[vue3] vue3初始化渲染流程

本文解析了 Vue3 組件初次渲染的流程，涵蓋應用程序初始化、核心渲染步驟，以及 vnode 的創建和渲染，探討了 Vue3 內部機制及其跨平臺實現的關鍵細節。

組件初次渲染流程

組件是對DOM樹的抽象，組件的外觀由template定義，模板在編譯階段會被轉化為一個渲染函數，用于在運行時生成vnode。即組件在運行時的渲染步驟是：

graph LR A[創建vnode] --> B[渲染vnode] --> C[生成DOM]

vnode是一個用于描述視圖的結構和屬性的JavaScript對象。vnode是對真實DOM的一層抽象。

使用vnode的優點：

相比于直接操作DOM，在需要頻繁更新視圖的場景下，可以將多次操作應用在vnode上，再一次性地生成真實DOM，可以避免頻繁重排重繪導致的性能問題；

vnode是抽象的視圖層，具有平臺無關性，上層代碼可移植性強。

應用程序初始化

對于一個vue-app來說，整個組件樹由根組件開始渲染。為了找到根組件的渲染入口，從應用程序的初始化過程開始分析。

在Vue2中，初始化應用的代碼：

import Vue from 'vue';
import App from './App';

const app = new Vue({
    render: h=>h(App)
});
app.$mount('#app');

在Vue3中，初始化應用的代碼：

import { createApp } from 'vue';
import App from './App';

const app = createApp(App);
app.mount('#app');

對比二者的代碼可以看出，本質都是把App組件掛載到了#appDOM節點上。

本文主要關注Vue3。

Vue3的createApp的實現大致如下：

首先，createApp函數由createAppAPI根據對應的render對象構建得到。

export function createAppAPI<HostElement>(
  render: RootRenderFunction<HostElement>,
  hydrate?: RootHydrateFunction,
): CreateAppFunction<HostElement> {
  return function createApp(rootComponent, rootProps = null) {
      //...
  }
}

源碼位置：core/packages/runtime-core/src/apiCreateApp.ts at main · vuejs/core (github.com)

render對象由baseCreateRenderer函數創建，根據不同的環境創建不同的render對象（常見的是瀏覽器環境下用來渲染DOM）。

并由render對象來決定createApp函數的實現：

// baseCreateRenderer函數的返回值
return {
    render,
    hydrate,
    createApp: createAppAPI(render, hydrate),
}

這種根據不同環境構建不同render對象的操作是為了實現跨平臺。

接下來回到createApp內部。

createApp應用工廠模式，在內部創建app對象，實現了mount方法，mount方法就是用來掛載組件的。

function createApp(rootComponent, rootProps = null){
    // ...
    const app: App = {
        // ...
        mount(
        	rootContainer: HostElement,
            isHydrate?: boolean,
            namespace?: boolean | ElementNamespace,
        ): any{
        	// mount的具體實現，這里省略了很多代碼...
            // 1. 創建vnode
            const vnode = createVNode(rootComponent, rootProps)
            // 2. 渲染vnode
            render(vnode, rootContainer, namespace)
    	}
        // ...
    }
    return app;
}

在整個app對象創建過程中，Vue3通過閉包和函數柯里化等技巧實現了參數保留。

例如上面的mount方法內部實際上會使用render函數將vnode掛載到container上。而render由createAppAPI調用時傳入。這就是閉包的應用。

graph TB A["baseCreateRenderer"] --> B["craeteAppAPI [render]"] B --> C["createApp"] C --> D["mount"] D --> |"使用render"|B

上面提到的app對象中對mount的實現位于packages/runtime-core，也就是說是與平臺無關的，內部都是對抽象的vnode、rootContainer進行操作，不一定是DOM節點。

Vue3將瀏覽器相關的DOM的實現移到了packages/runtime-dom中，在index.ts中可以看到ensureRenderer函數就調用了runtime-core中上述提到的createRenderer方法，傳入了DOM相關的配置，用于獲取一個專門用于瀏覽器環境的renderer。

源碼位置：core/packages/runtime-dom/src/index.ts at main · vuejs/core (github.com)

在runtime-dom的index.ts中，我們從createApp函數入手，觀察到它調用了ensureRenderer來獲取一個適配瀏覽器環境的renderer，并調用其對應的createApp函數。

export const createApp = ((...args) => {
  const app = ensureRenderer().createApp(...args)
  // ......
  const { mount } = app
  // 重寫mount方法
  app.mount = (containerOrSelector: Element | ShadowRoot | string): any => {
    // 標準化容器：將字符串選擇器轉換為DOM對象
    const container = normalizeContainer(containerOrSelector)
    if (!container) return

    const component = app._component
    // 如果組件對象沒有定義render函數和template模板，則取容器的innerHTML作為模板內容
    if (!isFunction(component) && !component.render && !component.template) {
      // 使用innerHTML需要注意安全性問題
      component.template = container.innerHTML
      // ......
    }

    // 掛載前刪除容器的內容
    container.innerHTML = ''
    // 走runtime-core中實現的標準流程進行掛載
    const proxy = mount(container, false, resolveRootNamespace(container))
    // ......
    return proxy
  }

  return app
}) as CreateAppFunction<Element>

階段性總結：

重寫mount的原因：
- runtime-core中的mount：實現標準化掛載流程；
- runtime-dom中的mount：實現DOM節點相關的預處理，然后調用runtime-core中的mount進行掛載；
runtime-dom中mount的流程：
1. 標準化容器：如果傳入字符串選擇器，那么調用document.querySelector將其轉換為DOM對象；
2. 檢查組件是否存在render函數和template對象，如果沒有則使用容器的innerHTML作為模板；
  
  使用innerHTML需要注意安全性問題。
3. 刪除容器原先的innerHTML內容；
4. 調用runtime-core中實現的mount方法走標準化流程掛載組件到DOM節點上。

從app.mount方法調用后，才真正開始組件的渲染流程。

接下來，回到runtime-core中關注渲染流程。

核心渲染流程

這一流程中主要做了兩件事：創建vnode和渲染vnode。

vnode是用來描述DOM的JavaScript對象，在Vue中既可以描述普通DOM節點，也可以描述組件節點，除此之外還有純文本vnode和注釋vnode。

可以在runtime-core的vnode.ts文件中找到vnode的類型定義：core/packages/runtime-core/src/vnode.ts at main · vuejs/core (github.com)

內容較多，這里不做展示，比較核心的屬性有比如：

type：組件的標簽類型；
props：附加信息；
children：子節點，vnode數組；

除此之外，Vue3還為vnode打上了各種flag來做標記，在patch階段根據不同的類型執行相應的處理邏輯。

創建vnode

在mount方法的實現中，通過調用createVNode函數創建根組件的vnode：

const vnode = createVNode(rootComponent, rootProps);

在vnode.ts中可以找到createVNode函數的實現：core/packages/runtime-core/src/vnode.ts at main · vuejs/core (github.com)

大致思路如下：

function _createVNode(
  type: VNodeTypes | ClassComponent | typeof NULL_DYNAMIC_COMPONENT,
  props: (Data & VNodeProps) | null = null,
  children: unknown = null,
  patchFlag: number = 0,
  dynamicProps: string[] | null = null,
  isBlockNode = false,
): VNode{
  // ...
  // 標準化class和style這些樣式屬性
  if(props){
    // ...
  }
    
  // 對vnode類型信息編碼(二進制)
  const shapeFlag = isString(type)
    ? ShapeFlags.ELEMENT
    : __FEATURE_SUSPENSE__ && isSuspense(type)
      ? ShapeFlags.SUSPENSE
      : isTeleport(type)
        ? ShapeFlags.TELEPORT
        : isObject(type)
          ? ShapeFlags.STATEFUL_COMPONENT
          : isFunction(type)
            ? ShapeFlags.FUNCTIONAL_COMPONENT
            : 0
  // 調用工廠函數構建vnode對象
  return createBaseVNode(
    type,
    props,
    children,
    patchFlag,
    dynamicProps,
    shapeFlag,
    isBlockNode,
    true,
  )
}

接下來看一下createBaseVNode的大致實現（這個函數也位于vnode.ts文件內）：

function createBaseVNode(
	// vnode部分屬性的值
){
	const vnode = {
        type,
        props,
        // ...很多屬性
    } as VNode
    
    // 標準化children：討論數組或者文本類型
    if (needFullChildrenNormalization) {
    	normalizeChildren(vnode, children)
    }
    return vnode
}

渲染vnode

創建好vnode之后就是渲染的過程，在mount中使用render函數渲染創建好的vnode。

render的標準化流程的實現位于runtime-core的renderer.ts中：

源碼位置：core/packages/runtime-core/src/renderer.ts at main · vuejs/core (github.com)

const render: RootRenderFunction = (vnode, container, namespace) => {
    if (vnode == null) {
        // 銷毀組件
        if (container._vnode) {
            unmount(container._vnode, null, null, true)
        }
    } else {
        // 創建或者更新組件
        patch(
            container._vnode || null,
            vnode,
            container,
            null,
            null,
            null,
            namespace,
        )
    }
    if (!isFlushing) {
        isFlushing = true
        flushPreFlushCbs()
        flushPostFlushCbs()
        isFlushing = false
    }
    // 緩存vnode節點，表示已經渲染
    container._vnode = vnode
}

如果vnode不存在，則調用unmount銷毀組件；
如果vnode存在，那么調用patch創建或者更新組件；
將vnode緩存到容器對象上，表示已渲染。

patch函數的前兩個參數分別是舊vnode和新vnode。

初次調用，則container._vnode屬性返回undefined，短路運算符傳入null，則patch內部走創建邏輯；調用過后會將創建的vnode緩存到container._vnode；
后續調用的container._vnode表示上一次創建的vnode，不為null，傳入patch后走更新邏輯。

patch的實現

patch本意是打補丁，這個函數有兩個功能：

根據vnode掛載DOM；
比較新舊vnode更新DOM。

這里只討論初始化流程，故只記錄如何掛載DOM，更新流程這里不做介紹。

源碼位置：core/packages/runtime-core/src/renderer.ts at main · vuejs/core (github.com)

const patch: PatchFn = (
    n1,
    n2,
    container,
    anchor = null,
    parentComponent = null,
    parentSuspense = null,
    namespace = undefined,
    slotScopeIds = null,
    optimized = __DEV__ && isHmrUpdating ? false : !!n2.dynamicChildren,
) => {
    // 二者相同，不需要更新
    if (n1 === n2) {
        return
    }

    // vnode類型不同，直接卸載舊節點
    if (n1 && !isSameVNodeType(n1, n2)) {
        anchor = getNextHostNode(n1)
        unmount(n1, parentComponent, parentSuspense, true)
        n1 = null
    }
	// ......

    const { type, ref, shapeFlag } = n2
    switch (type) {
        case Text:
            // 處理文字節點
            break
        case Comment:
            // 處理注釋節點
            break
        case Static:
            // 靜態節點
            break
        case Fragment:
            // Fragment節點
            break
        default:
            if (shapeFlag & ShapeFlags.ELEMENT) {
                // 處理普通DOM元素
            } else if (shapeFlag & ShapeFlags.COMPONENT) {
                // 處理組件
            } else if (shapeFlag & ShapeFlags.TELEPORT) {
                // 處理teleport
            } else if (__FEATURE_SUSPENSE__ && shapeFlag & ShapeFlags.SUSPENSE) {
                // 處理suspense
            } else if (__DEV__) {
                // 報錯：vnode類型不在可識別范圍內
                warn('Invalid VNode type:', type, `(${typeof type})`)
            }
    }
}

這里只關注前三個函數參數：

n1：舊vnode，為null則表示初次掛載；
n2：新vnode；
container：掛載的目標容器。

patch在其內部調用了processXXX處理不同類型的vnode，這里只關注組件類型和普通DOM節點類型。

對組件的處理

處理組件調用的是processComponent函數：

processComponent

const processComponent = (
    n1: VNode | null,
    n2: VNode,
    container: RendererElement,
    // ... 其它參數
) => {
    if (n1 == null) {
        // 掛載組件
        mountComponent(n2, container, /*...other args*/)
    } else {
        // 更新組件
        updateComponent(n1, n2, optimized)
    }
}
// 這里還有很多其它參數省略了，函數體內還處理了`keep-alive`的情況，具體可以自己看源碼。

掛載組件使用mountComponent函數；
更新組件使用updateComponent函數。

mountComponent

源碼位置：core/packages/runtime-core/src/renderer.ts at main · vuejs/core (github.com)

這個函數處理了較多邊界情況，這里只展示主要的步驟：

 const mountComponent: MountComponentFn = (
    initialVNode,
    container,
    anchor,
    parentComponent,
    parentSuspense,
    namespace: ElementNamespace,
    optimized,
 ) => {
     // 創建組件實例
     const instance: ComponentInternalInstance =
           (initialVNode.component = createComponentInstance(
               initialVNode,
               parentComponent,
               parentSuspense,
           ))
	
     // 設置組件實例
     setupComponent(instance, false, optimized)
	
     // 設置并運行帶副作用的渲染函數
     setupRenderEffect(
         instance,
         initialVNode,
         container,
         anchor,
         parentSuspense,
         namespace,
         optimized,
     )
 }

創建組件實例：工廠模式創建組件實例對象；
設置組件實例：instance記錄了許多組件相關的數據，setupComponent這一步主要是對props、slots等屬性進行初始化。

接下來重點看一下setupRenderEffect函數的實現。

setupRenderEffect

setupRenderEffect 函數的主要工作是設置一個響應式效果 (ReactiveEffect)，并創建一個調度任務 (SchedulerJob) 來管理組件的渲染和更新。首次渲染和后續更新的邏輯都封裝在 componentUpdateFn 中。

簡化后的代碼：

const setupRenderEffect: SetupRenderEffectFn = (
  instance,
  initialVNode,
  container,
  anchor,
  parentSuspense,
  namespace: ElementNamespace,
  optimized,
) => {
  // 組件更新函數
  const componentUpdateFn = () => {
    if (!instance.isMounted) {
      // 首次掛載邏輯
      instance.subTree = renderComponentRoot(instance)
      patch(null, instance.subTree, container, anchor, instance, parentSuspense, namespace)
      instance.isMounted = true
    } else {
      // 后續更新邏輯
      const nextTree = renderComponentRoot(instance)
      patch(instance.subTree, nextTree, container, anchor, instance, parentSuspense, namespace)
      instance.subTree = nextTree
    }
  }

  // 創建響應式效果
  const effect = (instance.effect = new ReactiveEffect(componentUpdateFn, NOOP))

  // 創建調度任務
  const update: SchedulerJob = (instance.update = () => {
    if (effect.dirty) {
      effect.run()
    }
  })

  // 立即執行更新函數
  update()
}

setupRenderEffect內部主要包含了3個函數：

componentUpdateFn 的主要作用是在組件首次掛載和后續更新時執行相應的渲染邏輯，確保組件的虛擬 DOM 樹與實際的 DOM 樹保持同步，并執行相關的生命周期鉤子函數。
effect 封裝了組件的渲染邏輯，負責在響應式依賴變化時觸發重新渲染。
update 是調度任務，負責在適當的時機檢查和觸發 effect，確保組件的渲染邏輯能夠正確執行。

也就是說它們依次為前者的進一步封裝。

componentUpdateFn中的初始掛載邏輯：

渲染組件生成subTree；（遞歸調用patch）
將subTree通過patch掛載到container上。

這里的patch就是一個遞歸過程。事實上patch對于組件只有渲染過程，沒有掛載的操作，因為組件是抽象的，并不能通過DOM API插入到頁面上。

也就是說patch只對DOM類型元素進行mount掛載，對于組件類型元素的處理只做遞歸操作。換個角度描述就是：組件樹的葉子節點一定都是DOM類型元素，只有這樣才能渲染并掛載到頁面上。

接下來開始研究patch對DOM類型元素的處理過程。（可以返回上文看一下patch的實現）。

對DOM的處理

processElement

patch函數使用processElement 函數處理新舊DOM元素，當n1為null時，走掛載流程；否則走更新流程。

源碼地址：core/packages/runtime-core/src/renderer.ts at main · vuejs/core (github.com)

const processElement = (
    n1: VNode | null,
    n2: VNode,
    container: RendererElement,
    // ...other args...
  ) => {
    if (n1 == null) {
      // 掛載
      mountElement(n2, container, /* ...other args... */)
    } else {
      // 更新
      patchElement(n1, n2, parentComponent, /* ...other args... */)
    }
  }

mountElement

源碼位置：core/packages/runtime-core/src/renderer.ts at main · vuejs/core (github.com)

這里省略了很多代碼，只保留大致流程：

創建DOM元素；
掛載子節點；
- 如果子節點只是文字，則設置DOM節點的textContent；
- 如果子節點是數組，則使用for循環 + 遞歸調用patch函數渲染子元素；
  
  這里遞歸使用的是patch而不是mountElement是因為子元素可能不是DOM元素，而是其它類型的元素。因此還是要用到patch中的switch - case走類型判斷的邏輯。
設置DOM元素的屬性；
插入DOM元素。

const mountElement = (
  vnode: VNode,
  container: RendererElement,
  /* ...other args... */
) => {
  const { props, shapeFlag, transition, dirs } = vnode
  // 創建DOM元素
  const el = vnode.el = hostCreateElement(vnode.type as string, namespace, props && props.is, props)

  // 掛載子節點
  if (shapeFlag & ShapeFlags.TEXT_CHILDREN) {
    hostSetElementText(el, vnode.children as string)
  } else if (shapeFlag & ShapeFlags.ARRAY_CHILDREN) {
    mountChildren(vnode.children as VNodeArrayChildren, el, null, parentComponent, parentSuspense, resolveChildrenNamespace(vnode, namespace), slotScopeIds, optimized)
  }
	
  // 設置屬性
  if (props) {
    for (const key in props) {
      if (key !== 'value' && !isReservedProp(key)) {
        hostPatchProp(el, key, null, props[key], namespace, parentComponent)
      }
    }
    // 特殊處理 value 屬性
    if ('value' in props) {
      hostPatchProp(el, 'value', null, props.value, namespace)
    }
  }

  // 插入元素
  hostInsert(el, container, anchor)
}

其中的hostCreateElement、hostSetElementText、hostPatchProp、hostInsert函數都由runtime-dom中在創建renderer的時候傳入對應的實現。

在runtime-dom模塊的nodeOps.ts和patchProp.ts文件可以找到這些DOM相關操作的具體實現。

nodeOps.ts源碼位置：core/packages/runtime-dom/src/nodeOps.ts at e26fd7b1d15cb3335a4c2230cc49b1008daddca1 · vuejs/core (github.com)

patchProp.ts源碼位置：core/packages/runtime-dom/src/patchProp.ts at e26fd7b1d15cb3335a4c2230cc49b1008daddca1 · vuejs/core (github.com)

上述hostXXX對應的DOM方法分別是：

hostCreateElement：document.createElement；
hostSetElementText：el.textContent = ...；
hostPatchProp：直接修改DOM對象上的鍵值，會對特殊的key做處理；
hostInsert：[Node.insertBefore](Node.insertBefore() - Web API | MDN (mozilla.org))

初次渲染流程總結

mount

posted @ 2024-08-05 19:18 feixianxing 閱讀(474) 評論(0) 收藏舉報

刷新頁面返回頂部

feixianxing

[vue3] vue3初始化渲染流程

組件初次渲染流程

應用程序初始化

核心渲染流程

創建vnode

渲染vnode

patch的實現

對組件的處理

processComponent

mountComponent

setupRenderEffect

對DOM的處理

processElement

mountElement

初次渲染流程總結

公告