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2 years ago
# 29运行时Vue在浏览器里是怎么跑起来的
你好,我是大圣。
上一讲我们学习了Vue响应式的大致原理响应式就是可以把普通的JavaScript对象包裹成响应式对象这样我们对对象做的修改响应式都能够监听到并且执行effect内部注册的函数来执行数据修改之后的效果。
那今天我就跟你聊一下Vue在浏览器里是如何运行的照例我们还是对着Vue 3的源码来学习不过源码复杂为了帮助你理解主要逻辑我会直接把源码简化再演示当然怎么简化源码的一些小技巧也会顺便分享给你。
好了废话不多说我们马上开始。前端框架需要处理的最核心的两个流程就是首次渲染和数据更新后的渲染。先来看首次渲染的源码。演示代码会用Vue 3的实际代码你也可以在 [weiyouyi](https://github.com/shengxinjing/weiyouyi/blob/main/src/runtime-core/apiCreateApp.js#L4) 项目中看到我们课程的mini版本代码。
## 首次渲染
我们知道想要启动一个Vue项目只需要从Vue中引入createApp传入App组件并且调用createApp返回的App实例的mount方法就实现了项目的启动。这个时候Vue也完成了首次渲染代码逻辑如下
![](https://static001.geekbang.org/resource/image/39/7c/3974d85351462f5190363869a39b1f7c.png?wh=1622x786)
所以createApp就是项目的初始化渲染入口。
但是这段简单的代码是怎么完成初始化渲染的呢我们可以在Vue中的runtime-dom中看到createApp的定义你可以打开 [GitHub链接](https://github.com/vuejs/vue-next/blob/master/packages/runtime-dom/src/index.ts#L66)查看。
这里就有一个看代码的小技巧分享给你我们首次查看源码的时候可以先把一些无用的信息删除方便自己梳理主体的逻辑。看Vue代码和今天主题无关的无用信息有哪些\_\_COMPAT\_\_代码是用来兼容Vue 2的\_\_DEV\_\_代码是用来调试的我们可以把这些代码删除之后得到下面的简化版createApp源码。
再看思路就比较清晰了。我们使用ensureRenderer返回的对象去创建app并且重写了app.mount方法在mount方法内部我们查找mount传递的DOM元素并且调用ensureRenderer返回的mount方法进行初始化渲染。如下图所示
![](https://static001.geekbang.org/resource/image/70/82/7073e9c5b18e105a499e30208bd0c582.jpg?wh=2440x896)
之前我们讲过要会TypeScript这时你就能感受到TypeScript的好处了现在即使我们不知道app.mount是什么逻辑也能知道这个函数的参数只能是Element、ShadowRoot或者string三者之一也就很好理解内部的normalizeContainer就是把你传递的参数统一变为浏览器的DOM元素Typescript类型带来的好处我们在读源码的时候会一直感受得到。
```javascript
export const createApp = ((...args) => {
const app = ensureRenderer().createApp(...args)
const { mount } = app
// 重写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
})
function normalizeContainer(container){
if (isString(container)) {
const res = document.querySelector(container)
}
return container
}
```
我们继续深入了解ensureRenderer方法以及ensureRenderer方法返回的createApp方法。
**这里ensureRenderer函数内部通过createRenderer函数创建了一个浏览器的渲染器并且缓存了渲染器renderer**,这种使用闭包做缓存的方式,你在日常开发中也可以借鉴这种思路。
createRenderer函数我们在自定义渲染器那一讲里学到过传递的rendererOptions就是浏览器里面标签的增删改查API
```javascript
// 浏览器dom操作
import { nodeOps } from './nodeOps'
// 浏览器dom属性更新
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函数传递的参数是nodeOps和patchProp的合并对象。
我们继续进入nodeOps和pathProp也可以看到下面的代码写了很多方法。通过ensureRenderer存储这些操作方法后createApp内部就可以脱离具体的渲染平台了这也是Vue 3实现跨端的核心逻辑
```javascript
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),
...
}
```
然后我们就需要进入到rumtime-core模块去看下createRenderer是如何工作的。你可以在这个[GitHub链接](https://github.com/vuejs/vue-next/blob/master/packages/runtime-core/src/renderer.ts#L290)内看到createRenderer的代码逻辑。当然源码比较复杂我们照样需要简化一下。
createRenderer是调用baseCreateRenderer创建的baseCreateRenderer函数内部有十几个函数代码行数合计2000行左右这也是我们学习Vue源码最复杂的一个函数了。按前面简化源码的思路先把工具函数的实现折叠起来精简之后代码主要逻辑其实很简单。
我们一起来看。
首先获取了平台上所有的insert、remove函数这些函数都是nodeOps传递进来的然后定义了一些列patch、mount、unmount函数通过名字我们不难猜出这就是Vue中更新、渲染组件的工具函数比如mountElement就是渲染DOM元素、mountComponent就是渲染组件updateComponent就是更新组件。这部分的简化代码你也可以在[weiyouyi](https://github.com/shengxinjing/weiyouyi/blob/main/src/runtime-core/renderer.js)项目中查看。
```javascript
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 = ()=>... //一个函数
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, isSVG)
}
flushPostFlushCbs()
container._vnode = vnode
}
return {
render,
hydrate,
createApp: createAppAPI(render, hydrate)
}
}
```
整个createApp函数的执行逻辑如下图所示
![](https://static001.geekbang.org/resource/image/cf/7b/cfcbf6cd3f3195518f9e0e407338a37b.jpg?wh=2526x2208)
最后返回的createApp方法实际上是createAPI的返回值并且给createAPI传递了render方法。render方法内部很简单就是判断container容器上有没有\_vnode属性如果有的话就执行unmout方法没有的话就执行patch方法最后把vnode信息存储在container.\_vnode上。
那createAppAPI又做了什么呢我们继续进入createAppAPI源码看下面的代码。内部创建了一个app对象app上注册了我们熟悉的use、component和mount等方法
```javascript
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
// 核心的逻辑
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内部执行的是传递进来的render方法也就是上面的render方法。container 就是我们app.mount中传递的DOM元素对DOM元素进行处理之后执行patch函数实现整个应用的加载。
所以我们的下一个任务就是需要搞清楚patch函数的执行逻辑。
### patch 函数
patch传递的是container.\_vnode也就是上一次渲染缓存的vnode、本次渲染组件的vnode以及容器container。
下面就是patch函数的代码核心代码我添加了注释。其中n1是上次渲染的虚拟DOMn2是下次要渲染的虚拟DOM。
首先可以把n1和n2做一次判断如果虚拟DOM的节点类型不同就直接unmount之前的节点。因为比如之前是Button组件现在要渲染Container组件就没有计算diff的必要直接把Button组件销毁再渲染Container即可。
如果n1和n2类型相同比如都是Button组件或者都是div标签我们需要判断具体的类型再去执行不同的函数比如processText、processFragment、processElement以及processComponent等函数。
看第55行这里的ShapeFlags用到了位运算的知识我们后面会通过刷算法题的方式介绍暂时我们只需要知道ShapeFlags可以帮助我们快速判断需要操作的类型就可以了。
```javascript
const patch: PatchFn = (
n1,
n2,
container,
anchor = null,
parentComponent = null,
parentSuspense = null,
isSVG = false,
slotScopeIds = null,
optimized = __DEV__ && isHmrUpdating ? false : !!n2.dynamicChildren
) => {
// 两次虚拟dom完全一样 啥也不用干
if (n1 === n2) {
return
}
// 虚拟dom节点类型不一样 unmount老的虚拟dom并且n1赋值null
if (n1 && !isSameVNodeType(n1, n2)) {
anchor = getNextHostNode(n1)
unmount(n1, parentComponent, parentSuspense, true)
n1 = null
}
// n2是要渲染的虚拟dom我们获取typeref和shapeFlag
const { type, ref, shapeFlag } = n2
switch (type) {
case Text:
// 文本
processText(n1, n2, container, anchor)
break
case Comment:
// 注释
processCommentNode(n1, n2, container, anchor)
break
case Static:
// 静态节点
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:
// 运运算判断操作类型
if (shapeFlag & ShapeFlags.ELEMENT) {
// html标签
processElement(
n1,
n2,
container,
anchor,
parentComponent,
parentSuspense,
isSVG,
slotScopeIds,
optimized
)
} else if (shapeFlag & ShapeFlags.COMPONENT) {
// 组件
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)
}
}
```
代码的整体执行逻辑如下图所示:![](https://static001.geekbang.org/resource/image/c5/a8/c5c55f140c4573b698265c99bc9cf8a8.jpg?wh=1699x778)
我们首次渲染的App是一个组件所以要执行的就是processComponent方法。
### processComponent方法
那我们继续进入到processComponent代码内部看下面的代码。首次渲染的时候n1就是null所以会执行mountComponent如果是更新组件的时候n1就是上次渲染的vdom需要执行updateComponent。
```javascript
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是虚拟DOM的逻辑我们会在下一讲详细剖析这一讲主要讲首次渲染的过程。
所以我们进入mountComponent函数中可以看到mountComponent函数内部会对组件的类型进行一系列的判断还有一些对Vue 2的兼容代码核心的渲染逻辑就是setupComponent函数和setupRenderEffect函数。
```javascript
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,
optimized
)
if (__DEV__) {
popWarningContext()
endMeasure(instance, `mount`)
}
}
```
setupComponent和setupRenderEffect它俩又做了点什么呢可以参考下面的示意图这两个实现组件首次渲染的函数
![](https://static001.geekbang.org/resource/image/d4/51/d4b431396eb7ef90e9ab0e1021f46051.jpg?wh=3213x1529)
### setupComponent
首先看setupComponent要完成的就是执行我们写的setup函数。
可以看到内部先初始化了props和slots并且执行setupStatefulComponent创建组件而这个函数内部从component中获取setup属性也就是script setup内部实现的函数就进入到我们组件内部的reactive、ref等函数实现的逻辑了。
```javascript
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
// 执行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
另一个setupRenderEffect函数就是为了后续数据修改注册的函数我们先梳理一下核心的实现逻辑。
组件首次加载会调用patch函数去初始化子组件注意setupRenderEffect本身就是在patch函数内部执行的所以这里就会递归整个虚拟DOM树然后触发生命周期mounted完成这个组件的初始化。
页面首次更新结束后setupRenderEffect不仅实现了组件的递归渲染还注册了组件的更新机制。
在下面的核心代码中我们通过ReactiveEffect创建了effect函数这个概念上一讲我们手写过然后执行instance.update赋值为effect.run方法这样结合setup内部的ref和reactive绑定的数据数据修改之后就会触发update方法的执行内部就会componentUpdateFn内部进行递归的patch调用执行每个组件内部的update方法实现组件的更新。
```javascript
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()
```
这样我们就实现了整个Vue的渲染和更新流程。
## 总结
今天要学的内容就聊完了我们来总结一下学到的内容吧今天我们分析了Vue 3在浏览器中执行的全流程你可以配合Vue在浏览器中执行的流程图来复习。
![](https://static001.geekbang.org/resource/image/5f/f7/5f2527dd6eb75120bc3644cdfa5636f7.jpg?wh=6962x3378)
Vue通过createApp创建应用并且执行返回的mount方法实现在浏览器中的挂载在createApp中通过传递浏览器平台的操作方法nodeOps创建了浏览器的渲染器renderer。
首次执行Vue项目的时候通过patch实现组件的渲染patch函数内部根据节点的不同类型去分别执行processElement、processComponent、processText等方法去递归处理不同类型的节点最终通过setupComponent执行组件的setup函数setupRenderEffect中使用响应式的effect函数监听数据的变化。
你可以先看我们实现的迷你版本项目weiyouyi然后再去看Vue 3中实际的代码可以学习代码中很多优秀的设计思路比如createRenderer中使用闭包作为缓存、使用位运算来提高组件类型的判断效率等。学习优秀框架中的代码设计这对我们日常开发项目的代码质量也有很好的提高作用。
## 思考题
最后留一个思考题mount函数中除了render函数还有一个hydrate的函数调用这个函数式干什么用的呢欢迎在评论区分享你的答案我们下一讲再见。