请你谈谈：vue的渲染机制（render）- 1 原理讲解

Vue 是如何将一份模板转换为真实的 DOM 节点的，又是如何高效地更新这些节点的呢？我们接下来就将尝试通过深入研究 Vue 的内部渲染机制来解释这些问题。

1 虚拟 DOM

<template><div id="app">this is son component</div>
</template>

你可能已经听说过“虚拟 DOM”的概念了，Vue 的渲染系统正是基于这个概念构建的。

虚拟 DOM (Virtual DOM，简称 VDOM) 是一种编程概念，虚拟 DOM 是一种编程模式而非一种具体的技术实现，它允许开发者以声明式的方式描述他们的 UI 界面，而无需直接操作真实的 DOM 结构。这种方式带来了显著的优点：

虚拟 DOM 通过在内存中操作数据结构来模拟 DOM 的变化，只有在必要时才将变更反映到真实的 DOM 上。这种方式通过减少直接对 DOM 的操作，可以显著提高应用的性能，因为 DOM 操作是昂贵的，特别是在大型应用中。

Vue 的实现方式与 React 有所不同，但同样采用了虚拟 DOM 的概念。Vue 的虚拟 DOM 实现被称为 VNode（Virtual Node），它是 Vue 组件树的一个内存表示。当 Vue 组件的数据变化时，Vue 会使用其高效的算法（如 patch 算法）来比较新旧 VNode 树，并只更新实际 DOM 中需要改变的部分。

Vue 的这种设计方式不仅提高了性能，还使得 Vue 的学习曲线相对平缓，因为它允许开发者使用更加接近原生 JavaScript 的语法来编写应用，而不是像 React 那样需要学习 JSX 或其他模板语言。

const vnode = {type: 'div',props: {id: 'hello'},children: [/* 更多 vnode */]
}

在前端开发中，虚拟DOM（Virtual DOM）树是一种在内存中表示DOM树的数据结构，用于优化真实DOM的更新过程。您提供的vnode对象(即一个纯 JavaScript 的对象 (一个“虚拟节点”))示例是一个典型的虚拟DOM节点（VNode），它代表了DOM树中的一个元素节点。下面是对这个vnode对象以及它所代表的虚拟DOM树的一个详细讲解。

虚拟DOM节点（VNode）

type: 表示节点的类型，通常是HTML标签名（如'div'、'span'等）或组件类型。在您的示例中，type: 'div'表示这是一个<div>元素。
props: 包含了节点的属性（如id、class、style等）。在您的示例中，props: { id: 'hello' }表示这个<div>元素有一个id属性，其值为'hello'。
children: 表示该节点的子节点列表。这个列表可以包含更多的VNode对象，从而构建出完整的DOM树结构。在您的示例中，children数组被注释掉了，但通常它会包含零个、一个或多个VNode对象，这些对象可能是元素节点、文本节点或组件节点。

不过，重要的是要理解虚拟 DOM 的核心概念和它的工作流程：

创建（Creation）：首先，开发者使用 JavaScript 对象（或 TypeScript 类型）来声明虚拟 DOM 树。这些对象包含了足够的信息来创建对应的真实 DOM 元素，如元素类型（type）、属性（props）、子节点（children）等。
挂载（Mounting）：当应用首次加载时，框架的渲染器会遍历这个虚拟 DOM 树，并根据其中的信息构建出真实的 DOM 树，然后将其挂载到页面的某个元素上（通常是 body 或其他指定的容器元素）。
更新（Updating/Patching）：当应用的状态变化时，框架会重新计算并生成一个新的虚拟 DOM 树。然后，渲染器会比较新旧两棵虚拟 DOM 树之间的差异（这通常是通过高效的算法实现的，如 React 的 Diff 算法或 Vue 的 Patch 算法）。一旦确定了差异，渲染器就会只更新真实 DOM 中必要的部分，以反映这些变化。

虚拟 DOM 的主要优势之一是它允许开发者以声明式的方式编写 UI，同时框架负责优化 DOM 操作。由于 DOM 操作通常比 JavaScript 计算要慢得多，因此减少不必要的 DOM 操作可以显著提高应用的性能。

2 渲染管线

从高层面的视角看，Vue 组件挂载时会发生如下几件事：
在这里插入图片描述

编译

Vue 模板被编译为渲染函数：即用来返回虚拟 DOM 树的函数。这一步骤可以通过构建步骤提前完成，也可以通过使用运行时编译器即时完成。

构建时编译：在 Vue 项目中，通常会使用构建工具（如 Webpack）配合 Vue Loader 来处理 .vue 文件。在这个过程中，Vue Loader 会将模板部分编译成渲染函数（Render Function），这个过程是构建时完成的，意味着在浏览器加载页面之前，模板已经被转换成了 JavaScript 代码。
运行时编译：运行时编译（Runtime Compilation）在Vue.js的上下文中，指的是在浏览器端（客户端）直接将模板字符串编译成渲染函数的过程。这通常用于动态加载的组件或者在不使用构建工具的情况下。但是，出于性能考虑，推荐在生产环境中使用构建时编译。

运行时编译的详细解释
1. 模板字符串的存在：在Vue应用中，尤其是当使用Vue的CDN版本或通过<script type="text/x-template">标签直接在HTML中定义模板时，模板是以字符串的形式存在的。这些字符串需要被解析和转换成Vue能够理解的格式来渲染视图。
2. Vue的运行时编译器：Vue.js提供了一个内置的运行时编译器，它能够在浏览器端解析这些模板字符串，并生成相应的渲染函数。这些渲染函数是高度优化的，它们描述了如何基于组件的响应式状态来生成和更新DOM。

挂载

当 Vue 实例被创建并挂载到 DOM 上时，Vue 会执行渲染函数来生成虚拟 DOM 树。然后，Vue 的运行时渲染器会遍历这棵虚拟 DOM 树，并基于它创建出真实的 DOM 节点，并将这些节点插入到指定的挂载点（通常是某个 HTML 元素）。

响应式依赖追踪：在挂载过程中，Vue 的响应式系统会追踪渲染函数中用到的所有响应式数据。当这些数据发生变化时，Vue 能够知道需要重新渲染组件。

更新：当一个依赖发生变化后，副作用会重新运行，这时候会创建一个更新后的虚拟 DOM 树。运行时渲染器遍历这棵新树，将它与旧树进行比较，然后将必要的更新应用到真实 DOM 上去。

更新

当组件的响应式数据发生变化时，Vue 的响应式系统会触发组件的重新渲染。这个过程会再次执行渲染函数，生成一个更新后的虚拟 DOM 树。

虚拟 DOM 比较：Vue 的运行时渲染器会比较新旧两棵虚拟 DOM 树，通过高效的算法（如 diff 算法）来找出它们之间的差异。
DOM 更新：基于比较结果，Vue 会最小化地更新真实的 DOM，以反映数据的最新状态。这通常意味着只有那些真正需要改变的 DOM 部分会被更新，从而提高性能。

总结

Vue 的组件挂载和更新过程是一个高度优化的过程，它利用虚拟 DOM 和响应式系统来确保数据的变化能够高效地反映到视图上。这个过程从模板编译开始，经过挂载、更新等阶段，最终实现了数据的双向绑定和视图的动态更新。

3 模板 vs. 渲染函数

Vue 模板会被预编译成虚拟 DOM 渲染函数。Vue 也提供了 API 使我们可以不使用模板编译，直接手写渲染函数。在处理高度动态的逻辑时，渲染函数相比于模板更加灵活，因为你可以完全地使用 JavaScript 来构造你想要的 vnode。

Vue.js 的核心之一是其响应式系统和虚拟 DOM 渲染器。虽然 Vue.js 鼓励开发者使用声明式的模板语法来构建用户界面，因为它更直观且易于理解，但在某些情况下，特别是当需要处理高度动态或复杂的逻辑时，直接使用渲染函数（Render Functions）或 JSX（如果通过 Babel 插件转换）可能会更加灵活和强大。

4 带编译时信息的虚拟 DOM

Vue.js 通过将编译器和运行时紧密耦合，并利用编译时信息来优化虚拟 DOM 的更新过程，从而在保持声明式写法和最终正确性的同时，提高了性能和效率。这种混合解决方案使得 Vue 在处理复杂应用时既强大又高效。当然，每种技术都有其优缺点，选择哪种技术取决于项目的具体需求、团队的熟悉程度以及开发者的个人偏好。

编译时优化

Vue.js 的一个关键优势在于它能够在编译时（即在代码被发送到浏览器之前）对模板进行静态分析。这种分析允许 Vue 的编译器识别出哪些部分是静态的（即不会随数据变化而变化的部分），哪些部分是动态的。对于静态部分，Vue 可以生成更高效的代码，因为它们不需要在每次渲染时都重新计算或重新创建。

带编译时信息的虚拟 DOM

Vue 通过在生成的渲染函数中嵌入编译时信息来进一步优化其运行时性能。这些信息可以帮助 Vue 的虚拟 DOM 算法更智能地处理更新，减少不必要的比较和重新渲染。例如，如果编译器能够确定某个 vnode 的子节点列表是静态的，那么它就可以在渲染函数中生成一个标记来指示这一点。在运行时，虚拟 DOM 算法就可以利用这个标记来跳过对这些子节点的比较，从而节省时间和内存。

保留底层渲染函数的能力

尽管 Vue 提供了这些编译时优化，但它仍然保留了用户直接使用底层渲染函数的能力。这意味着当模板语法不足以满足需求时，开发者可以回退到更灵活的渲染函数或 JSX。这种灵活性是 Vue 设计哲学的一个重要方面，它允许开发者根据项目的具体需求选择最合适的工具。

5 静态提升

在模板中常常有部分内容是不带任何动态绑定的：

<div><div>foo</div> <!-- 需提升 --><div>bar</div> <!-- 需提升 --><div>{{ dynamic }}</div>
</div>

import { createElementVNode as _createElementVNode, toDisplayString as _toDisplayString, openBlock as _openBlock, createElementBlock as _createElementBlock } from "vue"const _hoisted_1 = /*#__PURE__*/_createElementVNode("div", null, "foo", -1 /* HOISTED */)
const _hoisted_2 = /*#__PURE__*/_createElementVNode("div", null, "bar", -1 /* HOISTED */)export function render(_ctx, _cache, $props, $setup, $data, $options) {return (_openBlock(), _createElementBlock("div", null, [_hoisted_1,_hoisted_2,_createElementVNode("div", null, _toDisplayString(_ctx.dynamic), 1 /* TEXT */)]))
}// Check the console for the AST

foo 和 bar 这两个 div 是完全静态的，没有必要在重新渲染时再次创建和比对它们。Vue 编译器自动地会提升这部分 vnode 创建函数到这个模板的渲染函数之外，并在每次渲染时都使用这份相同的 vnode，渲染器知道新旧 vnode 在这部分是完全相同的，所以会完全跳过对它们的差异比对。

此外，当有足够多连续的静态元素时，它们还会再被压缩为一个“静态 vnode”，其中包含的是这些节点相应的纯 HTML 字符串。(示例)。这些静态节点会直接通过 innerHTML 来挂载。同时还会在初次挂载后缓存相应的 DOM 节点。如果这部分内容在应用中其他地方被重用，那么将会使用原生的 cloneNode() 方法来克隆新的 DOM 节点，这会非常高效。

6 更新类型标记

对于单个有动态绑定的元素来说，我们可以在编译时推断出大量信息：

<!-- 仅含 class 绑定 -->
<div :class="{ active }"></div><!-- 仅含 id 和 value 绑定 -->
<input :id="id" :value="value"><!-- 仅含文本子节点 -->
<div>{{ dynamic }}</div>

import { normalizeClass as _normalizeClass, createElementVNode as _createElementVNode, toDisplayString as _toDisplayString, Fragment as _Fragment, openBlock as _openBlock, createElementBlock as _createElementBlock } from "vue"export function render(_ctx, _cache, $props, $setup, $data, $options) {return (_openBlock(), _createElementBlock(_Fragment, null, [_createElementVNode("div", {class: _normalizeClass({ active: _ctx.active })}, null, 2 /* CLASS */),_createElementVNode("input", {id: _ctx.id,value: _ctx.value}, null, 8 /* PROPS */, ["id", "value"]),_createElementVNode("div", null, _toDisplayString(_ctx.dynamic), 1 /* TEXT */)], 64 /* STABLE_FRAGMENT */))
}// Check the console for the AST