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Vue3组件更新过程

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前言

组件渲染的过程,本质上就是把各种把各种类型的 vnode 渲染成真实 DOM。我们也知道了组件是由模板、组件描述对象和数据构成的,数据的变化会影响组件的变化。组件的渲染过程中创建了一个带副作用的渲染函数,当数据变化的时候就会执行这个渲染函数来触发组件的更新。本文我们就具体分析一下组件的更新过程。

副作用渲染函数更新组件的过程

我们先来回顾一下带副作用渲染函数 setupRenderEffect 的实现,但是这次我们要重点关注更新组件部分的逻辑:

const setupRenderEffect = (instance, initialVNode, container, anchor, parentSuspense, isSVG, optimized) = >{
  instance.update = effect(function componentEffect() {
    if (!instance.isMounted) {} else {
      let {
        next,
        vnode
      } = instance
      if (next) {
        updateComponentPreRender(instance, next, optimized)
      } else {
        next = vnode
      }
      const nextTree = renderComponentRoot(instance) const prevTree = instance.subTree
      instance.subTree = nextTree 
      patch(prevTree, nextTree, hostParentNode(prevTree.el), getNextHostNode(prevTree), instance, parentSuspense, isSVG) 
      next.el = nextTree.el
      }
  },
prodEffectOptions)
}

可以看到,更新组件主要做三件事情:更新组件 vnode 节点、渲染新的子树 vnode、根据新旧子树vnode 执行 patch 逻辑。

首先是更新组件 vnode 节点,这里会有一个条件判断,判断组件实例中是否有新的组件 vnode(用next 表示),有则更新组件 vnode,没有 next 指向之前的组件 vnode。为什么需要判断,这其实涉及一个组件更新策略的逻辑,我们稍后会讲。

接着是渲染新的子树 vnode,因为数据发生了变化,模板又和数据相关,所以渲染生成的子树 vnode也会发生相应的变化。

最后就是核心的 patch 逻辑,用来找出新旧子树 vnode 的不同,并找到一种合适的方式更新 DOM,接下来我们就来分析这个过程。

核心逻辑:patch流程

我们先来看 patch 流程的实现代码:

const patch = (n1, n2, container, anchor = null, parentComponent = null, parentSuspense = null, isSVG = false, optimized = false) = >{
  if (n1 && !isSameVNodeType(n1, n2)) {
    anchor = getNextHostNode(n1) unmount(n1, parentComponent, parentSuspense, true) n1 = null
  }
  const {
    type,
    shapeFlag
  } = n2
  switch (type) {
  case Text:
    break
  case Comment:
    break
  case Static:
    break
  case Fragment:
    break
  default:
    if (shapeFlag & 1) {
      processElement(n1, n2, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized)
    } else if (shapeFlag & 6) {
      processComponent(n1, n2, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized)
    } else if (shapeFlag & 64) {} else if (shapeFlag & 128) {}
  }
}
function isSameVNodeType(n1, n2) {
  return n1.type === n2.type && n1.key === n2.key
}

在这个过程中,首先判断新旧节点是否是相同的 vnode 类型,如果不同,比如一个 div 更新成一个ul,那么最简单的操作就是删除旧的 div 节点,再去挂载新的 ul 节点。

如果是相同的 vnode 类型,就需要走 diff 更新流程了,接着会根据不同的 vnode 类型执行不同的处理逻辑,这里我们仍然只分析普通元素类型和组件类型的处理过程。

1.处理组件

如何处理组件的呢?举个例子,我们在父组件 App 中里引入了 Hello 组件:

<template>
  <div>
    <p>This is an app.</p>
    <hello :msg="msg"></hello>
    <button @click="toggle">Toggle msg</button>
  </div>
</template> 
<script>
export default {
  data () {
    return { msg: 'Vue' }
  },
  methods: {
    toggle () {
      this.msg = this.msg === 'Vue' ? 'World' : 'Vue'
    }
  }
}
</script>

Hello 组件中是 <div>包裹着一个 <p> 标签, 如下所示:

<template>
  <div>
    <p>Hello, {{ msg }}</p>
  </div>
</template> 
<script> 
export default {
  props: { msg: String }
}
</script>

点击 App 组件中的按钮执行 toggle 函数,就会修改 data 中的 msg,并且会触发 App 组件的重新渲染。

结合前面对渲染函数的流程分析,这里 App 组件的根节点是 div 标签,重新渲染的子树 vnode 节点是一个普通元素的 vnode,应该先走 processElement 逻辑。组件的更新最终还是要转换成内部真实DOM 的更新,而实际上普通元素的处理流程才是真正做 DOM 的更新,由于稍后我们会详细分析普通元素的处理流程,所以我们先跳过这里,继续往下看。

和渲染过程类似,更新过程也是一个树的深度优先遍历过程,更新完当前节点后,就会遍历更新它的子节点,因此在遍历的过程中会遇到 hello 这个组件 vnode 节点,就会执行到 processComponent 处理逻辑中,我们再来看一下它的实现,我们重点关注一下组件更新的相关逻辑:

const processComponent = (n1, n2, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized) = >{
  if (n1 == null) {} else {
    updateComponent(n1, n2, parentComponent, optimized)
  }
}
const updateComponent = (n1, n2, parentComponent, optimized) = >{
  const instance = (n2.component = n1.component) if (shouldUpdateComponent(n1, n2, parentComponent, optimized)) {
    instance.next = n2 invalidateJob(instance.update) instance.update()
  } else {
    n2.component = n1.component n2.el = n1.el
  }
}

可以看到,processComponent 主要通过执行 updateComponent 函数来更新子组件,updateComponent 函数在更新子组件的时候,会先执行 shouldUpdateComponent 函数,根据新旧子组件 vnode 来判断是否需要更新子组件。这里你只需要知道,在 shouldUpdateComponent 函数的内部,主要是通过检测和对比组件 vnode 中的 props、chidren、dirs、transiton 等属性,来决定子组件是否需要更新。

这是很好理解的,因为在一个组件的子组件是否需要更新,我们主要依据子组件 vnode 是否存在一些会影响组件更新的属性变化进行判断,如果存在就会更新子组件。

虽然 Vue.js 的更新粒度是组件级别的,组件的数据变化只会影响当前组件的更新,但是在组件更新的过程中,也会对子组件做一定的检查,判断子组件是否也要更新,并通过某种机制避免子组件重复更新。

我们接着看 updateComponent 函数,如果 shouldUpdateComponent 返回 true ,那么在它的最后,先执行 invalidateJob(instance.update)避免子组件由于自身数据变化导致的重复更新,然后又执行了子组件的副作用渲染函数 instance.update 来主动触发子组件的更新。

再回到副作用渲染函数中,有了前面的讲解,我们再看组件更新的这部分代码,就能很好地理解它的逻辑了:

let {
  next,
  vnode
} = instance
if (next) {
  updateComponentPreRender(instance, next, optimized)
} else {
  next = vnode
}
const updateComponentPreRender = (instance, nextVNode, optimized) = >{
  nextVNode.component = instance 
  const prevProps = instance.vnode.props 
  instance.vnode = nextVNode 
  instance.next = null 
  updateProps(instance, nextVNode.props, prevProps, optimized) 		  	    updateSlots(instance, nextVNode.children)
}

结合上面的代码,我们在更新组件的 DOM 前,需要先更新组件 vnode 节点信息,包括更改组件实例的 vnode 指针、更新 props 和更新插槽等一系列操作,因为组件在稍后执行 renderComponentRoot时会重新渲染新的子树 vnode ,它依赖了更新后的组件 vnode 中的 props 和 slots 等数据。

所以我们现在知道了一个组件重新渲染可能会有两种场景,一种是组件本身的数据变化,这种情况下next 是 null;另一种是父组件在更新的过程中,遇到子组件节点,先判断子组件是否需要更新,如果需要则主动执行子组件的重新渲染方法,这种情况下 next 就是新的子组件 vnode。

你可能还会有疑问,这个子组件对应的新的组件 vnode 是什么时候创建的呢?答案很简单,它是在父组件重新渲染的过程中,通过 renderComponentRoot 渲染子树 vnode 的时候生成,因为子树 vnode是个树形结构,通过遍历它的子节点就可以访问到其对应的组件 vnode。再拿我们前面举的例子说,当App 组件重新渲染的时候,在执行 renderComponentRoot 生成子树 vnode 的过程中,也生成了hello 组件对应的新的组件 vnode。

所以 processComponent 处理组件 vnode,本质上就是去判断子组件是否需要更新,如果需要则递归执行子组件的副作用渲染函数来更新,否则仅仅更新一些 vnode 的属性,并让子组件实例保留对组件vnode 的引用,用于子组件自身数据变化引起组件重新渲染的时候,在渲染函数内部可以拿到新的组件vnode。

前面也说过,组件是抽象的,组件的更新最终还是会落到对普通 DOM 元素的更新。所以接下来我们详细分析一下组件更新中对普通元素的处理流程。

2.处理普通元素

我们再来看如何处理普通元素,我把之前的示例稍加修改,将其中的 Hello 组件删掉,如下所示:

<template>
  <div>
    <p>This is {{msg}}</p>
    <button @click="toggle">Toggle msg</button>
  </div>
</template> 
<script>
export default {
  data () {
    return { msg: 'Vue' }
  },
  methods: {
    toggle () {
      this.msg === 'Vue' ? 'World' : 'Vue'
    }
  }
}

</script>

当我们点击 App 组件中的按钮会执行 toggle 函数,然后修改 data 中的 msg,这就触发了 App 组件的重新渲染。

App 组件的根节点是 div 标签,重新渲染的子树 vnode 节点是一个普通元素的 vnode,所以应该先走processElement 逻辑,我们来看这个函数的实现:

const processElement = (n1, n2, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized) = >{
  isSVG = isSVG || n2.type === 'svg'
  if (n1 == null) {} else {
    patchElement(n1, n2, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized)
  }
}
const patchElement = (n1, n2, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized) = >{
  const el = (n2.el = n1.el) const oldProps = (n1 && n1.props) || EMPTY_OBJ 	 	const newProps = n2.props || EMPTY_OBJ 
  patchProps(el, n2, oldProps, newProps, parentComponent, parentSuspense, isSVG) const areChildrenSVG = isSVG && n2.type !== 'foreignObject'
  patchChildren(n1, n2, el, null, parentComponent, parentSuspense, areChildrenSVG)
}

可以看到,更新元素的过程主要做两件事情:更新 props 和更新子节点。其实这是很好理解的,因为一个 DOM 节点元素就是由它自身的一些属性和子节点构成的。

首先是更新 props,这里的 patchProps 函数就是在更新 DOM 节点的 class、style、event 以及其它的一些 DOM 属性。

其次是更新子节点,我们来看一下这里的 patchChildren 函数的实现:

const patchChildren = (n1, n2, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized = false) = >{
  const c1 = n1 && n1.children const prevShapeFlag = n1 ? n1.shapeFlag: 0 const c2 = n2.children const {
    shapeFlag
  } = n2
  if (shapeFlag & 8) {
    if (prevShapeFlag & 16) {
      unmountChildren(c1, parentComponent, parentSuspense)
    }
    if (c2 !== c1) {
      hostSetElementText(container, c2)
    }
  } else {
    if (prevShapeFlag & 16) {
      if (shapeFlag & 16) {
        patchKeyedChildren(c1, c2, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized)
      } else {
        unmountChildren(c1, parentComponent, parentSuspense, true)
      }
    } else {
      if (prevShapeFlag & 8) {
        hostSetElementText(container, '')
      }
      if (shapeFlag & 16) {
        mountChildren(c2, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized)
      }
    }
  }
}

对于一个元素的子节点 vnode 可能会有三种情况:纯文本、vnode 数组和空。那么根据排列组合对于新旧子节点来说就有九种情况,我们可以通过三张图来表示。

首先来看一下旧子节点是纯文本的情况:

接下来看一下旧子节点是空的情况:

最后来看一下旧子节点是 vnode 数组的情况:

总结

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