换为真实DOM, 并插入到DOM树
- 把虚拟节点的children, 转化为真实DOM, 并插入到DOM树
- patchVnode
- 对比新旧VNode, 以及新旧VNode 的子节点
- 如果新旧VNode 都有子节点并且子节点不同的话,会调用updateChildren对比子节点的差异
- updateChildren
- 从头和尾开始依次找到相同的子节点镜像比较patchVnode,总共有四种比较方式
- 在老节点的子节点中查找newStartVnode, 并进行处理
- 如果新节点比老节点多,把新增的子节点插入到DOM中
- 如果老节点比新节点多, 把多余的老节点删除
createElement
功能
createElement() 函数,用来创建虚拟节点 (VNode),我们的 render 函数中的参数 h,就是 createElement()
render(h) {
// 此处的 h 就是 vm.$createElement
return h('h1', this.msg)
}
定义
在 vm._render() 中调用了,用户传递的或者编译生成的 render 函数,这个时候传递了 createElement
- src/core/instance/render.js
vm._c = (a, b, c, d) => createElement(vm, a, b, c, d, false)
// normalization is always applied for the public version, used in
// user-written render functions.
vm.$createElement = (a, b, c, d) => createElement(vm, a, b, c, d, true)
vm.c vm.$createElement createElement vm.c 在编译生成的 render 函数内部会调用,vm.$createElement 在用户传入的 render 函数内部调用。当用户传入 render 函数的时候,要对用户传入的参数做处理
- src/core/vdom/create-element.js
执行完 createElement 之后创建好了 VNode,把创建好的 VNode 传递给 vm._update() 继续处理
export function createElement(
context: Component,
tag: any,
data: any,
children: any,
normalizationType: any,
alwaysNormalize: boolean
): VNode | Array<VNode> {
// 判断第三个参数
// 如果 data 是数组或者原始值的话就是 children,实现类似函数重载的机制
if (Array.isArray(data) || isPrimitive(data)) {
normalizationType = children
children = data
data = undefined
}
if (isTrue(alwaysNormalize)) {
normalizationType = ALWAYS_NORMALIZE
}
return _createElement(context, tag, data, children, normalizationType)
}
export function _createElement(
context: Component,
tag?: string | Class<Component> | Function | Object,
data?: VNodeData,
children?: any,
normalizationType?: number
): VNode | Array<VNode> {
if (isDef(data) && isDef((data: any).__ob__)) {
...
return createEmptyVNode()
}
// <component v-bind:is="currentTabComponent"></component>
// object syntax in v-bind
if (isDef(data) && isDef(data.is)) {
tag = data.is
}
if (!tag) {
// in case of component :is set to falsy value
return createEmptyVNode()
}
// warn against non-primitive key
//...
// support single function children as default scoped slot
if (Array.isArray(children) &&
typeof children[0] === 'function'
) {
data = data || {}
data.scopedSlots = { default: children[0] }
children.length = 0
}
if (normalizationType === ALWAYS_NORMALIZE) {
// 当手写 render 函数的时候调用
// 判断 children 的类型,如果是原始值的话转换成 VNode 的数组 // 如果是数组的话,继续处理数组中的元素
// 如果数组中的子元素又是数组(slot template),递归处理
// 如果连续两个节点都是字符串会合并文本节点
children = normalizeChildren(children)
} else if (normalizationType === SIMPLE_NORMALIZE) {
// 把二维数组,转换成一维数组
// 如果 children 中有函数组件的话,函数组件会返回数组形式
// 这时候 children 就是一个二维数组,只需要把二维数组转换为一维数组
children = simpleNormalizeChildren(children)
}
let vnode, ns
if (typeof tag === 'string') {
let Ctor
ns = (context.$vnode && context.$vnode.ns) || config.getTagNamespace(tag)
// 是否是 html 的保留标签
if (config.isReservedTag(tag)) {
// platform built-in elements
//...
vnode = new VNode(
config.parsePlatformTagName(tag), data, children,
undefined, undefined, context
)
// 判断是否是 自定义组件
} else if ((!data || !data.pre) &&
isDef(Ctor = resolveAsset(context.$options, 'components', tag))) {
// 查找自定义组件构造函数的声明
// 根据 Ctor 创建组件的 VNode
// component
vnode = createComponent(Ctor, data, context, children, tag)
} else {
// unknown or unlisted namespaced elements
// check at runtime because it may get assigned a namespace when its
// parent normalizes children
vnode = new VNode(
tag, data, children,
undefined, undefined, context
)
}
} else {
// direct component options / constructor
vnode = createComponent(tag, data, context, children)
}
if (Array.isArray(vnode)) {
return vnode
} else if (isDef(vnode)) {
if (isDef(ns)) applyNS(vnode, ns)
if (isDef(data)) registerDeepBindings(data)
return vnode
} else {
return createEmptyVNode()
}
}
update
功能
内部调用 vm.patch() 把虚拟 DOM 转换成真实 DOM
定义
- src/core/instance/lifecycle.js
Vue.prototype._update = function (vnode: VNode, hydrating?: boolean) {
const vm: Component = this
const prevEl = vm.$el
const prevVnode = vm._vnode
const restoreActiveInstance = setActiveInstance(vm)
vm._vnode = vnode
// Vue.prototype.__patch__ is injected in entry points
// based on the rendering backend used.
if (!prevVnode) {
// initial render
vm.$el = vm.__patch__(vm.$el, vnode, hydrating, false /* removeOnly */)
} else {
// updates
vm.$el = vm.__patch__(prevVnode, vnode)
}
restoreActiveInstance()
// update __vue__ reference
if (prevEl) {
prevEl.__vue__ = null
}
if (vm.$el) {
vm.$el.__vue__ = vm
}
// if parent is an HOC, update its $el as well
if (vm.$vnode && vm.$parent && vm.$vnode === vm.$parent._vnode) {
vm.$parent.$el = vm.$el
}
// updated hook is called by the scheduler to ensure that children are
// updated in a parent's updated hook.
}
patch 函数初始化
功能
对比两个 VNode 的差异,把差异更新到真实 DOM。如果是首次渲染的话,会把真实 DOM 先转换成 VNode
Snabbdom 中 patch 函数的初始化
- src/snabbdom.ts
export function init (modules: Array<Partial<Module>>, domApi?: DOMAPI) {
return function patch (oldVnode: VNode | Element, vnode: VNode): VNode {
}
}
- vnode
export function vnode (sel: string | undefined,
data: any | undefined,
children: Array<VNode | string> | undefined,
text: string | undefined,
elm: Element | Text | undefined): VNode {
const key = data === undefined ? undefined : data.key
return { sel, data, children, text, elm, key }
}
Vue.js 中 patch 函数的初始化
- src/platforms/web/runtime/index.js
import { patch } from './patch'
Vue.prototype.__patch__ = inBrowser ? patch : noop
- src/platforms/web/runtime/patch.js
import * as nodeOps from 'web/runtime/node-ops'
import { createPatchFunction } from 'core/vdom/patch'
import baseModules from 'core/vdom/modules/index'
import platformModules from 'web/runtime/modules/index'
// the directive module should be applied last, after all
// built-in modules have been applied.
const modules = platformModules.concat(baseModules)
export const patch: Function = createPatchFunction({ nodeOps, modules })
- src/core/vdom/patch.js
export function createPatchFunction (backend) {
let i, j
const cbs = {}
const { modules, nodeOps } = backend
// 把模块中的钩子函数全部设置到 cbs 中,将来统一触发 // cbs --> { 'create': [fn1, fn2], ... }
for (i = 0; i < hooks.length; ++i) {
cbs[hooks[i]] = []
for (j = 0; j < modules.length; ++j) {
if (isDef(modules[j][hooks[i]])) {
cbs[hooks[i]].push(modules[j][hooks[i]])
}
}
}
......
......
......
return function patch (oldVnode, vnode, hydrating, removeOnly) {
}
}
patch 函数执行过程
function patch (oldVnode, vnode, hydrating, removeOnly) {
// 新的 VNode 不存在
if (isUndef(vnode)) {
// 老的 VNode 存在,执行 Destroy 钩子函数
if (isDef(oldVnode)) invokeDestroyHook(oldVnode)
return
}
let isInitialPatch = false
const insertedVnodeQueue = []
// 老的 VNode 不存在
if (isUndef(oldVnode)) {
// empty mount (likely as component), create new root element
isInitialPatch = true
// 创建新的 VNode
createElm(vnode, insertedVnodeQueue)
} else {
// 新的和老的 VNode 都存在,更新
const isRealElement = isDef(oldVnode.nodeType)
// 判断参数1是否是真实 DOM,不是真实 DOM
if (!isRealElement && sameVnode(oldVnode, vnode)) {
// 更新操作,diff 算法
// patch existing root node
patchVnode(oldVnode, vnode, insertedVnodeQueue, null, null, removeOnly)
} else {
// 第一个参数是真实 DOM,创建 VNode
// 初始化
if (isRealElement) {
// mounting to a real element
// check if this is server-rendered content and if we can perform
// a successful hydration.
if (oldVnode.nodeType === 1 && oldVnode.hasAttribute(SSR_ATTR)) {
oldVnode.removeAttribute(SSR_ATTR)
hydrating = true
}
if (isTrue(hydrating)) {
if (hydrate(oldVnode, vnode, insertedVnodeQueue)) {
invokeInsertHook(vnode, insertedVnodeQueue, true)
return oldVnode
} else if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
warn(
'The client-side rendered virtual DOM tree is not matching ' +
'server-rendered content. This is likely caused by incorrect ' +
'HTML markup, for example nesting block-level elements inside ' +
'<p>, or missing <tbody>. Bailing hydration and performing ' +
'full client-side render.'
)
}
}
// either not server-rendered, or hydration failed.
// create an empty node and replace it
oldVnode = emptyNodeAt(oldVnode)
}
// replacing existing element
const oldElm = oldVnode.elm
const parentElm = nodeOps.parentNode(oldElm)
// create new node
// 创建 DOM 节点
createElm(
vnode,
insertedVnodeQueue,
// extremely rare edge case: do not insert if old element is in a
// leaving transition. Only happens when combining transition +
// keep-alive + HOCs. (#4590)
oldElm._leaveCb ? null : parentElm,
nodeOps.nextSibling(oldElm)
)
// update parent placeholder node element, recursively
if (isDef(vnode.parent)) {
let ancestor = vnode.parent
const patchable = isPatchable(vnode)
while (ancestor) {
for (let i = 0; i < cbs.destroy.length; ++i) {
cbs.destroy[i](ancestor)
}
ancestor.elm = vnode.elm
if (patchable) {
for (let i = 0; i < cbs.create.length; ++i) {
cbs.create[i](emptyNode, ancestor)
}
// #6513
// invoke insert hooks that may have been merged by create hooks.
// e.g. for directives that uses the "inserted" hook.
const insert = ancestor.data.hook.insert
if (insert.merged) {
// start at index 1 to avoid re-invoking component mounted hook
for (let i = 1; i < insert.fns.length; i++) {
insert.fns[i]()
}
}
} else {
registerRef(ancestor)
}
ancestor = ancestor.parent
}
}
// destroy old node
if (isDef(parentElm)) {
removeVnodes([oldVnode], 0, 0)
} else if (isDef(oldVnode.tag)) {
invokeDestroyHook(oldVnode)
}
}
}
invokeInsertHook(vnode, insertedVnodeQueue, isInitialPatch)
return vnode.elm
}
createElm
把 VNode 转换成真实 DOM,插入到 DOM 树上
function createElm (
vnode,
insertedVnodeQueue,
parentElm,
refElm,
nested,
ownerArray,
index
) {
if (isDef(vnode.elm) && isDef(ownerArray)) {
// This vnode was used in a previous render!
// now it's used as a new node, overwriting its elm would cause
// potential patch errors down the road when it's used as an insertion
// reference node. Instead, we clone the node on-demand before creating
// associated DOM element for it.
vnode = ownerArray[index] = cloneVNode(vnode)
}
vnode.isRootInsert = !nested // for transition enter check
if (createComponent(vnode, insertedVnodeQueue, parentElm, refElm)) {
return
}
const data = vnode.data
const children = vnode.children
const tag = vnode.tag
if (isDef(tag)) {
if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
if (data && data.pre) {
creatingElmInVPre++
}
if (isUnknownElement(vnode, creatingElmInVPre)) {
warn(
'Unknown custom element: <' + tag + '> - did you ' +
'register the component correctly? For recursive components, ' +
'make sure to provide the "name" option.',
vnode.context
)
}
}
vnode.elm = vnode.ns
? nodeOps.createElementNS(vnode.ns, tag)
: nodeOps.createElement(tag, vnode)
setScope(vnode)
/* istanbul ignore if */
if (__WEEX__) {
// in Weex, the default insertion order is parent-first.
// List items can be optimized to use children-first insertion
// with append="tree".
const appendAsTree = isDef(data) && isTrue(data.appendAsTree)
if (!appendAsTree) {
if (isDef(data)) {
invokeCreateHooks(vnode, insertedVnodeQueue)
}
insert(parentElm, vnode.elm, refElm)
}
createChildren(vnode, children, insertedVnodeQueue)
if (appendAsTree) {
if (isDef(data)) {
invokeCreateHooks(vnode, insertedVnodeQueue)
}
insert(parentElm, vnode.elm, refElm)
}
} else {
createChildren(vnode, children, insertedVnodeQueue)
if (isDef(data)) {
invokeCreateHooks(vnode, insertedVnodeQueue)
}
insert(parentElm, vnode.elm, refElm)
}
if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && data && data.pre) {
creatingElmInVPre--
}
} else if (isTrue(vnode.isComment)) {
vnode.elm = nodeOps.createComment(vnode.text)
insert(parentElm, vnode.elm, refElm)
} else {
vnode.elm = nodeOps.createTextNode(vnode.text)
insert(parentElm, vnode.elm, refElm)
}
}
patchVnode
function patchVnode (
oldVnode,
vnode,
insertedVnodeQueue,
ownerArray,
index,
removeOnly
) {
if (oldVnode === vnode) {
return
}
if (isDef(vnode.elm) && isDef(ownerArray)) {
// clone reused vnode
vnode = ownerArray[index] = cloneVNode(vnode)
}
const elm = vnode.elm = oldVnode.elm
if (isTrue(oldVnode.isAsyncPlaceholder)) {
if (isDef(vnode.asyncFactory.resolved)) {
hydrate(oldVnode.elm, vnode, insertedVnodeQueue)
} else {
vnode.isAsyncPlaceholder = true
}
return
}
// reuse element for static trees.
// note we only do this if the vnode is cloned -
// if the new node is not cloned it means the render functions have been
// reset by the hot-reload-api and we need to do a proper re-render.
// 如果新旧 VNode 都是静态的,那么只需要替换componentInstance
if (isTrue(vnode.isStatic) &&
isTrue(oldVnode.isStatic) &&
vnode.key === oldVnode.key &&
(isTrue(vnode.isCloned) || isTrue(vnode.isOnce))
) {
vnode.componentInstance = oldVnode.componentInstance
return
}
let i
const data = vnode.data
if (isDef(data) && isDef(i = data.hook) && isDef(i = i.prepatch)) {
i(oldVnode, vnode)
}
const oldCh = oldVnode.children
const ch = vnode.children
if (isDef(data) && isPatchable(vnode)) {
// 调用 cbs 中的钩子函数,操作节点的属性/样式/事件....
for (i = 0; i < cbs.update.length; ++i) cbs.update[i](oldVnode, vnode)
// 用户的自定义钩子
if (isDef(i = data.hook) && isDef(i = i.update)) i(oldVnode, vnode)
}
// 新节点没有文本
if (isUndef(vnode.text)) {
// 老节点和老节点都有有子节点
// 对子节点进行 diff 操作,调用 updateChildren
if (isDef(oldCh) && isDef(ch)) {
if (oldCh !== ch) updateChildren(elm, oldCh, ch, insertedVnodeQueue, removeOnly)
} else if (isDef(ch)) {
// 新的有子节点,老的没有子节点
if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
checkDuplicateKeys(ch)
}
// 先清空老节点 DOM 的文本内容,然后为当前 DOM 节点加入子节点
if (isDef(oldVnode.text)) nodeOps.setTextContent(elm, '')
addVnodes(elm, null, ch, 0, ch.length - 1, insertedVnodeQueue)
} else if (isDef(oldCh)) {
// 老节点有子节点,新的没有子节点
// 删除老节点中的子节点
removeVnodes(oldCh, 0, oldCh.length - 1)
} else if (isDef(oldVnode.text)) {
// 老节点有文本,新节点没有文本
// 清空老节点的文本内容
nodeOps.setTextContent(elm, '')
}
} else if (oldVnode.text !== vnode.text) {
// 新老节点都有文本节点
// 修改文本
nodeOps.setTextContent(elm, vnode.text)
}
if (isDef(data)) {
if (isDef(i = data.hook) && isDef(i = i.postpatch)) i(oldVnode, vnode)
}
}
updateChildren
- updateChildren 和 Snabbdom 中的 updateChildren 整体算法一致
- 关于key
- 在 patch 函数中,调用 patchVnode 之前,会首先调用 sameVnode()判 断当前的新老 VNode 是否是相同节点,sameVnode() 中会首先判断 key 是否相同。
- 当没有设置 key 的时候
- 在 updateChildren 中比较子节点的时候,会做三次更新 DOM 操作和一次插入 DOM 的操作
- 当设置 key 的时候
- 在 updateChildren 中比较子节点的时候,因为 oldVnode 的子节点的 b,c,d 和 newVnode 的 x,b,c 的 key 相同,所以只做比较,没有更新 DOM 的操作,当遍历完毕后,会再把 x 插入到 DOM 上DOM 操 作只有一次插入操作。
简述
- 初始化静态方法和实例方法,包括实例上的_render 和_update 和 patch
- 实例化中执行 vm._init()初始化选项和参数等设置,完成created阶段
- 生成vm.$createElement 和vm._c方法
- vm.$mount() 实现vnode的生成和挂载 及beforeMount 和mounted
- vm.$mount函数中调用了mountComponent 方法
- mountComponent 函数
- 设置了vm.$options.render 如果用户没有传递render函数,则使用createEmptyVNode函数
- 执行beforeMount钩子
- 定义生成updateMount函数
- 执行vm._update(vm._render(), hydrating)
- 创建Watcher实例 并传入updateMount函数
- 在Watcher实例化中调用this.get()将执行updateMount函数
- vm._render()执行
- 执行vm.$options.render 方法
- 传入vm.$createElement 函数,即h函数
- 设置vnode的parent为_parentVnode
- 返回vnode
- vm.$createElement函数
- 用于创建vnode,即h函数
- 执行的是_createElement函数
- 判断是否是有效的html标签
- 如果有children打平children
- 如果是组件执行createComponent
- 如果是string则直接创建Vnode
- 返回vnode
- vm._update()执行
- 该方法的作用是把 VNode 渲染成真实的 DOM
- 执行vm.patch 来实现对比新旧dom的差异并渲染
- vm.__patch__方法即为patch方法
- patch函数
- 初始化
- 由createPatchFunction函数创建返回一个patch函数
- 设置了所依赖的modules和hooks
- 执行过程
- 接受新旧vnode参数
- 如果旧vnode 不存在直接根据新的vnode创建dom并挂载,createElm函数
- 如果有旧vnode
- 判断是否是相同的真实节点
- 是则进入patchVnode对比新旧节点的内容
- 否 则创建新的真实dom,移除旧的dom
- 判断是否是相同的真实节点
- 初始化
- createElm函数
- 根据标签和内容创建真实dom 并挂载
- patchVnode
- 如果新节点的内容为为本
- 旧节点不为文本,删除dom的子节点
- 更新dom的文本内容
- 如果新节点的内容为子节点
- 旧节点内容为文本节点
- 创建新节点的子节点并挂载
- 旧节点的内容也为子节点
- 执行updateChildren 即Diff算法
- 旧节点内容为文本节点
- 如果新节点的内容为为本
- updateChildren方法
- 新旧的开始和结束节点分别比较当前子节点是否是相同节点
- 如果是相同节点则执行patchVnode进行更新
- 如果不是相同节点则查找剩余的列表中是否有相同节点
- 比较完成后
- 如果新节点有剩余未遍历
- 直接创建剩余的真实dom并挂载
- 如果旧节点有剩余未遍历
- 直接删除剩余的真实dom
- 如果新节点有剩余未遍历
- 关于key
- 相同节点是依据key和标签名及其他属性来确定的
- 如果均未设置key,可能无法分辨出只是交换位置的vnode,每个成员的vnode值会进行patchVnode 进行更新值,造成没必要的更新操作
- 新旧的开始和结束节点分别比较当前子节点是否是相同节点
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