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Vue 技术揭秘

Vue技术揭秘

准备工作

认识flow

官方地址
Vue 通过目录下的·flowconfig文件中的[libs]描述了自定义类型的位置

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[libs]
flow

flow目录结构如下

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flow
├── compiler.js # 编译相关
├── component.js # 组件数据结构
├── global-api.js # Global API 结构
├── modules.js # 第三方库定义
├── options.js # 选项相关
├── ssr.js # 服务端渲染相关
├── vnode.js # 虚拟 node 相关

源码目录设计

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src
├── compiler # 编译相关
├── core # 核心代码
├── platforms # 不同平台的支持
├── server # 服务端渲染
├── sfc # .vue 文件解析
├── shared # 共享代码

complier

compiler 目录包含 Vue.js 所有编译相关的代码。它包括把模板解析成 ast 语法树,ast 语法树优化,代码生成等功能。
编译的工作可以在构建时做(借助 webpack、vue-loader 等辅助插件);也可以在运行时做,使用包含构建功能的 Vue.js。显然,编译是一项耗性能的工作,所以更推荐前者——离线编译。

core

核心代码
core 目录包含了 Vue.js 的核心代码,包括内置组件、全局 API 封装,Vue 实例化、观察者、虚拟 DOM、工具函数等等。

platform

Vue.js 是一个跨平台的 MVVM 框架,它可以跑在 web 上,也可以配合 weex 跑在 native 客户端上。platform 是 Vue.js 的入口,2 个目录代表 2 个主要入口,分别打包成运行在 web 上和 weex 上的 Vue.js。

server

Vue.js 2.0 支持了服务端渲染,所有服务端渲染相关的逻辑都在这个目录下。注意:这部分代码是跑在服务端的 Node.js,不要和跑在浏览器端的 Vue.js 混为一谈。
服务端渲染主要的工作是把组件渲染为服务器端的 HTML 字符串,将它们直接发送到浏览器,最后将静态标记 “混合” 为客户端上完全交互的应用程序。

sfc

通常我们开发 Vue.js 都会借助 webpack 构建, 然后通过 .vue 单文件来编写组件。
这个目录下的代码逻辑会把 .vue 文件内容解析成一个 JavaScript 的对象。

shared

Vue.js 会定义一些工具方法,这里定义的工具方法都是会被浏览器端的 Vue.js 和服务端的 Vue.js 所共享的。


Vue.js 源码构建

Vue.js 源码基于 Rollup 构建,构建相关代码在 scripts 目录下。

构建脚本

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{
"script": {
"build": "node scripts/build.js",
// 下面两条携带参数
"build:ssr": "npm run build -- web-runtime-cjs,web-server-renderer",
"build:weex": "npm run build -- weex"
}
}

构建过程

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let builds = require('./config').getAllBuilds()

// filter builds via command line arg
if (process.argv[2]) {
// 获取到我们运行脚本时携带的参数
const filters = process.argv[2].split(',')
builds = builds.filter(b => {
return filters.some(f => b.output.file.indexOf(f) > -1 || b._name.indexOf(f) > -1)
})
} else {
// filter out weex builds by default
builds = builds.filter(b => {
return b.output.file.indexOf('weex') === -1
})
}

build(builds)

其配置如下

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const builds = {
// Runtime only (CommonJS). Used by bundlers e.g. Webpack & Browserify
'web-runtime-cjs': {
entry: resolve('web/entry-runtime.js'),
dest: resolve('dist/vue.runtime.common.js'),
format: 'cjs',
banner
},
// Runtime+compiler CommonJS build (CommonJS)
'web-full-cjs': {
entry: resolve('web/entry-runtime-with-compiler.js'),
dest: resolve('dist/vue.common.js'),
format: 'cjs',
alias: { he: './entity-decoder' },
banner
},
// Runtime only (ES Modules). Used by bundlers that support ES Modules,
// e.g. Rollup & Webpack 2
'web-runtime-esm': {
entry: resolve('web/entry-runtime.js'),
dest: resolve('dist/vue.runtime.esm.js'),
format: 'es',
banner
},
// Runtime+compiler CommonJS build (ES Modules)
'web-full-esm': {
entry: resolve('web/entry-runtime-with-compiler.js'),
dest: resolve('dist/vue.esm.js'),
format: 'es',
alias: { he: './entity-decoder' },
banner
},
// runtime-only build (Browser)
'web-runtime-dev': {
entry: resolve('web/entry-runtime.js'),
dest: resolve('dist/vue.runtime.js'),
format: 'umd',
env: 'development',
banner
},
// runtime-only production build (Browser)
'web-runtime-prod': {
entry: resolve('web/entry-runtime.js'),
dest: resolve('dist/vue.runtime.min.js'),
format: 'umd',
env: 'production',
banner
},
// Runtime+compiler development build (Browser)
'web-full-dev': {
entry: resolve('web/entry-runtime-with-compiler.js'),
dest: resolve('dist/vue.js'),
format: 'umd',
env: 'development',
alias: { he: './entity-decoder' },
banner
},
// Runtime+compiler production build (Browser)
'web-full-prod': {
entry: resolve('web/entry-runtime-with-compiler.js'),
dest: resolve('dist/vue.min.js'),
format: 'umd',
env: 'production',
alias: { he: './entity-decoder' },
banner
},
// ...
}

通过配置我们可以知道入口文件为src/platforms/web/entry-runtime-with-compiler.js

Runtime Only VS Runtime + Compiler

通常我们利用 vue-cli 去初始化我们的 Vue.js 项目的时候会询问我们用 Runtime Only 版本的还是 Runtime + Compiler 版本。下面我们来对比这两个版本。

  • Runtime Only
    我们在使用 Runtime Only 版本的 Vue.js 的时候,通常需要借助如 webpack 的 vue-loader 工具把 .vue 文件编译成 JavaScript,因为是在编译阶段做的,所以它只包含运行时的 Vue.js 代码,因此代码体积也会更轻量。
  • Runtime + Complier
    我们如果没有对代码做预编译,但又使用了 Vue 的 template 属性并传入一个字符串,则需要在客户端编译模板
    因为在 Vue.js 2.0 中,最终渲染都是通过 render 函数,如果写 template 属性,则需要编译成 render 函数,那么这个编译过程会发生运行时,所以需要带有编译器的版本。

从入口开始

Runtime + Complier构建 Vue,入口为 src/platforms/web/entry-runtime-with-compiler.js

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/* @flow */

import config from 'core/config'
import { warn, cached } from 'core/util/index'
import { mark, measure } from 'core/util/perf'

import Vue from './runtime/index'
import { query } from './util/index'
import { compileToFunctions } from './compiler/index'
import { shouldDecodeNewlines, shouldDecodeNewlinesForHref } from './util/compat'

const idToTemplate = cached(id => {
const el = query(id)
return el && el.innerHTML
})

const mount = Vue.prototype.$mount
Vue.prototype.$mount = function (
el?: string | Element,
hydrating?: boolean
): Component {
el = el && query(el)

/* istanbul ignore if */
if (el === document.body || el === document.documentElement) {
process.env.NODE_ENV !== 'production' && warn(
`Do not mount Vue to <html> or <body> - mount to normal elements instead.`
)
return this
}

const options = this.$options
// resolve template/el and convert to render function
if (!options.render) {
let template = options.template
if (template) {
if (typeof template === 'string') {
if (template.charAt(0) === '#') {
template = idToTemplate(template)
/* istanbul ignore if */
if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && !template) {
warn(
`Template element not found or is empty: ${options.template}`,
this
)
}
}
} else if (template.nodeType) {
template = template.innerHTML
} else {
if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
warn('invalid template option:' + template, this)
}
return this
}
} else if (el) {
template = getOuterHTML(el)
}
if (template) {
/* istanbul ignore if */
if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && config.performance && mark) {
mark('compile')
}

const { render, staticRenderFns } = compileToFunctions(template, {
shouldDecodeNewlines,
shouldDecodeNewlinesForHref,
delimiters: options.delimiters,
comments: options.comments
}, this)
options.render = render
options.staticRenderFns = staticRenderFns

/* istanbul ignore if */
if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && config.performance && mark) {
mark('compile end')
measure(`vue ${this._name} compile`, 'compile', 'compile end')
}
}
}
return mount.call(this, el, hydrating)
}

/**
* Get outerHTML of elements, taking care
* of SVG elements in IE as well.
*/
function getOuterHTML (el: Element): string {
if (el.outerHTML) {
return el.outerHTML
} else {
const container = document.createElement('div')
container.appendChild(el.cloneNode(true))
return container.innerHTML
}
}

Vue.compile = compileToFunctions

export default Vue

Vue 的入口

import Vue from './runtime/index'

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import Vue from 'core/index'
import config from 'core/config'
import { extend, noop } from 'shared/util'
import { mountComponent } from 'core/instance/lifecycle'
import { devtools, inBrowser, isChrome } from 'core/util/index'

import {
query,
mustUseProp,
isReservedTag,
isReservedAttr,
getTagNamespace,
isUnknownElement
} from 'web/util/index'

import { patch } from './patch'
import platformDirectives from './directives/index'
import platformComponents from './components/index'

// install platform specific utils
Vue.config.mustUseProp = mustUseProp
Vue.config.isReservedTag = isReservedTag
Vue.config.isReservedAttr = isReservedAttr
Vue.config.getTagNamespace = getTagNamespace
Vue.config.isUnknownElement = isUnknownElement

// install platform runtime directives & components
extend(Vue.options.directives, platformDirectives)
extend(Vue.options.components, platformComponents)

// install platform patch function
Vue.prototype.__patch__ = inBrowser ? patch : noop

// public mount method
Vue.prototype.$mount = function (
el?: string | Element,
hydrating?: boolean
): Component {
el = el && inBrowser ? query(el) : undefined
return mountComponent(this, el, hydrating)
}

// ...

export default Vue

关键代码是import Vue from 'core/index'这一行,其他的都是一些对 Vue 的拓展,看一下 src/core/index.js,这里才是真正初始化的地方

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import Vue from './instance/index'
import { initGlobalAPI } from './global-api/index'
import { isServerRendering } from 'core/util/env'
import { FunctionalRenderContext } from 'core/vdom/create-functional-component'

initGlobalAPI(Vue)

Object.defineProperty(Vue.prototype, '$isServer', {
get: isServerRendering
})

Object.defineProperty(Vue.prototype, '$ssrContext', {
get () {
/* istanbul ignore next */
return this.$vnode && this.$vnode.ssrContext
}
})

// expose FunctionalRenderContext for ssr runtime helper installation
Object.defineProperty(Vue, 'FunctionalRenderContext', {
value: FunctionalRenderContext
})

Vue.version = '__VERSION__'

export default Vue

这个文件中两处代码比较重要import Vue from './instance/index'initGlobalAPI(Vue),先看一下 src/core/instance/index.js

Vue 的定义

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import { initMixin } from './init'
import { stateMixin } from './state'
import { renderMixin } from './render'
import { eventsMixin } from './events'
import { lifecycleMixin } from './lifecycle'
import { warn } from '../util/index'

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)
}

initMixin(Vue)
stateMixin(Vue)
eventsMixin(Vue)
lifecycleMixin(Vue)
renderMixin(Vue)

export default Vue

在这里定义了 Vue 的类
为何 Vue 不用 ES6 的 Class 去实现呢?我们往后看这里有很多 xxxMixin 的函数调用,并把 Vue 当参数传入,它们的功能都是给 Vue 的 prototype 上扩展一些方法(这里具体的细节会在之后的文章介绍,这里不展开),Vue 按功能把这些扩展分散到多个模块中去实现,而不是在一个模块里实现所有,这种方式是用 Class 难以实现的。

initGlobalAPI

Vue.js 在整个初始化过程中,除了给它的原型 prototype 上扩展方法,还会给 Vue 这个对象本身扩展全局的静态方法,它的定义在 src/core/global-api/index.js 中:

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export function initGlobalAPI (Vue: GlobalAPI) {
// config
const configDef = {}
configDef.get = () => config
if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
configDef.set = () => {
warn(
'Do not replace the Vue.config object, set individual fields instead.'
)
}
}
Object.defineProperty(Vue, 'config', configDef)

// exposed util methods.
// NOTE: these are not considered part of the public API - avoid relying on
// them unless you are aware of the risk.
Vue.util = {
warn,
extend,
mergeOptions,
defineReactive
}

Vue.set = set
Vue.delete = del
Vue.nextTick = nextTick

Vue.options = Object.create(null)
ASSET_TYPES.forEach(type => {
Vue.options[type + 's'] = Object.create(null)
})

// this is used to identify the "base" constructor to extend all plain-object
// components with in Weex's multi-instance scenarios.
Vue.options._base = Vue

extend(Vue.options.components, builtInComponents)

initUse(Vue)
initMixin(Vue)
initExtend(Vue)
initAssetRegisters(Vue)
}

Vue 官网中介绍的全局 API 都可以在这里找到,需要注意的是 Vue.util 暴露的方法最好不要依赖,可能经常会发生变化。


数据驱动

Vue.js 一个核心思想是数据驱动。所谓数据驱动,是指视图是由数据驱动生成的,我们对视图的修改,不会直接操作 DOM,而是通过修改数据。它相比我们传统的前端开发,如使用 jQuery 等前端库直接修改 DOM,大大简化了代码量。特别是当交互复杂的时候,只关心数据的修改会让代码的逻辑变的非常清晰,因为 DOM 变成了数据的映射,我们所有的逻辑都是对数据的修改,而不用碰触 DOM,这样的代码非常利于维护。

new Vue 发生了什么

Vue 的类在 src/core/instance/index.js

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function Vue (options) {
if (process.env.NODE_ENV !== 'production' &&
// 此处判断是否通过new调用
!(this instanceof Vue)
) {
warn('Vue is a constructor and should be called with the `new` keyword')
}
this._init(options)
}

this._initsrc/core/instance/init.js 中定义

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Vue.prototype._init = function (options?: Object) {
const vm: Component = this
// a uid
vm._uid = uid++

let startTag, endTag
/* istanbul ignore if */
if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && config.performance && mark) {
startTag = `vue-perf-start:${vm._uid}`
endTag = `vue-perf-end:${vm._uid}`
mark(startTag)
}

// a flag to avoid this being observed
vm._isVue = true
// merge options
if (options && options._isComponent) {
// optimize internal component instantiation
// since dynamic options merging is pretty slow, and none of the
// internal component options needs special treatment.
initInternalComponent(vm, options)
} else {
vm.$options = mergeOptions(
resolveConstructorOptions(vm.constructor),
options || {},
vm
)
}
/* istanbul ignore else */
if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
initProxy(vm)
} else {
vm._renderProxy = vm
}
// expose real self
vm._self = vm
initLifecycle(vm)
initEvents(vm)
initRender(vm)
callHook(vm, 'beforeCreate')
initInjections(vm) // resolve injections before data/props
initState(vm)
initProvide(vm) // resolve provide after data/props
callHook(vm, 'created')

/* istanbul ignore if */
if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && config.performance && mark) {
vm._name = formatComponentName(vm, false)
mark(endTag)
measure(`vue ${vm._name} init`, startTag, endTag)
}

if (vm.$options.el) {
vm.$mount(vm.$options.el)
}
}

Vue 初始化主要就干了几件事情,合并配置,初始化生命周期,初始化事件中心,初始化渲染,初始化 data、props、computed、watcher 等等。

Vue 实例挂载的实现

Vue 通过$mount实例方法挂载vm,由于和平台构建方式有关,所以$mount 在多个文件中都有定义,包括src/platform/web/entry-runtime-with-compiler.jssrc/platform/web/runtime/index.jssrc/platform/weex/runtime/index.js
我们重点看compiler版本的实现
src/platform/web/entry-runtime-with-compiler.js

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const mount = Vue.prototype.$mount
Vue.prototype.$mount = function (
el?: string | Element,
hydrating?: boolean
): Component {
// 根据传入的内容决定挂载节点,如果是string就通过document.querySelector获取,如果取不到就新建一个div,如果传入一个dom节点就直接使用
el = el && query(el)

/* istanbul ignore if */
// 不可以使用body 和 html 标签
if (el === document.body || el === document.documentElement) {
process.env.NODE_ENV !== 'production' && warn(
`Do not mount Vue to <html> or <body> - mount to normal elements instead.`
)
return this
}

const options = this.$options
// resolve template/el and convert to render function
if (!options.render) {
let template = options.template
if (template) {
if (typeof template === 'string') {
// 容错处理如果传入id转为dom
if (template.charAt(0) === '#') {
template = idToTemplate(template)
/* istanbul ignore if */
if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && !template) {
warn(
`Template element not found or is empty: ${options.template}`,
this
)
}
}
// 是dom的情况
} else if (template.nodeType) {
template = template.innerHTML
} else {
if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
warn('invalid template option:' + template, this)
}
return this
}
} else if (el) {
template = getOuterHTML(el)
}
if (template) {
/* istanbul ignore if */
if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && config.performance && mark) {
mark('compile')
}

const { render, staticRenderFns } = compileToFunctions(template, {
// 这个方法用于在线编译
shouldDecodeNewlines,
shouldDecodeNewlinesForHref,
delimiters: options.delimiters,
comments: options.comments
}, this)
options.render = render
options.staticRenderFns = staticRenderFns

/* istanbul ignore if */
if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && config.performance && mark) {
mark('compile end')
measure(`vue ${this._name} compile`, 'compile', 'compile end')
}
}
}
// 调用原先原型的mount方法挂载
return mount.call(this, el, hydrating)

原先原型上的 $mount 方法在 src/platform/web/runtime/index.js 中定义,之所以这么设计完全是为了复用,因为它是可以被 runtime only 版本的 Vue 直接使用的。

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// public mount method
// el表示挂载的元素
// hydrating服务端渲染相关,在浏览器环境不用传
Vue.prototype.$mount = function (
el?: string | Element,
hydrating?: boolean
): Component {
el = el && inBrowser ? query(el) : undefined
// 这个方法是关键
return mountComponent(this, el, hydrating)
}

src/core/instance/lifecycle.js中的mountComponent方法

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export function mountComponent (
vm: Component,
el: ?Element,
hydrating?: boolean
): Component {
// $el是在这里定义的
vm.$el = el

if (!vm.$options.render) {
// render方法的功能是创建一个空的vnode
vm.$options.render = createEmptyVNode
if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
/* istanbul ignore if */
if ((vm.$options.template && vm.$options.template.charAt(0) !== '#') ||
vm.$options.el || el) {
warn(
'You are using the runtime-only build of Vue where the template ' +
'compiler is not available. Either pre-compile the templates into ' +
'render functions, or use the compiler-included build.',
vm
)
} else {
warn(
'Failed to mount component: template or render function not defined.',
vm
)
}
}
}
// 触发生命周期钩子
callHook(vm, 'beforeMount')

let updateComponent
/* istanbul ignore if */
// 非生产环境记录性能
if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && config.performance && mark) {
updateComponent = () => {
const name = vm._name
const id = vm._uid
const startTag = `vue-perf-start:${id}`
const endTag = `vue-perf-end:${id}`

mark(startTag)
const vnode = vm._render()
mark(endTag)
measure(`vue ${name} render`, startTag, endTag)

mark(startTag)
vm._update(vnode, hydrating)
mark(endTag)
measure(`vue ${name} patch`, startTag, endTag)
}
} else {
// 定义updateComponent方法
updateComponent = () => {
// 生成一个vnode然后更新dom
vm._update(vm._render(), hydrating)
}
}

// 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, {
before () {
if (vm._isMounted) {
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
// $vnode表示Vue实例的父虚拟Node,如果是null的话表示为根Vue实例
if (vm.$vnode == null) {
// 标记实例已经挂载
vm._isMounted = true
callHook(vm, 'mounted')
}
return vm
}

从上面的代码可以看到,mountComponent 核心就是先实例化一个渲染Watcher,在它的回调函数中会调用 updateComponent 方法,在此方法中调用 vm._render 方法先生成虚拟 Node,最终调用 vm._update 更新 DOM。
Watcher 在这里起到两个作用,一个是初始化的时候会执行回调函数,另一个是当 vm 实例中的监测的数据发生变化的时候执行回调函数

render

_render是实例的一个私有方法,用于吧实例渲染为虚拟 Node
src/core/instance/render.js

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Vue.prototype._render = function (): VNode {
const vm: Component = this
const { render, _parentVnode } = vm.$options

// reset _rendered flag on slots for duplicate slot check
if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
for (const key in vm.$slots) {
// $flow-disable-line
vm.$slots[key]._rendered = false
}
}

if (_parentVnode) {
vm.$scopedSlots = _parentVnode.data.scopedSlots || emptyObject
}

// set parent vnode. this allows render functions to have access
// to the data on the placeholder node.
vm.$vnode = _parentVnode
// render self
let vnode
try {
// render方法是从$options上获取的
vnode = render.call(vm._renderProxy, vm.$createElement)
} catch (e) {
handleError(e, vm, `render`)
// return error render result,
// or previous vnode to prevent render error causing blank component
/* istanbul ignore else */
if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
if (vm.$options.renderError) {
try {
vnode = vm.$options.renderError.call(vm._renderProxy, vm.$createElement, e)
} catch (e) {
handleError(e, vm, `renderError`)
vnode = vm._vnode
}
} else {
vnode = vm._vnode
}
} else {
vnode = vm._vnode
}
}
// return empty vnode in case the render function errored out
if (!(vnode instanceof VNode)) {
if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && Array.isArray(vnode)) {
warn(
'Multiple root nodes returned from render function. Render function ' +
'should return a single root node.',
vm
)
}
vnode = createEmptyVNode()
}
// set parent
vnode.parent = _parentVnode
return vnode
}

render函数,第一个参数是createElement

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<div id="app">
{{ message }}
</div>

相当于

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render: function (createElement) {
return createElement('div', {
attrs: {
id: 'app'
},
}, this.message)
}

_render函数中调用了render方法

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vnode = render.call(vm._renderProxy, vm.$createElement)

render函数的createElement方法就是vm.$createElement方法

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export function initRender (vm: Component) {
// ...
// bind the createElement fn to this instance
// so that we get proper render context inside it.
// args order: tag, data, children, normalizationType, alwaysNormalize
// internal version is used by render functions compiled from templates
// 内部使用的方法
vm._c = (a, b, c, d) => createElement(vm, a, b, c, d, false)
// normalization is always applied for the public version, used in
// user-written render functions.
// 外部使用的方法,跟内部的区别就是alwaysNormalize这个参数不同
vm.$createElement = (a, b, c, d) => createElement(vm, a, b, c, d, true)
}

实际上,vm.$createElement 方法定义是在执行 initRender 方法的时候,可以看到除了 vm.$createElement 方法,还有一个 vm._c 方法,它是被模板编译成的 render 函数使用,而 vm.$createElement 是用户手写 render 方法使用的, 这俩个方法支持的参数相同,并且内部都调用了 createElement 方法。

Virtual DOM

真正的DOM元素非常庞大,Virtual DOM 就是用一个原生的 JS 对象去描述一个 DOM 节点,所以它比创建一个 DOM 的代价要小很多,vue 使用VNode class 描述。
src/core/vdom/vnode.js

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export default class VNode {
tag: string | void;
data: VNodeData | void;
children: ?Array<VNode>;
text: string | void;
elm: Node | void;
ns: string | void;
context: Component | void; // rendered in this component's scope
key: string | number | void;
componentOptions: VNodeComponentOptions | void;
componentInstance: Component | void; // component instance
parent: VNode | void; // component placeholder node

// strictly internal
raw: boolean; // contains raw HTML? (server only)
isStatic: boolean; // hoisted static node
isRootInsert: boolean; // necessary for enter transition check
isComment: boolean; // empty comment placeholder?
isCloned: boolean; // is a cloned node?
isOnce: boolean; // is a v-once node?
asyncFactory: Function | void; // async component factory function
asyncMeta: Object | void;
isAsyncPlaceholder: boolean;
ssrContext: Object | void;
fnContext: Component | void; // real context vm for functional nodes
fnOptions: ?ComponentOptions; // for SSR caching
fnScopeId: ?string; // functional scope id support

constructor (
tag?: string,
data?: VNodeData,
children?: ?Array<VNode>,
text?: string,
elm?: Node,
context?: Component,
componentOptions?: VNodeComponentOptions,
asyncFactory?: Function
) {
this.tag = tag
this.data = data
this.children = children
this.text = text
this.elm = elm
this.ns = undefined
this.context = context
this.fnContext = undefined
this.fnOptions = undefined
this.fnScopeId = undefined
this.key = data && data.key
this.componentOptions = componentOptions
this.componentInstance = undefined
this.parent = undefined
this.raw = false
this.isStatic = false
this.isRootInsert = true
this.isComment = false
this.isCloned = false
this.isOnce = false
this.asyncFactory = asyncFactory
this.asyncMeta = undefined
this.isAsyncPlaceholder = false
}

// DEPRECATED: alias for componentInstance for backwards compat.
/* istanbul ignore next */
get child (): Component | void {
return this.componentInstance
}
}

Vue.js 借鉴了 snabbdom
Virtual DOM 除了它的数据结构的定义,映射到真实的 DOM 实际上要经历 VNode 的 create、diff、patch 等过程,那么在 Vue.js 中,VNode 的 create 是通过之前提到的 createElement 方法创建的,我们接下来分析这部分的实现。

createElement

createElement用于创建 VNode
src/core/vdom/create-element.js

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// wrapper function for providing a more flexible interface
// without getting yelled at by flow
// 主要是对参数进行拼装
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
}
// 核心是这里调用_createElement方法
return _createElement(context, tag, data, children, normalizationType)
}

createElement是对__createElement的封装

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export function _createElement (
context: Component,
tag?: string | Class<Component> | Function | Object,
data?: VNodeData,
// children表示子节点,后续会被规范为VNode数组
children?: any,
// 表示子节点规范的类型,类型不同规范的方法也就不一样,它主要是参考 render 函数是编译生成的还是用户手写的。
normalizationType?: number
): VNode | Array<VNode> {
if (isDef(data) && isDef((data: any).__ob__)) {
process.env.NODE_ENV !== 'production' && warn(
`Avoid using observed data object as vnode data: ${JSON.stringify(data)}\n` +
'Always create fresh vnode data objects in each render!',
context
)
return createEmptyVNode()
}
// object syntax in v-bind
if (isDef(data) && isDef(data.is)) {
tag = data.is
}
if (!tag) {
// in case of component :is set to falsy value
return createEmptyVNode()
}
// warn against non-primitive key
if (process.env.NODE_ENV !== 'production' &&
isDef(data) && isDef(data.key) && !isPrimitive(data.key)
) {
if (!__WEEX__ || !('@binding' in data.key)) {
warn(
'Avoid using non-primitive value as key, ' +
'use string/number value instead.',
context
)
}
}
// support single function children as default scoped slot
if (Array.isArray(children) &&
typeof children[0] === 'function'
) {
data = data || {}
data.scopedSlots = { default: children[0] }
children.length = 0
}
// 根据不同的规范类型来处理children
if (normalizationType === ALWAYS_NORMALIZE) {
children = normalizeChildren(children)
} else if (normalizationType === SIMPLE_NORMALIZE) {
children = simpleNormalizeChildren(children)
}
let vnode, ns
if (typeof tag === 'string') {
let Ctor
ns = (context.$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 方法有 5 个参数,context 表示 VNode 的上下文环境,它是 Component 类型;tag 表示标签,它可以是一个字符串,也可以是一个 Component;data 表示 VNode 的数据,它是一个 VNodeData 类型,可以在 flow/vnode.js 中找到它的定义,这里先不展开说;children 表示当前 VNode 的子节点,它是任意类型的,它接下来需要被规范为标准的 VNode 数组;normalizationType 表示子节点规范的类型,类型不同规范的方法也就不一样,它主要是参考 render 函数是编译生成的还是用户手写的。

children 的规范化

这里主要是调用 normalizeChildrensimpleNormalizeChildren 方法
src/core/vdom/helpers/normalzie-children.js

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// The template compiler attempts to minimize the need for normalization by
// statically analyzing the template at compile time.
//
// For plain HTML markup, normalization can be completely skipped because the
// generated render function is guaranteed to return Array<VNode>. There are
// two cases where extra normalization is needed:

// 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.

// simpleNormalizeChildren 方法调用场景是 render 函数是编译生成的。
// 理论上编译生成的 children 都已经是 VNode 类型的,但这里有一个例外,
//就是 functional component 函数式组件返回的是一个数组而不是一个根节点,
//所以会通过 Array.prototype.concat 方法把整个 children 数组打平,让它的深度只有一层。
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.

// normalizeChildren 方法的调用场景有 2 种,
// 一个场景是 render 函数是用户手写的,当 children 只有一个节点的时候,
// Vue.js从接口层面允许用户把 children 写成基础类型用来创建单个简单的文本节点,
// 这种情况会调用 createTextVNode 创建一个文本节点的 VNode;
// 另一个场景是当编译 slot、v-for 的时候会产生嵌套数组的情况,
// 会调用 normalizeArrayChildren 方法
export function normalizeChildren (children: any): ?Array<VNode> {
return isPrimitive(children)
? [createTextVNode(children)]
: Array.isArray(children)
? normalizeArrayChildren(children)
: undefined
}

normalizeArrayChildren方法

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function normalizeArrayChildren (children: any, nestedIndex?: string): Array<VNode> {
const res = []
let i, c, lastIndex, last
for (i = 0; i < children.length; i++) {
c = children[i]
if (isUndef(c) || typeof c === 'boolean') continue
lastIndex = res.length - 1
last = res[lastIndex]
// nested
// 处理嵌套,如果child是数组则递归调用
if (Array.isArray(c)) {
if (c.length > 0) {
c = normalizeArrayChildren(c, `${nestedIndex || ''}_${i}`)
// merge adjacent text nodes
// 如果上一个child也是text节点则合并
if (isTextNode(c[0]) && isTextNode(last)) {
res[lastIndex] = createTextVNode(last.text + (c[0]: any).text)
c.shift()
}
res.push.apply(res, c)
}
// 如果child是基础值
} else if (isPrimitive(c)) {
// 此处也进行了text的合并处理
if (isTextNode(last)) {
// merge adjacent text nodes
// this is necessary for SSR hydration because text nodes are
// essentially merged when rendered to HTML strings
res[lastIndex] = createTextVNode(last.text + c)
} else if (c !== '') {
// convert primitive to vnode
res.push(createTextVNode(c))
}
// 其他情况
} else {
// 此处也进行了text的合并处理
if (isTextNode(c) && isTextNode(last)) {
// merge adjacent text nodes
res[lastIndex] = createTextVNode(last.text + c.text)
} else {
// default key for nested array children (likely generated by v-for)
if (isTrue(children._isVList) &&
isDef(c.tag) &&
isUndef(c.key) &&
isDef(nestedIndex)) {
c.key = `__vlist${nestedIndex}_${i}__`
}
res.push(c)
}
}
}
return res
}

normalizeArrayChildren 接收 2 个参数,children 表示要规范的子节点,nestedIndex 表示嵌套的索引,因为单个 child 可能是一个数组类型。 normalizeArrayChildren 主要的逻辑就是遍历 children,获得单个节点 c,然后对 c 的类型判断,如果是一个数组类型,则递归调用 normalizeArrayChildren; 如果是基础类型,则通过 createTextVNode 方法转换成 VNode 类型;否则就已经是 VNode 类型了,如果 children 是一个列表并且列表还存在嵌套的情况,则根据 nestedIndex 去更新它的 key。这里需要注意一点,在遍历的过程中,对这 3 种情况都做了如下处理:如果存在两个连续的 text 节点,会把它们合并成一个 text 节点。

经过对 children 的规范化,children 变成了一个类型为 VNode 的 Array。

VNode的创建

回到createElement函数,规范化children后,会创建一个 VNode 的实例

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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)
}

这里先对 tag 做判断,如果是 string 类型,则接着判断如果是内置的一些节点,则直接创建一个普通 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。 如果是 tag 一个 Component 类型,则直接调用 createComponent 创建一个组件类型的 VNode 节点。对于 createComponent 创建组件类型的 VNode 的过程,我们之后会去介绍,本质上它还是返回了一个 VNode。

总结

那么至此,我们大致了解了 createElement 创建 VNode 的过程,每个 VNode 有 children,children 每个元素也是一个 VNode,这样就形成了一个 VNode Tree,它很好的描述了我们的 DOM Tree。
回到 mountComponent 函数的过程,我们已经知道 vm._render 是如何创建了一个 VNode,接下来就是要把这个 VNode 渲染成一个真实的 DOM 并渲染出来,这个过程是通过 vm._update 完成的,接下来分析一下这个过程。


update

Vue 的 _update 是实例的一个私有方法,它被调用的时机有 2 个,一个是首次渲染,一个是数据更新的时候;由于我们这一章节只分析首次渲染部分,数据更新部分会在之后分析响应式原理的时候涉及。_update 方法的作用是把 VNode 渲染成真实的 DOM
src/core/instance/lifecycle.js

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Vue.prototype._update = function (vnode: VNode, hydrating?: boolean) {
const vm: Component = this
const prevEl = vm.$el
const prevVnode = vm._vnode
const prevActiveInstance = activeInstance
activeInstance = vm
vm._vnode = vnode
// Vue.prototype.__patch__ is injected in entry points
// based on the rendering backend used.
// 此处可以判断出是初始化还是更新
// 核心就是这里 __patch__ 的调用
if (!prevVnode) {
// initial render
vm.$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 的核心就是调用 vm.patch 方法,这个方法实际上在不同的平台,比如 web 和 weex 上的定义是不一样的,因此在 web 平台中它的定义在src/platforms/web/runtime/index.js中:

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Vue.prototype.__patch__ = inBrowser ? patch : noop

patch方法定义在src/platforms/web/runtime/patch.js中:

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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)

// nodeOps 封装了一系列 DOM 操作的方法,modules 定义了一些模块的钩子函数的实现
export const patch: Function = createPatchFunction({ nodeOps, modules })

createPatchFunction定义在src/core/vdom/patch.js中:

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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]])
}
}
}

// ...
// oldVnode 表示旧的 VNode 节点,可以不存在或者是DOM对象
// vnode 表示执行_render后返回的VNode节点
// hydrating 表示是否是服务端渲染
// removeOnly 是给transition-group用的
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, 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(parentElm, [oldVnode], 0, 0)
} else if (isDef(oldVnode.tag)) {
invokeDestroyHook(oldVnode)
}
}
}

invokeInsertHook(vnode, insertedVnodeQueue, isInitialPatch)
return vnode.elm
}
}

createPatchFunction 内部定义了一系列的辅助方法,最终返回了一个 patch 方法,这个方法就赋值给了vm._update函数里调用的vm.__patch__
在介绍 patch 的方法实现之前,我们可以思考一下为何 Vue.js 源码绕了这么一大圈,把相关代码分散到各个目录。因为前面介绍过,patch 是平台相关的,在 Web 和 Weex 环境,它们把虚拟 DOM 映射到 “平台 DOM” 的方法是不同的,并且对 “DOM” 包括的属性模块创建和更新也不尽相同。因此每个平台都有各自的 nodeOps 和 modules,它们的代码需要托管在 src/platforms 这个大目录下。
而不同平台的 patch 的主要逻辑部分是相同的,所以这部分公共的部分托管在 core 这个大目录下。差异化部分只需要通过参数来区别,这里用到了一个函数柯里化的技巧,通过 createPatchFunction 把差异化参数提前固化,这样不用每次调用 patch 的时候都传递 nodeOps 和 modules 了,这种编程技巧也非常值得学习。

在这里,nodeOps 表示对 “平台 DOM” 的一些操作方法,modules 表示平台的一些模块,它们会在整个 patch 过程的不同阶段执行相应的钩子函数。
patch 的逻辑看上去相对复杂,因为它有着非常多的分支逻辑,为了方便理解,我们并不会在这里介绍所有的逻辑,仅会针对我们之前的例子分析它的执行逻辑。之后我们对其它场景做源码分析的时候会再次回顾 patch 方法。

回顾之前的例子

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var app = new Vue({
el: '#app',
render: function (createElement) {
return createElement('div', {
attrs: {
id: 'app'
},
}, this.message)
},
data: {
message: 'Hello Vue!'
}
})

vm._update中是这么调用patch的:

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// initial render
vm.$el = vm.__patch__(vm.$el, vnode, hydrating, false /* removeOnly */)

结合我们的例子,我们的场景是首次渲染,所以在执行 patch 函数的时候,传入的vm.$el对应的是例子中 id 为 app 的 DOM 对象,这个也就是我们在index.html模板中写的<div>vm.$el的赋值是在之前 mountComponent 函数做的,vnode 对应的是调用 render 函数的返回值,hydrating 在非服务端渲染情况下为 false,removeOnly 为 false。