深度剖析?Vue3?在瀏覽器的運(yùn)行原理

更新時(shí)間：2022年09月20日 09:16:34 作者：黃勇超???????

這篇文章主要介紹了深度剖析Vue3在瀏覽器的運(yùn)行原理，文章通過圍繞主題展開相關(guān)詳細(xì)介紹，具有一定的參考價(jià)值，需要的小伙伴可以參考一下

前言

上一講深度解析 Vue3 的響應(yīng)式機(jī)制我們學(xué)習(xí)了 Vue 響應(yīng)式的大致原理，響應(yīng)式就是可以把普通的 JavaScript 對(duì)象包裹成響應(yīng)式對(duì)象，這樣，我們對(duì)對(duì)象做的修改，響應(yīng)式都能夠監(jiān)聽到，并且執(zhí)行 effect 內(nèi)部注冊(cè)的函數(shù)來執(zhí)行數(shù)據(jù)修改之后的效果

那今天我就跟你聊一下 Vue 在瀏覽器里是如何運(yùn)行的，照例我們還是對(duì)著 Vue 3 的源碼來學(xué)習(xí)，不過源碼復(fù)雜，為了幫助你理解主要邏輯，我會(huì)直接把源碼簡(jiǎn)化再演示

好了廢話不多說，我們馬上開始；前端框架需要處理的最核心的兩個(gè)流程，就是首次渲染和數(shù)據(jù)更新后的渲染

首次渲染

我們知道，想要啟動(dòng)一個(gè) Vue 項(xiàng)目，只需要從 Vue 中引入 createApp，傳入 App 組件，并且調(diào)用 createApp 返回的 App 實(shí)例的 mount 方法，就實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目的啟動(dòng)；這個(gè)時(shí)候 Vue 也完成了首次渲染，代碼邏輯如下：

所以 createApp 就是項(xiàng)目的初始化渲染入口

這里就有一個(gè)看代碼的小技巧，分享給你，我們首次查看源碼的時(shí)候，可以先把一些無用的信息刪除，方便自己梳理主體的邏輯?？?Vue 代碼，和今天主題無關(guān)的無用信息有哪些，COMPAT 代碼是用來兼容 Vue 2 的，DEV 代碼是用來調(diào)試的，我們可以把這些代碼刪除之后，得到下面的簡(jiǎn)化版 createApp 源碼

再看思路就比較清晰了

我們使用 ensureRenderer 返回的對(duì)象去創(chuàng)建 app，并且重寫了app.mount 方法；在 mount 方法內(nèi)部，我們查找 mount 傳遞的 DOM 元素，并且調(diào)用 ensureRenderer 返回的 mount 方法，進(jìn)行初始化渲染

如下圖所示：

之前我們講過要會(huì) TypeScript，這時(shí)你就能感受到 TypeScript 的好處了，現(xiàn)在即使我們不知道 app.mount 是什么邏輯，也能知道這個(gè)函數(shù)的參數(shù)只能是 Element、ShadowRoot 或者 string 三者之一，也就很好理解內(nèi)部的 normalizeContainer 就是把你傳遞的參數(shù)統(tǒng)一變?yōu)闉g覽器的 DOM 元素，Typescript 類型帶來的好處，我們?cè)谧x源碼的時(shí)候會(huì)一直感受得到

export const createApp = (...args) => {
    const app = ensureRenderer().createApp(...args);
    const { mount } = app;

    // 重寫mount
    app.mount = (containerOrSelector: Element | ShadowRoot | string): any => {
      const container = normalizeContainer(containerOrSelector);
      if (!container) return;
      const component = app._component;

      if (!isFunction(component) && !component.render && !component.template) {
        component.template = container.innerHTML;
      }
      container.innerHTML = "";
      const proxy = mount(container, false, container instanceof SVGElement);

      if (container instanceof Element) {
        container.removeAttribute("v-cloak");

        container.setAttribute("data-v-app", "");
      }
      return proxy;
    };
    return app;
  };

我們繼續(xù)深入了解 ensureRenderer 方法，以及 ensureRenderer 方法返回的 createApp方法

這里 ensureRenderer 函數(shù)，內(nèi)部通過 createRenderer 函數(shù)，創(chuàng)建了一個(gè)瀏覽器的渲染器，并且緩存了渲染器 renderer，這種使用閉包做緩存的方式，你在日常開發(fā)中也可以借鑒這種思路

createRenderer 函數(shù)，我們?cè)谧远x渲染器那一講里學(xué)到過，傳遞的 rendererOptions 就是瀏覽器里面標(biāo)簽的增刪改查 API：

// 瀏覽器dom操作
import { nodeOps } from "./nodeOps"; // 瀏覽器dom屬性更新
import { patchProp } from "./patchProp";
import { createRenderer } from "@vue/runtime-core";
const rendererOptions = extend({ patchProp }, nodeOps);
let renderer: Renderer<Element | ShadowRoot> | HydrationRenderer;
function ensureRenderer() {
  return (
    renderer ||
    ((renderer = createRenderer < Node),
    Element | (ShadowRoot > rendererOptions))
  );
}

可以看到，createRenderer 函數(shù)傳遞的參數(shù)是 nodeOps 和 patchProp 的合并對(duì)象

我們繼續(xù)進(jìn)入 nodeOps 和 pathProp 也可以看到下面的代碼，寫了很多方法;通過 ensureRenderer 存儲(chǔ)這些操作方法后，createApp 內(nèi)部就可以脫離具體的渲染平臺(tái)了，這也是 Vue 3 實(shí)現(xiàn)跨端的核心邏輯：

export const nodeOps: Omit<RendererOptions<Node, Element>, 'patchProp'> = { 
  insert: (child, parent, anchor) => { parent.insertBefore(child, anchor || null) 
  },
  remove: child => { 
    const parent = child.parentNode 
    if (parent) { 
      parent.removeChild(child) 
      } 
    },
    createElement: (tag, isSVG, is, props): Element => { 
      const el = isSVG ? doc.createElementNS(svgNS, tag) : doc.createElement(tag, is ? { is } : undefined) 
      if (tag === 'select' && props && props.multiple != null) { 
        ;(el as HTMLSelectElement).setAttribute('multiple', props.multiple) 

        }
        return el 
        },
        createText: text => doc.createTextNode(text), 
        createComment: text => doc.createComment(text), 
        setText: (node, text) => { node.nodeValue = text },
        setElementText: (el, text) => { el.textContent = text },
        parentNode: node => node.parentNode as Element | null, 
        nextSibling: node => node.nextSibling, 
        querySelector: selector => doc.querySelector(selector), 
        ... 
}

然后我們就需要進(jìn)入到 rumtime-core 模塊去看下 createRenderer 是如何工作的

createRenderer 是調(diào)用 baseCreateRenderer 創(chuàng)建的，baseCreateRenderer 函數(shù)內(nèi)部有十幾個(gè)函數(shù)，代碼行數(shù)合計(jì) 2000 行左右，這也是我們學(xué)習(xí) Vue 源碼最復(fù)雜的一個(gè)函數(shù)了

按前面簡(jiǎn)化源碼的思路，先把工具函數(shù)的實(shí)現(xiàn)折疊起來，精簡(jiǎn)之后代碼主要邏輯其實(shí)很簡(jiǎn)單

我們一起來看

首先獲取了平臺(tái)上所有的 insert、remove 函數(shù)，這些函數(shù)都是 nodeOps 傳遞進(jìn)來的，然后定義了一些列 patch、mount、unmount 函數(shù)，通過名字我們不難猜出，這就是 Vue 中更新、渲染組件的工具函數(shù)，比如mountElement 就是渲染 DOM 元素、mountComponent 就是渲染組件 updateComponent 就是更新組件

export function createRenderer<
    HostNode = RendererNode,
    HostElement = RendererElement
>(options: RendererOptions<HostNode, HostElement>) {
    return baseCreateRenderer < HostNode, HostElement > (options)
}
function baseCreateRenderer() {
    const { insert: hostInsert,
        remove: hostRemove,
        patchProp: hostPatchProp,
        createElement: hostCreateElement,
        createText: hostCreateText,
        createComment: hostCreateComment,
        setText: hostSetText,
        setElementText: hostSetElementText,
        parentNode: hostParentNode,
        nextSibling: hostNextSibling,
        setScopeId: hostSetScopeId = NOOP,
        cloneNode: hostCloneNode,
        insertStaticContent: hostInsertStaticContent
    } = options
    const patch = () =>... //一個(gè)函數(shù)
    const processText = () =>...
    const processCommentNode = () =>...
    const processElement = () =>...
    const mountElement = () =>...
    const mountChildren = () =>...
    const patchElement = () =>...
    const patchBlockChildren = () =>...
    const patchProps = () =>...
    const processComponent = () =>...
    const mountComponent = () =>...
    const updateComponent = () =>...
    const setupRenderEffect = () =>...
    const patchChildren = () =>...
    const patchKeyedChildren = () =>...
    const unmount = () =>...
    const unmountComponent = () =>...
    const unmountComponent = () =>...
    const unmountComponent = () =>...
    const unmountComponent = () =>...
    const render: RootRenderFunction = (vnode, container, isSVG) => {
        if (vnode == null) {
            if (container._vnode) {
                unmount(container._vnode, null, null, true)
            }
        } else {
            patch(container._vnode || null, vnode, container, null, null, null, isSV }
        flushPostFlushCbs() container._vnode = vnode
    } return {
        render, hydrate, createApp: createAppAPI(render, hydrate)
    }
}

整個(gè) createApp 函數(shù)的執(zhí)行邏輯如下圖所示：

最后返回的 createApp 方法，實(shí)際上是 createAPI 的返回值，并且給 createAPI 傳遞了render 方法;render 方法內(nèi)部很簡(jiǎn)單，就是判斷 container 容器上有沒有 _vnode 屬性，如果有的話就執(zhí)行 unmout 方法，沒有的話就執(zhí)行 patch 方法，最后把 vnode 信息存儲(chǔ)在 container._vnode 上

那 createAppAPI 又做了什么呢？我們繼續(xù)進(jìn)入 createAppAPI 源碼，看下面的代碼;內(nèi)部創(chuàng)建了一個(gè) app 對(duì)象，app 上注冊(cè)了我們熟悉的 use、component 和 mount 等方法：

export function createAppAPI<HostElement>(render: RootRenderFunction, hydrate?: RootHydrateFunction): CreateAppFunction<HostElement> {
    return function createApp(rootComponent, rootProps = null) {
        const context = createAppContext()
        let isMounted = false const app: App = (context.app = {
            _context: context, _instance: null,
            use(plugin: Plugin, ...options: any[]) ,
            component(name: string, component?: Component): any {
                if (!component) {
                    return context.components[name]
                }
                context.components[name] = component return app
            },
            directive(name: string, directive?: Directive) 
            mount(rootContainer: HostElement, isHydrate?: boolean, isSVG?: boolean): any {
                if (!isMounted) {
                    const vnode = createVNode(rootComponent as ConcreteComponent, rootProps)
                    vnode.appContext = context // 核心的邏輯
                    if (isHydrate && hydrate) {
                        hydrate(vnode as VNode<Node, Element>, rootContainer as any)
                    } else {
                        render(vnode, rootContainer, isSVG)
                    }
                    return getExposeProxy(vnode.component!) || vnode.component!.proxy
                }
            },
            provide(key, value) { context.provides[key as string] = value return app }
        }) return app
    }
}

可以看到 mount 內(nèi)部執(zhí)行的是傳遞進(jìn)來的 render 方法，也就是上面的 render 方法

container 就是我們 app.mount 中傳遞的 DOM 元素，對(duì) DOM 元素進(jìn)行處理之后，執(zhí)行 patch 函數(shù)實(shí)現(xiàn)整個(gè)應(yīng)用的加載

所以我們的下一個(gè)任務(wù)就是需要搞清楚 patch 函數(shù)的執(zhí)行邏輯

patch 函數(shù)

patch 傳遞的是 container._vnode，也就是上一次渲染緩存的 vnode、本次渲染組件的vnode，以及容器 container;下面就是 patch 函數(shù)的代碼，核心代碼我添加了注釋;其中 n1 是上次渲染的虛擬 DOM，n2 是下次要渲染的虛擬 DOM

首先可以把 n1 和 n2 做一次判斷，如果虛擬 DOM 的節(jié)點(diǎn)類型不同，就直接 unmount 之前的節(jié)點(diǎn);因?yàn)楸热缰笆?Button 組件，現(xiàn)在要渲染 Container 組件，就沒有計(jì)算 diff的必要，直接把 Button 組件銷毀再渲染 Container 即可

如果 n1 和 n2 類型相同，比如都是 Button 組件或者都是 div 標(biāo)簽，我們需要判斷具體的類型再去執(zhí)行不同的函數(shù)，比如 processText、processFragment、processElement 以及 processComponent 等函數(shù);

看第 55 行，這里的 ShapeFlags 用到了位運(yùn)算的知識(shí)，我們后面會(huì)通過刷算法題的方式介紹，暫時(shí)我們只需要知道，ShapeFlags 可以幫助我們快速判斷需要操作的類型就可以了

const patch: PatchFn = (
    n1,
    n2,
    container,
    anchor = null,
    parentComponent = null,
    parentSuspense = null,
    isSVG = false,
    slotScopeIds = null,
    optimized = __DEV__ && isHmrUpdating ? false : !!n2.dynamicChildren
) => { // 兩次虛擬dom完全一樣 啥也不用干
    if (n1 === n2) { return }// 虛擬dom節(jié)點(diǎn)類型不一樣， unmount老的虛擬dom，并且n1賦值null if (n1 && !isSameVNodeType(n1, n2)) { anchor = getNextHostNode(n1) unmount(n1, parentComponent, parentSuspense, true)n1 = null }// n2是要渲染的虛擬dom，我們獲取type，ref和shapeFlag const { type, ref, shapeFlag } = n2 switch (type) { case Text: // 文本
    processText(n1, n2, container, anchor) break case Comment: // 注釋
    processCommentNode(n1, n2, container, anchor) break case Static: // 靜態(tài)節(jié)點(diǎn)
    if (n1 == null) {
        mountStaticNode(n2, container, anchor, isSVG)
    } else if (__DEV__) {
        patchStaticNode(n1, n2, container, isSVG)
    }
    break 
    case Fragment: processFragment(n1, n2, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, slotScopeIds, optimized)
break default: // 運(yùn)運(yùn)算判斷操作類型
if (shapeFlag & ShapeFlags.ELEMENT) { // html標(biāo)簽
    processElement(n1, n2, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, slotScopeIds, optimized)
} else if (shapeFlag & ShapeFlags.COMPONENT) { // 組件
    processComponent(n1, n2, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, slotScopeIds, optimized)
} else if (shapeFlag & ShapeFlags.TELEPORT) {
    (type as typeof TeleportImpl).process(
        n1 as TeleportVNode, n2 as TeleportVNode,
        container,
        anchor,
        parentComponent,
        parentSuspense,
        isSVG,
        slotScopeIds, optimized, internals
    )
} else if (
    __FEATURE_SUSPENSE__ && shapeFlag & ShapeFlags.SUSPENSE
) {
    ;
    (type as typeof SuspenseImpl).process(
        n1,
        n2,
        container,
        anchor,
        parentComponent,
        parentSuspense,
        isSVG,
        slotScopeIds,
        optimized,
        internals
    )
}
else if (__DEV__) { warn('Invalid VNode type:', type, `(${typeof type})`) }
}// set ref if (ref != null && parentComponent) { setRef(ref, n1 && n1.ref, parentSuspense, n2 || n1, !n2) }

代碼的整體執(zhí)行邏輯如下圖所示：

我們首次渲染的 App 是一個(gè)組件，所以要執(zhí)行的就是 processComponent 方法

processComponent 方法

那我們繼續(xù)進(jìn)入到 processComponent 代碼內(nèi)部，看下面的代碼。首次渲染的時(shí)候，n1就是 null，所以會(huì)執(zhí)行 mountComponent；如果是更新組件的時(shí)候，n1 就是上次渲染的 vdom，需要執(zhí)行 updateComponent

const processComponent = (
    n1: VNode | null,
    n2: VNode,
    container: RendererElement,
    anchor: RendererNode | null,
    parentComponent: ComponentInternalInstance | null,
    parentSuspense: SuspenseBoundary | null,
    isSVG: boolean,
    slotScopeIds: string[] | null,
    optimized: boolean) => {
    n2.slotScopeIds = slotScopeIds
    if (n1 == null) {
        if (n2.shapeFlag & ShapeFlags.COMPONENT_KEPT_ALIVE) {
            ; (parentComponent!.ctx as KeepAliveContext).activate(n2, container, anchor, isSVG, optimized)
        }
        else {
            mountComponent(n2, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized)
        }
    } else {
        updateComponent(n1, n2, optimized)
    }
}

updateComponent 是虛擬 DOM 的邏輯，我們會(huì)在下一講詳細(xì)剖析，這一講主要講首次渲染的過程

所以我們進(jìn)入 mountComponent 函數(shù)中，可以看到 mountComponent 函數(shù)內(nèi)部會(huì)對(duì)組件的類型進(jìn)行一系列的判斷，還有一些對(duì) Vue 2 的兼容代碼，核心的渲染邏輯就是 setupComponent 函數(shù)和 setupRenderEffect 函數(shù)

import { setupComponent } from './component'
const mountComponent: MountComponentFn = () => {
    // 2.x compat may pre-creaate the component instance before actually 
    // mounting 
    const compatMountInstance = __COMPAT__ && initialVNode.isCompatRoot && initialVNode.component
    const instance: ComponentInternalInstance = compatMountInstance || (
        initialVNode.component = createComponentInstance(initialVNode, parentComponent, parentSuspense)
    ) // resolve props and slots for setup context 
    if (!(__COMPAT__ && compatMountInstance)) {
        setupComponent(instance)
    } (instance,
        initialVNode,
        container,
        anchor,
        parentSuspense,
        isSVG, o
    ptimized 
    )
if (__DEV__) { popWarningContext() endMeasure(instance, `mount`) }
}

setupComponent 和 setupRenderEffect，它倆又做了點(diǎn)什么呢？可以參考下面的示意圖這兩個(gè)實(shí)現(xiàn)組件首次渲染的函數(shù)：

setupComponent

首先看 setupComponent，要完成的就是執(zhí)行我們寫的 setup 函數(shù)

可以看到，內(nèi)部先初始化了 props 和 slots，并且執(zhí)行 setupStatefulComponent 創(chuàng)建組件，而這個(gè)函數(shù)內(nèi)部從 component 中獲取 setup 屬性，也就是 script setup 內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的函數(shù)，就進(jìn)入到我們組件內(nèi)部的reactive、ref 等函數(shù)實(shí)現(xiàn)的邏輯了

export function setupComponent(
    instance: ComponentInternalInstance,
    isSSR = false) { isInSSRComponentSetup = isSSR const { props, children } = instance.vnode const isStateful = isStatefulComponent(instance) initProps(instance, props, isStateful, isSSR) initSlots(instance, children) const setupResult = isStateful ? setupStatefulComponent(instance, isSSR) : undefined isInSSRComponentSetup = false return setupResult } function setupStatefulComponent(instance: ComponentInternalInstance, isSSR: boolean) {
        const Component = instance.type as ComponentOptions // 執(zhí)行setup 
        const { setup } = Component if (setup) {
            const setupContext = (instance.setupContext = setup.length > 1 ? createSetupContext(instance) : null)
            setCurrentInstance(instance) pauseTracking()
            const setupResult = callWithErrorHandling(
                setup,
                instance,
                ErrorCodes.SETUP_FUNCTION,
                [instance.props, setupContext])
            if (isPromise(setupResult)) {
                setupResult.then(
                    unsetCurrentInstance, unsetCurrentInstance
                )
            } else {
                handleSetupResult(instance, setupResult, isSSR)
            }
        } else {
            finishComponentSetup(instance, isSSR)
        }
    }
export function callWithErrorHandling(
    fn: Function,
    instance: ComponentInternalInstance | null,
    type: ErrorTypes, args?: unknown[]
) {
    let res
    try { res = args ? fn(...args) : fn() } catch (err) { handleError(err, instance, type) } return res
}

setupRenderEffect

另一個(gè) setupRenderEffect 函數(shù)，就是為了后續(xù)數(shù)據(jù)修改注冊(cè)的函數(shù)，我們先梳理一下核心的實(shí)現(xiàn)邏輯

組件首次加載會(huì)調(diào)用 patch 函數(shù)去初始化子組件，注意 setupRenderEffect 本身就是在 patch 函數(shù)內(nèi)部執(zhí)行的，所以這里就會(huì)遞歸整個(gè)虛擬 DOM 樹，然后觸發(fā)生命周期 mounted，完成這個(gè)組件的初始化

頁(yè)面首次更新結(jié)束后，setupRenderEffect 不僅實(shí)現(xiàn)了組件的遞歸渲染，還注冊(cè)了組件的更新機(jī)制

在下面的核心代碼中，我們通過 ReactiveEffect 創(chuàng)建了 effect 函數(shù)，這個(gè)概念上一講我們手寫過，然后執(zhí)行 instance.update 賦值為 effect.run 方法，這樣結(jié)合 setup 內(nèi)部的 ref 和 reactive 綁定的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)修改之后，就會(huì)觸發(fā) update 方法的執(zhí)行，內(nèi)部就會(huì) componentUpdateFn，內(nèi)部進(jìn)行遞歸的 patch 調(diào)用執(zhí)行每個(gè)組件內(nèi)部的 update 方法實(shí)現(xiàn)組件的更新

if (!instance.isMounted) {
    patch(null, subTree, container, anchor, instance, parentSuspense, isSVG)
} else {
    // updateComponent 
}
// create reactive effect for rendering 
const effect = new ReactiveEffect(componentUpdateFn, () => queueJob(instance.update),
    instance.scope // track it in component's effect scope 
)
const update = (instance.update = effect.run.bind(effect) as SchedulerJob)
update.id = instance.uid
update()

這樣我們就實(shí)現(xiàn)了整個(gè) Vue 的渲染和更新流程

到此這篇關(guān)于深度剖析 Vue3 在瀏覽器的運(yùn)行原理的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Vue3 運(yùn)行原理內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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