【Vue.js】900- Vue 3.0 进阶之 VNode 探秘

待我称王封你为后i 2022-10-23 00:58 71阅读 0赞

本文是 **Vue 3.0 进阶系列** 的第五篇文章，在这篇文章中，阿宝哥将介绍 Vue 3 中的核心对象 —— `VNode`，该对象用于描述节点的信息，它的全称是虚拟节点（virtual node）。**与 “虚拟节点” 相关联的另一个概念是 “虚拟 DOM”，它是我们对由 Vue 组件树建立起来的整个 VNode 树的称呼**。通常一个 Vue 应用会以一棵嵌套的组件树的形式来组织：

![a675965c467fe86b1ea1ff344e2bd869.png][]

（图片来源：https://v3.cn.vuejs.org/）

所以 “虚拟 DOM” 对 Vue 应用来说，是至关重要的。而 “虚拟 DOM” 又是由 `VNode` 组成的，它是 Vue 底层的核心基石。接下来，阿宝哥将带大家一起来探索 Vue 3 中与 `VNode` 相关的一些知识。

### 一、VNode 长什么样？ ###

// packages/runtime-core/src/vnode.ts
 export interface VNode<
   HostNode = RendererNode,
   HostElement = RendererElement,
   ExtraProps = { [key: string]: any }
 > {
  // 省略内部的属性
 }

在 `runtime-core/src/vnode.ts` 文件中，我们找到了 `VNode` 的类型定义。通过 `VNode` 的类型定义可知，`VNode` 本质是一个对象，该对象中按照属性的作用，分为 5 大类。这里阿宝哥只详细介绍其中常见的两大类型属性 —— **内部属性** 和 **DOM 属性**：

#### 1.1 内部属性 ####

__v_isVNode: true // 标识是否为VNode
 [ReactiveFlags.SKIP]: true // 标识VNode不是observable
 type: VNodeTypes // VNode 类型
 props: (VNodeProps & ExtraProps) | null // 属性信息
 key: string | number | null // 特殊 attribute 主要用在 Vue 的虚拟 DOM 算法
 ref: VNodeNormalizedRef | null // 被用来给元素或子组件注册引用信息。
 scopeId: string | null // SFC only
 children: VNodeNormalizedChildren // 保存子节点
 component: ComponentInternalInstance | null // 指向VNode对应的组件实例
 dirs: DirectiveBinding[] | null // 保存应用在VNode的指令信息
 transition: TransitionHooks<HostElement> | null // 存储过渡效果信息

#### 1.2 DOM 属性 ####

el: HostNode | null // element 
    anchor: HostNode | null // fragment anchor
    target: HostElement | null // teleport target
    targetAnchor: HostNode | null // teleport target anchor
    staticCount: number // number of elements contained in a static vnode

#### 1.3 suspense 属性 ####

suspense: SuspenseBoundary | null
    ssContent: VNode | null
    ssFallback: VNode | null

#### 1.4 optimization 属性 ####

shapeFlag: number
    patchFlag: number
    dynamicProps: string[] | null
    dynamicChildren: VNode[] | null

#### 1.5 应用上下文属性 ####

appContext: AppContext | null

### 二、如何创建 VNode？ ###

要创建 `VNode` 对象的话，我们可以使用 Vue 提供的 `h` 函数。也许可以更准确地将其命名为 `createVNode()`，但由于频繁使用和简洁，它被称为 `h()` 。该函数接受三个参数：

// packages/runtime-core/src/h.ts
    export function h(type: any, propsOrChildren?: any, children?: any): VNode {
      const l = arguments.length
      if (l === 2) { 
        if (isObject(propsOrChildren) && !isArray(propsOrChildren)) { 
          // single vnode without props
          if (isVNode(propsOrChildren)) {
            return createVNode(type, null, [propsOrChildren])
          }
          // 只包含属性不含有子元素
          return createVNode(type, propsOrChildren) // h('div', { id: 'foo' })
        } else {
          // 忽略属性
          return createVNode(type, null, propsOrChildren) // h('div', ['foo'])
        }
      } else {
        if (l > 3) {
          children = Array.prototype.slice.call(arguments, 2)
        } else if (l === 3 && isVNode(children)) {
          children = [children]
        }
        return createVNode(type, propsOrChildren, children)
      }
    }

观察以上代码可知， `h` 函数内部的主要处理逻辑就是根据参数个数和参数类型，执行相应处理操作，但最终都是通过调用 `createVNode` 函数来创建 `VNode` 对象。在开始介绍 `createVNode` 函数前，阿宝哥先举一些实际开发中的示例：

const app = createApp({ // 示例一
   render: () => h('div', '我是阿宝哥')
 })
 
 const Comp = () => h("p", "我是阿宝哥"); // 示例二
 
 app.component('component-a', { // 示例三
   template: "我是阿宝哥"
 })

示例一和示例二很明显都使用了 `h` 函数，**而示例三并未看到 `h` 或 `createVNode` 函数的身影**。为了一探究竟，我们需要借助 Vue 3 Template Explorer 这个在线工具来编译一下 **`"我是阿宝哥"`** 模板，该模板编译后的结果如下（函数模式）：

// https://vue-next-template-explorer.netlify.app/
    const _Vue = Vue
    return function render(_ctx, _cache, $props, $setup, $data, $options) {
      with (_ctx) {
        const { createVNode: _createVNode, openBlock: _openBlock,
          createBlock: _createBlock } = _Vue
        return (_openBlock(), _createBlock("p", null, "我是阿宝哥"))
      }
    }

由以上编译结果可知， **`"我是阿宝哥"`** 模板被编译生成了一个 `render` 函数，调用该函数后会返回 `createBlock` 函数的调用结果。其中 `createBlock` 函数的实现如下所示：

// packages/runtime-core/src/vnode.ts
 export function createBlock(
   type: VNodeTypes | ClassComponent,
   props?: Record<string, any> | null,
   children?: any,
   patchFlag?: number,
   dynamicProps?: string[]
 ): VNode {
   const vnode = createVNode(
     type,
     props,
     children,
     patchFlag,
     dynamicProps,
     true /* isBlock: prevent a block from tracking itself */
   )
   // 省略部分代码
   return vnode
 }

在 `createBlock` 函数内部，我们终于看到了 `createVNode` 函数的身影。顾名思义，该函数的作用就是用于创建 `VNode`，接下来我们来分析一下它。

### 三、createVNode 函数内部做了啥？ ###

下面我们将从参数说明和逻辑说明两方面来介绍 `createVNode` 函数：

#### 3.1 参数说明 ####

`createVNode` 被定义在 `runtime-core/src/vnode.ts` 文件中：

// packages/runtime-core/src/vnode.ts
    export const createVNode = (__DEV__
      ? createVNodeWithArgsTransform
      : _createVNode) as typeof _createVNode
    
    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 {
      // 
      return vnode
    }

在分析该函数的具体代码前，我们先来看一下它的参数。该函数可以接收 6 个参数，这里阿宝哥用思维导图来重点介绍前面 2 个参数：

##### type 参数 #####

// packages/runtime-core/src/vnode.ts
    function _createVNode(
      type: VNodeTypes | ClassComponent | typeof NULL_DYNAMIC_COMPONENT,
      // 省略其他参数
    ): VNode { ... }

![7a9908be55a6233ce1a3bbd6b29b5140.png][]

由上图可知，`type` 参数支持很多类型，比如常用的 `string`、`VNode` 和 `Component` 等。此外，也有一些陌生的面孔，比如 `Text`、`Comment` 、`Static` 和 `Fragment` 等类型，它们的定义如下：

// packages/runtime-core/src/vnode.ts
    export const Text = Symbol(__DEV__ ? 'Text' : undefined)
    export const Comment = Symbol(__DEV__ ? 'Comment' : undefined)
    export const Static = Symbol(__DEV__ ? 'Static' : undefined)
    
    export const Fragment = (Symbol(__DEV__ ? 'Fragment' : undefined) as any) as {
      __isFragment: true
      new (): {
        $props: VNodeProps
      }
    }

那么定义那么多的类型有什么意义呢？这是因为在 `patch` 阶段，会根据不同的 `VNode` 类型来执行不同的操作：

// packages/runtime-core/src/renderer.ts
    function baseCreateRenderer(
      options: RendererOptions,
      createHydrationFns?: typeof createHydrationFunctions
    ): any {
      const patch: PatchFn = (
        n1, n2, container, anchor = null, parentComponent = null, parentSuspense = null,
        isSVG = false, optimized = false
      ) => {
        // 省略部分代码
        const { type, ref, shapeFlag } = n2
        switch (type) {
          case Text: // 处理文本节点
            processText(n1, n2, container, anchor)
            break
          case Comment: // 处理注释节点
            processCommentNode(n1, n2, container, anchor)
            break
          case Static: // 处理静态节点
            if (n1 == null) {
              mountStaticNode(n2, container, anchor, isSVG)
            } else if (__DEV__) {
              patchStaticNode(n1, n2, container, isSVG)
            }
            break
          case Fragment: // 处理Fragment节点
            processFragment(...)
            break
          default:
            if (shapeFlag & ShapeFlags.ELEMENT) { // 元素类型
              processElement(...)
            } else if (shapeFlag & ShapeFlags.COMPONENT) { // 组件类型
              processComponent(...)
            } else if (shapeFlag & ShapeFlags.TELEPORT) { // teleport内置组件
              ;(type as typeof TeleportImpl).process(...)
            } else if (__FEATURE_SUSPENSE__ && shapeFlag & ShapeFlags.SUSPENSE) {
              ;(type as typeof SuspenseImpl).process(...)
            }
        }
      }
    }

介绍完 `type` 参数后，接下来我们来看 `props` 参数，具体如下图所示：

##### props 参数 #####

function _createVNode(
      type: VNodeTypes | ClassComponent | typeof NULL_DYNAMIC_COMPONENT,
      props: (Data & VNodeProps) | null = null,
    ): VNode { ... }

`props` 参数的类型是联合类型，这里我们来分析 `Data & VNodeProps` 交叉类型：

![b70d93faa715cec3c6a3837b0189bb25.png][]

其中 `Data` 类型是通过 TypeScript 内置的工具类型 `Record` 来定义的：

export type Data = Record<string, unknown>
 type Record<K extends keyof any, T> = {
   [P in K]: T;
 };

而 `VNodeProps` 类型是通过类型别名来定义的，除了含有 `key` 和 `ref` 属性之外，其他的属性主要是定义了与生命周期有关的钩子：

// packages/runtime-core/src/vnode.ts
    export type VNodeProps = {
      key?: string | number
      ref?: VNodeRef
    
      // vnode hooks
      onVnodeBeforeMount?: VNodeMountHook | VNodeMountHook[]
      onVnodeMounted?: VNodeMountHook | VNodeMountHook[]
      onVnodeBeforeUpdate?: VNodeUpdateHook | VNodeUpdateHook[]
      onVnodeUpdated?: VNodeUpdateHook | VNodeUpdateHook[]
      onVnodeBeforeUnmount?: VNodeMountHook | VNodeMountHook[]
      onVnodeUnmounted?: VNodeMountHook | VNodeMountHook[]
    }

#### 3.2 逻辑说明 ####

`createVNode` 函数内部涉及较多的处理逻辑，这里我们只分析主要的逻辑：

// packages/runtime-core/src/vnode.ts
 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 {
   // 处理VNode类型，比如处理动态组件的场景：<component :is="vnode"/>
   if (isVNode(type)) {
     const cloned = cloneVNode(type, props, true /* mergeRef: true */)
     if (children) {
       normalizeChildren(cloned, children)
     }
     return cloned
   }
 
   // 类组件规范化处理
   if (isClassComponent(type)) {
     type = type.__vccOpts
   }
 
   // 类和样式规范化处理
   if (props) {
     // 省略相关代码
   }
 
   // 把vnode的类型信息转换为位图
   const shapeFlag = isString(type)
     ? ShapeFlags.ELEMENT // ELEMENT = 1
     : __FEATURE_SUSPENSE__ && isSuspense(type)
       ? ShapeFlags.SUSPENSE // SUSPENSE = 1 << 7,
       : isTeleport(type)
         ? ShapeFlags.TELEPORT // TELEPORT = 1 << 6,
         : isObject(type)
           ? ShapeFlags.STATEFUL_COMPONENT // STATEFUL_COMPONENT = 1 << 2,
           : isFunction(type)
             ? ShapeFlags.FUNCTIONAL_COMPONENT // FUNCTIONAL_COMPONENT = 1 << 1,
             : 0
 
   // 创建VNode对象
   const vnode: VNode = {
     __v_isVNode: true,
     [ReactiveFlags.SKIP]: true,
     type,
     props,
     // ...
   }
 
   // 子元素规范化处理
   normalizeChildren(vnode, children)
   return vnode
 }

介绍完 `createVNode` 函数之后，阿宝哥再来介绍另一个比较重要的函数 —— `normalizeVNode`。

### 四、如何创建规范的 VNode 对象？ ###

`normalizeVNode` 函数的作用，用于将传入的 `child` 参数转换为规范的 `VNode` 对象。

// packages/runtime-core/src/vnode.ts
    export function normalizeVNode(child: VNodeChild): VNode {
      if (child == null || typeof child === 'boolean') { // null/undefined/boolean -> Comment
        return createVNode(Comment)
      } else if (isArray(child)) { // array -> Fragment
        return createVNode(Fragment, null, child)
      } else if (typeof child === 'object') { // VNode -> VNode or mounted VNode -> cloned VNode
        return child.el === null ? child : cloneVNode(child)
      } else { // primitive types：'foo' or 1
        return createVNode(Text, null, String(child))
      }
    }

由以上代码可知，`normalizeVNode` 函数内部会根据 `child` 参数的类型进行不同的处理：

#### 4.1 null / undefined -> Comment ####

expect(normalizeVNode(null)).toMatchObject({ type: Comment })
    expect(normalizeVNode(undefined)).toMatchObject({ type: Comment })

#### 4.2 boolean -> Comment ####

expect(normalizeVNode(true)).toMatchObject({ type: Comment })
    expect(normalizeVNode(false)).toMatchObject({ type: Comment })

#### 4.3 array -> Fragment ####

expect(normalizeVNode(['foo'])).toMatchObject({ type: Fragment })

#### 4.4 VNode -> VNode ####

const vnode = createVNode('div')
    expect(normalizeVNode(vnode)).toBe(vnode)

#### 4.5 mounted VNode -> cloned VNode ####

const mounted = createVNode('div')
    mounted.el = {}
    const normalized = normalizeVNode(mounted)
    expect(normalized).not.toBe(mounted)
    expect(normalized).toEqual(mounted)

#### 4.6 primitive types ####

expect(normalizeVNode('foo')).toMatchObject({ type: Text, children: `foo` })
    expect(normalizeVNode(1)).toMatchObject({ type: Text, children: `1` })

### 五、阿宝哥有话说 ###

#### 5.1 如何判断是否为 VNode 对象？ ####

// packages/runtime-core/src/vnode.ts
    export function isVNode(value: any): value is VNode {
      return value ? value.__v_isVNode === true : false
    }

在 `VNode` 对象中含有一个 `__v_isVNode` 内部属性，利用该属性可以用来判断当前对象是否为 `VNode` 对象。

#### 5.2 如何判断两个 VNode 对象的类型是否相同？ ####

// packages/runtime-core/src/vnode.ts
    export function isSameVNodeType(n1: VNode, n2: VNode): boolean {
      // 省略__DEV__环境的处理逻辑
      return n1.type === n2.type && n1.key === n2.key
    }

在 Vue 3 中，是通过比较 `VNode` 对象的 `type` 和 `key` 属性，来判断两个 VNode 对象的类型是否相同。

#### 5.3 如何快速创建某些类型的 VNode 对象？ ####

在 Vue 3 内部提供了 `createTextVNode` 、`createCommentVNode` 和 `createStaticVNode` 函数来快速的创建文本节点、注释节点和静态节点：

##### createTextVNode #####

export function createTextVNode(text: string = ' ', flag: number = 0): VNode {
      return createVNode(Text, null, text, flag)
    }

##### createCommentVNode #####

export function createCommentVNode(
      text: string = '',
      asBlock: boolean = false
    ): VNode {
      return asBlock
        ? (openBlock(), createBlock(Comment, null, text))
        : createVNode(Comment, null, text)
    }

##### createStaticVNode #####

export function createStaticVNode(
      content: string,
      numberOfNodes: number
    ): VNode {
      const vnode = createVNode(Static, null, content)
      vnode.staticCount = numberOfNodes
      return vnode
    }

本文阿宝哥主要介绍了 `VNode` 对象是什么、如何创建 `VNode` 对象及如何创建规范的 `VNode` 对象。为了让大家能够更深入地理解 `h` 和 `createVNode` 函数的相关知识，阿宝哥还从源码的角度分析了 `createVNode` 函数 。

在后续的文章中，阿宝哥将会介绍 `VNode` 在 Vue 3 内部是如何被使用的，感兴趣的小伙伴不要错过哟。

### 六、参考资源 ###

*  Vue 3 官网 - 渲染函数

**聚焦全栈，专注分享 TypeScript、Web API、前端架构等技术干货。**

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