分析vue是如何实现数据改变更新视图的.

前记

三个月前看了vue源码来分析如何做到响应式数据的, 文章名字叫vue源码之响应式数据, 最后分析到, 数据变化后会调用Watcher的update()方法. 那么时隔三月让我们继续看看update()做了什么. (这三个月用react-native做了个项目, 也无心总结了, 因为好像太简单了).

本文叙事方式为树藤摸瓜, 顺着看源码的逻辑走一遍, 查看的vue的版本为2.5.2. 我fork了一份源码用来记录注释.

目的

明确调查方向才能直至目标, 先说一下目标行为: 数据变化以后执行了什么方法来更新视图的. 那么准备开始以这个方向为目标从vue源码的入口开始找答案.

从之前的结论开始

先来复习一下之前的结论:

• vue构造的时候会在data(和一些别的字段)上建立Observer对象, getter和setter被做了拦截, getter触发依赖收集, setter触发notify.
• 另一个对象是Watcher, 注册watch的时候会调用一次watch的对象, 这样触发了watch对象的getter, 把依赖收集到当前Watcher的deps里, 当任何dep的setter被触发就会notify当前Watcher来调用Watcher的update()方法.

那么这里就从注册渲染相关的Watcher开始.

找到了文件在src/core/instance/lifecycle.js中.

new Watcher(vm, updateComponent, noop, null, true /* isRenderWatcher */)

mountComponent

渲染相关的Watcher是在mountComponent()这个方法中调用的, 那么我们搜一下这个方法是在哪里调用的. 只有2处, 分别是src/platforms/web/runtime/index.js和src/platforms/weex/runtime/index.js, 以web为例:

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

原来如此, 是$mount()方法调用了mountComponent(), (或者在vue构造时指定el字段也会自动调用$mount()方法), 因为web和weex(什么是weex?之前别的文章介绍过)渲染的标的物不同, 所以在发布的时候应该引入了不同的文件最后发不成不同的dist(这个问题留给之后来研究vue的整个流程).

下面是mountComponent方法:

export function mountComponent (
  vm: Component,
  el: ?Element,
  hydrating?: boolean
): Component {
  vm.$el = el // 放一份el到自己的属性里
  if (!vm.$options.render) { // render应该经过处理了, 因为我们经常都是用template或者vue文件
    // 判断是否存在render函数, 如果没有就把render函数写成空VNode来避免红错, 并报出黄错
    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
        )
      }
    }
  }
  callHook(vm, 'beforeMount')

  let updateComponent
  /* istanbul ignore if */
  if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && config.performance && mark) {
    // 不看这里的代码了, 直接看else里的, 行为是一样的
    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 {
    updateComponent = () => {
      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
  // 注册一个Watcher
  new Watcher(vm, updateComponent, noop, null, 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
}

这段代码其实只做了3件事:

• 调用beforeMount钩子
• 建立Watcher
• 调用mounted钩子

(哈哈哈)那么其实核心就是建立Watcher了.

看一下Watcher的参数: vm是this, updateComponent是一个函数, noop是空, null是空, true代表是RenderWatcher.

在Watcher里看了isRenderWatcher:

if (isRenderWatcher) {
      vm._watcher = this
    }

是的, 只是复制了一份用来在watcher第一次patch的时候判断一些东西(从注释里看的, 我现在还不知道是干嘛的).

那么只有一个问题没解决就是updateComponent是个什么东西.

updateComponent

在Watcher的构造函数的第二个参数传了function, 那么这个函数就成了watcher的getter. 聪明的你应该已经猜到, 在这个updateComponent里一定调用了视图中所有的数据的getter, 才能在watcher中建立依赖从而让视图响应数据的变化.

updateComponent = () => {
      vm._update(vm._render(), hydrating)
    }

那么就去找vm._update()和vm._render().

在src/core/instance/render.js找到了._render()方法.

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

    // 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.$vnode = _parentVnode
    // render self
    let vnode
    try {
      vnode = render.call(vm._renderProxy, vm.$createElement)
    } catch (e) {
      // catch其实不需要看了, 都是做异常处理, _vnode是在vm._update的时候保存的, 也就是上次的状态或是null(init的时候给的)
      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
  }
}

这个方法做了:

• 根据当前vm的render方法来生成VNode. (render方法可能是根据template或vue文件编译而来, 所以推论直接写render方法效率最高)
• 如果render方法有问题, 那么首先调用renderError方法, 再不行就读取上次的vnode或是null.
• 如果有父节点就放到自己的.parent属性里.
• 最后返回VNode

所以核心是这句:

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

其中的render(), vm._renderProxy, vm.$createElement都不知道是什么.

先看vm._renderProxy: 是initMixin()的时候设置的, 在生产环境返回vm, 开发环境返回代理, 那么我们认为他是一个可以debug的vm(就是vm), 细节之后再看.

vm.$createElement的代码在vdom文件夹下, 看了下是一个方法, 返回值一个VNode.

render有点复杂, 能不能以后研究, 总之就是把template或者vue单文件和mount目标parse成render函数.

小总结: vm._render()的返回值是VNode, 根据当前vm的render函数

接下来看vm._update()

Vue.prototype._update = function (vnode: VNode, hydrating?: boolean) {
    const vm: Component = this
    if (vm._isMounted) {
      callHook(vm, 'beforeUpdate')
    }
    // 记录update之前的状态
    const prevEl = vm.$el
    const prevVnode = vm._vnode
    const prevActiveInstance = activeInstance
    activeInstance = vm
    vm._vnode = vnode
    // Vue.prototype.__patch__ is injected in entry points
    // based on the rendering backend used.
    if (!prevVnode) { // 初次加载, 只有_update方法更新vm._vnode, 初始化是null
      // initial render
      vm.$el = vm.__patch__( // patch创建新dom
        vm.$el, vnode, hydrating, false /* removeOnly */,
        vm.$options._parentElm,
        vm.$options._refElm
      )
      // no need for the ref nodes after initial patch
      // this prevents keeping a detached DOM tree in memory (#5851)
      vm.$options._parentElm = vm.$options._refElm = null
    } else {
      // updates
      vm.$el = vm.__patch__(prevVnode, vnode) // patch更新dom
    }
    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.
  }

我们关心的部分其实就是__patch()的部分, __patch()做了对dom的操作, 在_update()里判断了是否是初次调用, 如果是的话创建新dom, 不是的话传入新旧node进行比较再操作.

vue的入口文件

现在render()方法和__patch__()方法都不在core文件夹中被定义, 那么现在来一起看看我们最终引用的vue对象的整体.

以webpack的vue项目为例, 用的是vue.esm.js, package.json的main字段不是他, 于是看build命令:

node scripts/build.js

是用rollup把配置中的所有字段都对应地编译, 配置如下:

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
  },
    ... // 以下省略, 还有很多...
}

我们找的文件vue.esm.js的入口文件找到啦, 是web/entry-runtime-with-compiler.js.

而在web/entry-runtime-with-compiler.js中, 又从./runtime/index引入了Vue, 最后才从core/index中引入Vue.

所以Vue的平台无关的内容放在core中, 最后打成dist的时候根据不同的发布平台(web, weex), 发布模式(browser, es-module)来给核心Vue对象挂载更多的方法和属性, 那么我们现在来看看web/es-module这条路添加了些什么~

从runtime/index开始:

// runtime/index.js 部分代码
// 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)
}

挂载了一些常量和平台专属directive和component. 我们关心的__patch__()方法是在这里被挂上的, $mount()方法也是这个时候挂上的, 正是调用了mountComponent().

然后看web/entry-runtime-with-compiler.js:

// web/entry-runtime-with-compiler.js 部分代码
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) { // 如果没有render方法就尝试把别的字段编译成render方法
    let template = options.template
    if (template) { // 尝试template字段, 没有的话就获取el字段并编译成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')
      }

      // 把template编译成render函数

      const { render, staticRenderFns } = compileToFunctions(template, {
        shouldDecodeNewlines, // 检测浏览器的行为, 是否会把一些东西url-encode
        shouldDecodeNewlinesForHref,
        delimiters: options.delimiters, // 默认是双花括号 '{{' '}}', 用来编译模板的
        comments: options.comments // 默认是false, 如果true就不丢弃注释
      }, this)
      options.render = render
      options.staticRenderFns = staticRenderFns

      /* istanbul ignore if */
      if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && config.performance && mark) {
        mark('compile end')
        measure(`vue ${this._name} compile`, 'compile', 'compile end')
      }
    }
    // 如果所有if都没走到, 那么就没有render方法, 异常将在$mount的时候抛出. 这里没有做处理
  }
  return mount.call(this, el, hydrating)
}

注释都贴在上面的代码里了, 在这个文件里在$mount()方法里插入render()方法的注册, 总结为:

• 如果有render()函数, 就用render()函数.
• 如果没有, 就用template属性编译成render()函数.
• 如果没有template属性, 就用找el属性所指的dom, 并把他编译成template.
• 最后用template(原来的template或是el编译成的)编译出render()函数.
• 如果是三无产品(render(), template, el都没有). 那么什么都不做, 这个Vue实例就没有render()函数, 但没有报错, 因为在mountComponent()的时候会报错.

结论

• vue的视图渲染是一种特殊的Watcher, watch的内容是一个函数, 函数运行的过程调用了render函数, render又是由template或者el的dom编译成的(template中含有一些被observe的数据). 所以template中被observe的数据有变化触发Watcher的update()方法就会重新渲染视图.
• Vue的平台无关的内容在core中, 最后打成dist的时候根据不同的发布平台(web, weex), 发布模式(browser, es-module)来给核心Vue对象挂载更多的方法和属性(代码在platforms中). render()和__patch__()是在platforms里挂上的.

遗留

• template编译成render的实现
• __patch__和VNode的分析

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