编译优化:编译器将模版编译为渲染函数的过程中,尽可能地提取关键信息,并以此指导生成最优代码的过程。
优化的方向:尽可能地区分动态内容和静态内容,并针对不同的内容采用不同的优化策略
1.动态节点收集与补丁标志
1.1 传统diff算法的问题
比对新旧两棵虚拟DOM树的时候,总是要按照虚拟DOM的层级结构“一层一层”地遍历
<div id="foo"> <p class="bar">{{ text }}</p></div>
上面这段代码中,当响应式数据text值发生变化的时候,最高效的更新方式是直接设置p标签的文本内容
传统Diff算法做不到如此高效,当text值发生变化的时候,会产生一颗新的虚拟DOM树,对比新旧虚拟DOM过程如下:
对比div节点,以及该节点的属性和子节点
对比p节点,以及该节点的属性和子节点
对比p节点的文本子节点,如果文本子节点的内容变了,则更新,否则什么都不做
可以发现,有很多无意义的对比操作。
总结:
传统diff算法的问题: 无法利用编译时提取到的任何关键信息,导致渲染器在运行时不会去做相关的优化。
vue3的编译器会将编译得到的关键信息“附着”在它生成的虚拟DOM上,传递给渲染器,执行“快捷路径”。
1.2 Block 与 PatchFlags
传统Diff算法无法避免新旧虚拟DOM树间无用的比较操作,是因为运行时得不到足够的关键信息,从而无法区分动态内容和静态内容。 换句话说,只要运行时能够区分动态内容和静态内容,就可以实现极简的优化策略
举个例子:
<div> <div>foo</div> <p>{{ bar }}</p></div>
只有 {{ bar }}是动态的内容。理想情况下,当数据bar的值变化时,只需要更新p标签的文本节点即可。为了实现这个目标,需要提供信息给运行时
// 传统虚拟DOM描述const vnode = { tag: 'div', children: [ { tag: 'div', children: 'foo' }, { tag: 'p', children: ctx.bar }, ]}
// 编译优化后const vnode = { tag: 'div', children: [ { tag: 'div', children: 'foo' }, { tag: 'p', children: ctx.bar, patchFlag: 1 }, // 这是动态节点 ]}
可以发现,虚拟节点多了一个额外的属性,即 patchFlag(补丁标志),存在该属性,就认为是动态节点
patchFlag(补丁标志)可以理解为一系列的数字标记,含义如下
const PatchFlags = { TEXT: 1, // 代表节点有动态的 textContent CLASS: 2, // 代表元素有动态的 class 绑定 STYLE: 3 // 其他。。。}
可以在虚拟节点的创建阶段,把它的动态子节点提取出来,并存储到该虚拟节点的 dynamicChildren 数组中
const vnode = { tag: 'div', children: [ { tag: 'div', children: 'foo' }, { tag: 'p', children: ctx.bar, patchFlag: 1 }, // 这是动态节点 ], // 将children 中的动态节点提取到 dynamicChildren 数组中 dynamicChildren: [ { tag: 'p', children: ctx.bar, patchFlag: PatchFlags.TEXT } ]}
Block定义: 带有 dynamicChildren 属性的虚拟节点称为“块” ,即(Block)
一个Block本质上也是一个虚拟DOM, 比普通的虚拟节点多处一个用来存储动态节点的 dynamicChildren属性。(能够收集所有的动态子代节点)
渲染器的更新操作会以Block为维度。当渲染器在更新一个Block时,会忽略虚拟节点的children数组,直接找到dynamicChildren数组,并只更新该数组中的动态节点。跳过了静态内容,只更新动态内容。同时,由于存在对应的补丁标志,也能够做到靶向更新。
Block节点有哪些: 模版根节点、 带有v-for、v-if/v-else-if/v-else等指令的节点
1.3 收集动态节点
编译器生成的渲染函数代码中, 不会直接包含用来描述虚拟节点的数据结构,而是包含着用来创建虚拟DOM节点的辅助函数,如下
render() { return createVNode('div', { id: 'foo' }, [ createVNode('p', null, 'text') ])}function createVNode(tag, props, children) { const key = props && props.key props && delete props.key // 省略部分代码 return { tag, props, children, key }}
createVNode的返回值是一个虚拟DOM节点
举个例子:
<div id="foo"> <p class="bar">{{ bar }}</p></div>
上面模版生成带有补丁标志的渲染函数如下:
render() { return createVNode('div', { id: 'foo' }, [ createVNode('p', { class: 'bar' }, text, PatchFlags.TEXT) ])}
怎么将根节点变成一个Block, 如何将动态子代节点收集到该Block的dynamicChildren数组中?
可以发现,在渲染函数内,对createVNode函数的调用是层层嵌套结构,执行顺序是 内层先执行,外层再执行
, 当外层createVNode函数执行时,内层的createVNode函数已经执行完毕了。因此,为了让外层Block节点能够收集到内层动态节点,需要一个栈结构
的数据来临时存储内层的动态节点。 代码实现如下:
// 动态节点const dynamicChildrenStack = []// 当前动态节点集合let currentDynamicChildren = null// openBlock 用来创建一个新的动态节点集合,并将该集合压入栈中function openBlock() { dynamicChildrenStack.push((currentDynamicChildren = []))}// closeBlock 用来通过openBlock创建的动态节点集合从栈中弹出function closeBlock() { currentDynamicChildren = dynamicChildrenStack.pop()}
然后调整createVNode函数
<div> <div>foo</div> <p>{{ bar }}</p></div>0
接着调整
<div> <div>foo</div> <p>{{ bar }}</p></div>1
1.4.渲染器的运行时支持
传统的节点更新方式如下:
<div> <div>foo</div> <p>{{ bar }}</p></div>2
优化后的更新方式,直接对比动态节点
<div> <div>foo</div> <p>{{ bar }}</p></div>3
存在对应的补丁标志,可以针对性地完成靶向更新
<div> <div>foo</div> <p>{{ bar }}</p></div>4
2. Block树
除了模版的根节点是Block外, 带有结构化指令的节点,如:v-if、v-for,也都应该是Block
2.1 带有v-if指令的节点
<div> <div>foo</div> <p>{{ bar }}</p></div>5
假设只有最外层的div标签会作为Block, 那么变量foo的值为true还是false, block收集到的动态节点都是一样的,如下:
<div> <div>foo</div> <p>{{ bar }}</p></div>6
这意味着,在Diff阶段不会更新。显然,foo 不同值下,一个是 section, 一个是 div, 是不同标签,是需要更新的。
再举个例子:
<div> <div>foo</div> <p>{{ bar }}</p></div>7
一样会导致更新失败
问题在于:dynamicChildren收集的动态节点是忽略虚拟DOM树层级的,结构化指令会导致更新前后模版的结构发生变化,即模版结构不稳定
解决方法: 让带有v-if/v-else-if/v-else等结构化指令的节点也作为Block即可
,如下所示
<div> <div>foo</div> <p>{{ bar }}</p></div>8
<div> <div>foo</div> <p>{{ bar }}</p></div>9
在Diff过程中, 渲染器根据key值区分, 使用新的 Block 替换旧的 Block
2.2 带有 v-for 指令的节点
带有 v-for 指令的节点也会让虚拟DOM树变得不稳定
例子:
// 传统虚拟DOM描述const vnode = { tag: 'div', children: [ { tag: 'div', children: 'foo' }, { tag: 'p', children: ctx.bar }, ]}0
list 的值 由 [1, 2] 变成 [1]
更新前后对应的 Block 树如下:
// 传统虚拟DOM描述const vnode = { tag: 'div', children: [ { tag: 'div', children: 'foo' }, { tag: 'p', children: ctx.bar }, ]}1
更新前后,动态节点数量不一致,无法进行 diff 操作(diff操作的前提是:操作的节点必须是同层级节点, dynamicChildren不一定是同层级的
)
解决方法: 让 v-for指令的标签也作为Block角色,保证虚拟DOM树具有稳定的结构,无论 v-for 在运行时怎样变化。如下:
// 传统虚拟DOM描述const vnode = { tag: 'div', children: [ { tag: 'div', children: 'foo' }, { tag: 'p', children: ctx.bar }, ]}2
由于 v-for指令渲染的是一个片段,所以类型用 Fragment
2.3 Fragment的稳定性
// 传统虚拟DOM描述const vnode = { tag: 'div', children: [ { tag: 'div', children: 'foo' }, { tag: 'p', children: ctx.bar }, ]}3
发现 Fragment 本身收集的动态节点存在结构是不稳定的情况
结构不稳定: 指更新前后一个block的dynamicChildren数组中收集的动态节点的数量或顺序不一致
这种情况无法直接进行靶向更新
解决方法: 回退到传统虚拟DOM的Diff手段,即直接使用Fragment的children而非 dynamicChildren来进行Diff操作
Fragment 的子节点仍然可以是由 Block 组成的数组
// 传统虚拟DOM描述const vnode = { tag: 'div', children: [ { tag: 'div', children: 'foo' }, { tag: 'p', children: ctx.bar }, ]}4
当Fragment 的子节点更新时,就可以恢复优化模式
有稳定的Fragment吗? 如下:
// 传统虚拟DOM描述const vnode = { tag: 'div', children: [ { tag: 'div', children: 'foo' }, { tag: 'p', children: ctx.bar }, ]}5
稳定的Fragment, 可以使用优化模式
vue3模版中的多个根节点,也是稳定的Fragment
// 传统虚拟DOM描述const vnode = { tag: 'div', children: [ { tag: 'div', children: 'foo' }, { tag: 'p', children: ctx.bar }, ]}6
3. 静态提升
减少更新时创建虚拟DOM带来的性能开销和内存占用
如:
// 传统虚拟DOM描述const vnode = { tag: 'div', children: [ { tag: 'div', children: 'foo' }, { tag: 'p', children: ctx.bar }, ]}7
没有静态提升时,渲染函数是:
// 传统虚拟DOM描述const vnode = { tag: 'div', children: [ { tag: 'div', children: 'foo' }, { tag: 'p', children: ctx.bar }, ]}8
响应式数据 title 变化后,整个渲染函数会重新执行
把纯静态的节点提升到渲染函数之外
// 传统虚拟DOM描述const vnode = { tag: 'div', children: [ { tag: 'div', children: 'foo' }, { tag: 'p', children: ctx.bar }, ]}9
响应式数据 title 变化后,不会重新创建静态的虚拟节点
注: 静态提升是以树为单位的
包含动态绑定的节点本身不会被提升,但是该节点上的静态属性是可以被提升的
// 编译优化后const vnode = { tag: 'div', children: [ { tag: 'div', children: 'foo' }, { tag: 'p', children: ctx.bar, patchFlag: 1 }, // 这是动态节点 ]}0
可以减少创建虚拟DOM产生的开销以及内存占用
4. 预字符串化
基于静态提升,进一步采用预字符串化优化。
// 编译优化后const vnode = { tag: 'div', children: [ { tag: 'div', children: 'foo' }, { tag: 'p', children: ctx.bar, patchFlag: 1 }, // 这是动态节点 ]}1
采用静态提升优化策略后
// 编译优化后const vnode = { tag: 'div', children: [ { tag: 'div', children: 'foo' }, { tag: 'p', children: ctx.bar, patchFlag: 1 }, // 这是动态节点 ]}2
采用预字符串化将这些静态节点序列化为字符串, 并生成一个Static类型的VNode
// 编译优化后const vnode = { tag: 'div', children: [ { tag: 'div', children: 'foo' }, { tag: 'p', children: ctx.bar, patchFlag: 1 }, // 这是动态节点 ]}3
优势:
大块的静态内容可以通过 innerHTML设置, 在性能上有一定优势
减少创建虚拟节点产生的性能开销
减少内存占用
5. 缓存内联事件处理函数
// 编译优化后const vnode = { tag: 'div', children: [ { tag: 'div', children: 'foo' }, { tag: 'p', children: ctx.bar, patchFlag: 1 }, // 这是动态节点 ]}4
// 编译优化后const vnode = { tag: 'div', children: [ { tag: 'div', children: 'foo' }, { tag: 'p', children: ctx.bar, patchFlag: 1 }, // 这是动态节点 ]}5
每次重新渲染时,都会为Com组件创建一个全新的props对象。同时,props对象中onChange属性的值也会是全新的函数。造成额外的性能开销
// 编译优化后const vnode = { tag: 'div', children: [ { tag: 'div', children: 'foo' }, { tag: 'p', children: ctx.bar, patchFlag: 1 }, // 这是动态节点 ]}6
6. v-once
v-once 可以对虚拟DOM进行缓存
// 编译优化后const vnode = { tag: 'div', children: [ { tag: 'div', children: 'foo' }, { tag: 'p', children: ctx.bar, patchFlag: 1 }, // 这是动态节点 ]}7
由于节点被缓存,意味着更新前后的虚拟节点不会发生变化,因此也就不需要这些被缓存的虚拟节点参与Diff操作了。编译后的结果如下:
// 编译优化后const vnode = { tag: 'div', children: [ { tag: 'div', children: 'foo' }, { tag: 'p', children: ctx.bar, patchFlag: 1 }, // 这是动态节点 ]}8
v-once包裹的动态节点不会被父级Block收集,因此不会参与Diff操作
v-once指令通常用于不会发生改变的动态绑定中,例如绑定一个常量
// 编译优化后const vnode = { tag: 'div', children: [ { tag: 'div', children: 'foo' }, { tag: 'p', children: ctx.bar, patchFlag: 1 }, // 这是动态节点 ]}9
v-once带来的性能提升
避免组件更新时重新创建虚拟DOM带来的性能开销。因为虚拟DOM被缓存了, 所以更新时无需重新创建
避免无用的Diff开销。因为被v-once标记的虚拟DOM树不会被父级Block节点收集
7. 总结
1. vue3提出了 Block 的概念, 利用 Block树及补丁标志
2. 静态提升:可以减少更新时创建虚拟DOM产生的性能开销和内存占用
3. 预字符串化: 在静态提升的基础上,对静态节点进行字符串化。这样做能够减少创建虚拟节点产生的性能开销以及内存占用
4. 缓存内联事件处理函数:避免造成不必要的组件更新
5. v-once指令: 缓存全部或部分虚拟节点,能够避免组件更新时重新创建虚拟DOM带来的性能开销, 也可以避免无用的Diff操作