Vue视图渲染原理解析，从构建VNode到生成真实节点树
前言
在 Vue 核心中除了响应式原理外，视图渲染也是重中之重。我们都知道每次更新数据，都会走视图渲染的逻辑，而这当中牵扯的逻辑也是十分繁琐。
本文主要解析的是初始化视图渲染流程，你将会了解到从挂载组件开始，Vue 是如何构建 VNode，又是如何将 VNode 转为真实节点并挂载到页面。
挂载组件($mount)
Vue 是一个构造函数，通过 new 关键字进行实例化。
// src/core/instance/index.js
function Vue (options) {
if (process.env.NODE_ENV !== 'production' &&
!(this instanceof Vue)
) {
warn('Vue is a constructor and should be called with the `new` keyword')
}
this._init(options)
}
在实例化时，会调用 _init 进行初始化。
// src/core/instance/init.js
Vue.prototype._init = function (options?: Object) {
const vm: Component = this
// ...
if (vm.$options.el) {
vm.$mount(vm.$options.el)
}
}
_init 内会调用 $mount 来挂载组件，而 $mount 方法实际调用的是 mountComponent。
// src/core/instance/lifecycle.js
export function mountComponent (
vm: Component,
el: ?Element,
hydrating?: boolean
): Component {
vm.$el = el
// ...
callHook(vm, 'beforeMount')
let updateComponent
/* istanbul ignore if */
if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && config.performance && mark) {
// ...
} else {
updateComponent = () => {
vm._update(vm._render(), hydrating) // 渲染页面函数
}
}
// we set this to vm._watcher inside the watcher's constructor
// since the watcher's initial patch may call $forceUpdate (e.g. inside child
// component's mounted hook), which relies on vm._watcher being already defined
new Watcher(vm, updateComponent, noop, { // 渲染watcher
before () {
if (vm._isMounted && !vm._isDestroyed) {
callHook(vm, 'beforeUpdate')
}
}
}, true /* isRenderWatcher */)
hydrating = false
// manually mounted instance, call mounted on self
// mounted is called for render-created child components in its inserted hook
if (vm.$vnode == null) {
vm._isMounted = true
callHook(vm, 'mounted')
}
return vm
}
mountComponent 除了调用一些生命周期的钩子函数外，最主要是 updateComponent，它就是负责渲染视图的核心方法，其只有一行核心代码：
vm._update(vm._render(), hydrating)
vm._render 创建并返回 VNode，vm._update 接受 VNode 将其转为真实节点。
updateComponent 会被传入 渲染Watcher，每当数据变化触发 Watcher 更新就会执行该函数，重新渲染视图。updateComponent 在传入 渲染Watcher 后会被执行一次进行初始化页面渲染。
所以我们着重分析的是 vm._render 和 vm._update 两个方法，这也是本文主要了解的原理——Vue 视图渲染流程。
构建VNode(_render)
首先是 _render 方法，它用来构建组件的 VNode。
// src/core/instance/render.js
Vue.prototype._render = function () {
const { render, _parentVnode } = vm.$options
vnode = render.call(vm._renderProxy, vm.$createElement)
return vnode
}
_render 内部会执行 render 方法并返回构建好的 VNode。render 一般是模板编译后生成的方法，也有可能是用户自定义。
// src/core/instance/render.js
export function initRender (vm) {
vm._c = (a, b, c, d) => createElement(vm, a, b, c, d, false)
vm.$createElement = (a, b, c, d) => createElement(vm, a, b, c, d, true)
}
initRender 在初始化就会执行为实例上绑定两个方法，分别是 vm._c 和 vm.$createElement。它们两者都是调用 createElement 方法，它是创建 VNode 的核心方法，最后一个参数用于区别是否为用户自定义。
vm._c 应用场景是在编译生成的 render 函数中调用，vm.$createElement 则用于用户自定义 render 函数的场景。就像上面 render 在调用时会传入参数 vm.$createElement，我们在自定义 render 函数接收到的参数就是它。
createElement
// src/core/vdom/create-elemenet.js
export function createElement (
context: Component,
tag: any,
data: any,
children: any,
normalizationType: any,
alwaysNormalize: boolean
): VNode | Array<VNode> {
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)
}
createElement 方法实际上是对 _createElement 方法的封装，它允许传入的参数更加灵活。
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.is)) {
tag = data.is
}
if (!tag) {
// in case of component :is set to falsy value
return createEmptyVNode()
}
// 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) {
children = normalizeChildren(children)
} else if (normalizationType === SIMPLE_NORMALIZE) {
children = simpleNormalizeChildren(children)
}
let vnode, ns
if (typeof tag === 'string') {
let Ctor
ns = (context.$vnode && context.$vnode.ns) || config.getTagNamespace(tag)
if (config.isReservedTag(tag)) {
// platform built-in elements
vnode = new VNode(
config.parsePlatformTagName(tag), data, children,
undefined, undefined, context
)
} else if (isDef(Ctor = resolveAsset(context.$options, 'components', tag))) {
// 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()
}
}
_createElement 参数中会接收 children，它表示当前 VNode 的子节点，因为它是任意类型的，所以接下来需要将其规范为标准的 VNode 数组；
// 这里规范化 children
if (normalizationType === ALWAYS_NORMALIZE) {
children = normalizeChildren(children)
} else if (normalizationType === SIMPLE_NORMALIZE) {
children = simpleNormalizeChildren(children)
}
simpleNormalizeChildren 和 normalizeChildren 均用于规范化 children。由 normalizationType 判断 render 函数是编译生成的还是用户自定义的。
// 1. When the children contains components - because a functional component
// may return an Array instead of a single root. In this case, just a simple
// normalization is needed - if any child is an Array, we flatten the whole
// thing with Array.prototype.concat. It is guaranteed to be only 1-level deep
// because functional components already normalize their own children.
export function simpleNormalizeChildren (children: any) {
for (let i = 0; i < children.length; i++) {
if (Array.isArray(children[i])) {
return Array.prototype.concat.apply([], children)
}
}
return children
}
// 2. When the children contains constructs that always generated nested Arrays,
// e.g. <template>, <slot>, v-for, or when the children is provided by user
// with hand-written render functions / JSX. In such cases a full normalization
// is needed to cater to all possible types of children values.
export function normalizeChildren (children: any): ?Array<VNode> {
return isPrimitive(children)
? [createTextVNode(children)]
: Array.isArray(children)
? normalizeArrayChildren(children)
: undefined
}
simpleNormalizeChildren 方法调用场景是 render 函数当函数是编译生成的。normalizeChildren 方法的调用场景主要是 render 函数是用户手写的。
经过对 children 的规范化，children 变成了一个类型为 VNode 的数组。之后就是创建 VNode 的逻辑。
// src/core/vdom/patch.js
let vnode, ns
if (typeof tag === 'string') {
let Ctor
ns = (context.$vnode && context.$vnode.ns) || config.getTagNamespace(tag)
if (config.isReservedTag(tag)) {
// platform built-in elements
vnode = new VNode(
config.parsePlatformTagName(tag), data, children,
undefined, undefined, context
)
} else if (isDef(Ctor = resolveAsset(context.$options, 'components', tag))) {
// 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)
}
如果 tag 是 string 类型，则接着判断如果是内置的一些节点，创建一个普通 VNode；如果是为已注册的组件名，则通过 createComponent 创建一个组件类型的 VNode；否则创建一个未知的标签的 VNode。
如果 tag 不是 string 类型，那就是 Component 类型, 则直接调用 createComponent 创建一个组件类型的 VNode 节点。
最后 _createElement 会返回一个 VNode，也就是调用 vm._render 时创建得到的VNode。之后 VNode 会传递给 vm._update 函数，用于生成真实dom。
生成真实dom(_update)
// src/core/instance/lifecycle.js
Vue.prototype._update = function (vnode: VNode, hydrating?: boolean) {
const vm: Component = this
const prevEl = vm.$el
const prevVnode = vm._vnode
const prevActiveInstance = activeInstance
activeInstance = vm
vm._vnode = vnode
// Vue.prototype.__patch__ is injected in entry points
// based on the rendering backend used.
if (!prevVnode) {
// initial render
vm.$el = vm.__patch__(vm.$el, vnode, hydrating, false /* removeOnly */)
} else {
// updates
vm.$el = vm.__patch__(prevVnode, vnode)
}
activeInstance = prevActiveInstance
// 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.
}
_update 里最核心的方法就是 vm.__patch__ 方法，不同平台的 __patch__ 方法的定义会稍有不同，在 web 平台中它是这样定义的：
// src/platforms/web/runtime/index.js
import { patch } from './patch'
// install platform patch function
Vue.prototype.__patch__ = inBrowser ? patch : noop
可以看到 __patch__ 实际调用的是 patch 方法。
// 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 })
而 patch 方法是由 createPatchFunction 方法创建返回出来的函数。
// src/core/vdom/patch.js
const hooks = ['create', 'activate', 'update', 'remove', 'destroy']
export function createPatchFunction (backend) {
let i, j
const cbs = {}
const { modules, nodeOps } = backend
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){}
}
这里有两个比较重要的对象 nodeOps 和 modules。nodeOps 是封装的原生dom操作方法，在生成真实节点树的过程中，dom相关操作都是调用 nodeOps 内的方法。
modules 是待执行的钩子函数。在进入函数时，会将不同模块的钩子函数分类放置到 cbs 中，其中包括自定义指令钩子函数，ref 钩子函数。在 patch 阶段，会根据操作节点的行为取出对应类型进行调用。
patch
// initial render
vm.$el = vm.__patch__(vm.$el, vnode, hydrating, false /* removeOnly */)
在首次渲染时，vm.$el 对应的是根节点 dom 对象，也就是我们熟知的 id 为 app 的 div。它作为 oldVNode 参数传入 patch：
return function patch (oldVnode, vnode, hydrating, removeOnly) {
if (isUndef(vnode)) {
if (isDef(oldVnode)) invokeDestroyHook(oldVnode)
return
}
let isInitialPatch = false
const insertedVnodeQueue = []
if (isUndef(oldVnode)) {
// empty mount (likely as component), create new root element
isInitialPatch = true
createElm(vnode, insertedVnodeQueue)
} else {
const isRealElement = isDef(oldVnode.nodeType)
if (!isRealElement && sameVnode(oldVnode, vnode)) {
// patch existing root node
patchVnode(oldVnode, vnode, insertedVnodeQueue, null, null, removeOnly)
} else {
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
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
}
通过检查属性 nodeType（真实节点才有的属性）， 判断 oldVnode 是否为真实节点。
const isRealElement = isDef(oldVnode.nodeType)
if (isRealElement) {
// ...
oldVnode = emptyNodeAt(oldVnode)
}
很明显第一次的 isRealElement 是为 true，因此会调用 emptyNodeAt 将其转为 VNode：
function emptyNodeAt (elm) {
return new VNode(nodeOps.tagName(elm).toLowerCase(), {}, [], undefined, elm)
}
接着会调用 createElm 方法，它就是将 VNode 转为真实dom 的核心方法：
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)) {
vnode.elm = vnode.ns
? nodeOps.createElementNS(vnode.ns, tag)
: nodeOps.createElement(tag, vnode)
setScope(vnode)
/* istanbul ignore if */
if (__WEEX__) {
// ...
} 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)
}
}
一开始会调用 createComponent 尝试创建组件类型的节点，如果成功会返回 true。在创建过程中也会调用 $mount 进行组件范围内的挂载，所以走的还是 patch 这套流程。
if (createComponent(vnode, insertedVnodeQueue, parentElm, refElm)) {
return
}
如果没有完成创建，代表该 VNode 对应的是真实节点，往下继续创建真实节点的逻辑。
vnode.elm = vnode.ns
? nodeOps.createElementNS(vnode.ns, tag)
: nodeOps.createElement(tag, vnode)
根据 tag 创建对应类型真实节点，赋值给 vnode.elm，它作为父节点容器，创建的子节点会被放到里面。
然后调用 createChildren 创建子节点：
function createChildren (vnode, children, insertedVnodeQueue) {
if (Array.isArray(children)) {
if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
checkDuplicateKeys(children)
}
for (let i = 0; i < children.length; ++i) {
createElm(children[i], insertedVnodeQueue, vnode.elm, null, true, children, i)
}
} else if (isPrimitive(vnode.text)) {
nodeOps.appendChild(vnode.elm, nodeOps.createTextNode(String(vnode.text)))
}
}
内部进行遍历子节点数组，再次调用 createElm 创建节点，而上面创建的 vnode.elm 作为父节点传入。如此循环，直到没有子节点，就会创建文本节点插入到 vnode.elm 中。
执行完成后出来，会调用 invokeCreateHooks，它负责执行 dom 操作时的 create 钩子函数，同时将 VNode 加入到 insertedVnodeQueue 中：
function invokeCreateHooks (vnode, insertedVnodeQueue) {
for (let i = 0; i < cbs.create.length; ++i) {
cbs.create[i](emptyNode, vnode)
}
i = vnode.data.hook // Reuse variable
if (isDef(i)) {
if (isDef(i.create)) i.create(emptyNode, vnode)
if (isDef(i.insert)) insertedVnodeQueue.push(vnode)
}
}
最后一步就是调用 insert 方法将节点插入到父节点：
function insert (parent, elm, ref) {
if (isDef(parent)) {
if (isDef(ref)) {
if (nodeOps.parentNode(ref) === parent) {
nodeOps.insertBefore(parent, elm, ref)
}
} else {
nodeOps.appendChild(parent, elm)
}
}
}
可以看到 Vue 是通过递归调用 createElm 来创建节点树的。同时也说明最深的子节点会先调用 insert 插入节点。所以整个节点树的插入顺序是“先子后父”。插入节点方法就是原生dom的方法 insertBefore 和 appendChild。
if (isDef(parentElm)) {
removeVnodes([oldVnode], 0, 0)
}
createElm 流程走完后，构建完成的节点树已经插入到页面上了。其实 Vue 在初始化渲染页面时，并不是把原来的根节点 app 给真正替换掉，而是在其后面插入一个新的节点，接着再把旧节点给移除掉。
所以在 createElm 之后会调用 removeVnodes 来移除旧节点，它里面同样是调用的原生dom方法 removeChild。
invokeInsertHook(vnode, insertedVnodeQueue, isInitialPatch)
function invokeInsertHook (vnode, queue, initial) {
// delay insert hooks for component root nodes, invoke them after the
// element is really inserted
if (isTrue(initial) && isDef(vnode.parent)) {
vnode.parent.data.pendingInsert = queue
} else {
for (let i = 0; i < queue.length; ++i) {
queue[i].data.hook.insert(queue[i])
}
}
}
在 patch 的最后就是调用 invokeInsertHook 方法，触发节点插入的钩子函数。
至此整个页面渲染的流程完毕~
总结
初始化调用 $mount 挂载组件。
_render 开始构建 VNode，核心方法为 createElement，一般会创建普通的 VNode ，遇到组件就创建组件类型的 VNode，否则就是未知标签的 VNode，构建完成传递给 _update。
patch 阶段根据 VNode 创建真实节点树，核心方法为 createElm，首先遇到组件类型的 VNode，内部会执行 $mount，再走一遍相同的流程。普通节点类型则创建一个真实节点，如果它有子节点开始递归调用 createElm，使用 insert 插入子节点，直到没有子节点就填充内容节点。最后递归完成后，同样也是使用 insert 将整个节点树插入到页面中，再将旧的根节点移除。
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