vue 如何生成一个dom元素_揭秘Vue从Virtual DOM生成真实DOM的过程

一、Virtual DOM简介

真实DOM

从上图可以看出，真实的DOM元素是非常庞大，这是因为浏览器的标准把DOM设计的非常复杂(一个DOM对象包含了许多属性，如上图所示)。当我们频繁地去做DOM更新，相应就会产生性能问题。

虚拟Virtual DOM

为了解决频繁操作DOM的性能问题，Virtual DOM就孕育而生了。虚拟的Virtual DOM就是用一个原生JS对象去描述一个DOM节点。因而它比创建一个真实DOM的代价要小很多。

二、Virtual DOM生到真实DOM的过程(Vue)

1、定义VNode

在Vue中，VNode是调用render function生成的虚拟节点(Virtual DOM)，它是JavaScript对象，使用了对象属性来描述节点。实际上是一层对真实DOM的封装。Virtual DOM性能好，得益于js的执行速度。将真实的创建节点、删除节点、修改节点等一系列复杂的DOM操作全部交给Virtual DOM实现。这样相对于使用js innerHTML粗暴地重排重绘页面性能大大提高。

VNode对象的属性

我们来看下Vue.js 2.x版本的源码，关于VNode的定义，VNode对象定义如下属性：

在src/core/vdom/vnode.js文件

export default class VNode {

tag: string | void;

data: VNodeData | void;

children: ?Array;

text: string | void;

elm: Node | void;

ns: string | void;

context: Component | void;

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

devtoolsMeta: ?Object; // used to store functional render context for devtools

fnScopeId: ?string; // functional scope id support

constructor (

tag?: string,

data?: VNodeData,

children?: ?Array,

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

}

}

一个VNode对象包含以下属性：

tag：当前节点的标签名

data：当前节点的数据对象，具体包含哪些字段可以参考Vue源码 types/vnode.d.ts 中对VNodeData的定义

children：数组类型，当前节点的子节点

text：当前节点的文本

elm：当前虚拟节点对应的真实

ns：当前节点的namespace命名空间

context：当前节点的编译作用域

key：节点的key属性，用于作为节点的标识，有利于patch的优化

componentOptions：创建组件实例会用到的选项信息

componentInstance：当期节点对应的组件实例

parent：当前节点的父节点

raw：判断是否为HTML或普通文本，innerHTML的时候为true，innerText的时候为false

isStatic：静态节点的标识

isRootInsert：是否作为根节点插入，被包裹的节点，该属性的值为false

isComment：当前节点是否是注释节点

isCloned：当前节点是否为克隆节点

isOnce：是否有v-once指令

…

VNode分类

EmptyNode：没有内容的注释节点

TextVNode：文本节点

ElementVNode：普通元素节点

ComponentVNode：组件节点

CloneVNode：克隆节点，可以是以上任意类型的节点，唯一区别在于isCloned属性为true

…

2、createELement

src/core/vdom/create-element.js文件

const SIMPLE_NORMALIZE = 1

const ALWAYS_NORMALIZE = 2

// wrapper function for providing a more flexible interface

// without getting yelled at by flow

export function createElement (

context: Component,

tag: any,

data: any,

children: any,

normalizationType: any,

alwaysNormalize: boolean

): VNode | Array {

// 兼容不传data的情况

if (Array.isArray(data) || isPrimitive(data)) {

normalizationType = children

children = data

data = undefined

}

if (isTrue(alwaysNormalize)) {

normalizationType = ALWAYS_NORMALIZE

}

// 调用_createElement创建虚拟节点

return _createElement(context, tag, data, children, normalizationType)

}

export function _createElement (

context: Component,

tag?: string | Class | Function | Object,

data?: VNodeData,

children?: any,

normalizationType?: number

): VNode | Array {

// 判断是否是__ob__响应式数据，不允许VNode是响应式data

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() // 返回一个注释节点

}

// object syntax in v-bind

if (isDef(data) && isDef(data.is)) {

tag = data.is

}

// 当组件的is属性被设置为falsy的值

// 创建一个没有内容的注释节点

if (!tag) {

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normalizationType的值，选择不同的处理方法

if (normalizationType === ALWAYS_NORMALIZE) {

children = normalizeChildren(children)// 对多层嵌套的children处理，返回一维数组

} else if (normalizationType === SIMPLE_NORMALIZE) {

children = simpleNormalizeChildren(children)// 对只有一级children做处理，返回一维数组

}

let vnode, ns

// 判断tag是否是字符串类型

if (typeof tag === 'string') {

let Ctor

// 配置标签名的命名空间

ns = (context.$vnode && context.$vnode.ns) || config.getTagNamespace(tag)

// 判断tag是否是HTML的保留标签

if (config.isReservedTag(tag)) {

// 是保留标签，创建保留标签的VNode

vnode = new VNode(

config.parsePlatformTagName(tag), data, children,

undefined, undefined, context

)

// 判断tag是否是component组件

} else if ((!data || !data.pre) && isDef(Ctor = resolveAsset(context.$options, 'components', tag))) {

// 是组件标签，创建一个componentVNode

vnode = createComponent(Ctor, data, context, children, tag)

} else {

// 兜底方案，创建一个空的注释节点

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逻辑梳理成如下的流程图：

createElement阶段是将所有children转换成一位数组，方便后续操作。

3、update

Vue的_update是一个私有方法，它被调用的有2个时机，一个是首次渲染，一个是数据更新。我们来看下首次渲染，调用了updateComponent方法，代码如下：

在src/core/instance/lifecycle.js文件

updateComponent = () => {

vm._update(vm._render(), hydrating)

}

Vue.prototype._update = function (vnode: VNode, hydrating?: boolean) {

const vm: Component = this

const prevEl = vm.$el

const prevVnode = vm._vnode

const restoreActiveInstance = setActiveInstance(vm)

vm._vnode = vnode

// Vue.prototype.__patch__ is injected in entry points

// based on the rendering backend used.

// 如果需要diff的prevVnode不存在，那么就用新的vnode创建一个真实dom节点

if (!prevVnode) {

// initial render

// $el参数为真实的dom节点

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

} else {

// updates

// prevVnode存在，传入prevVnode和vnode进行diff，完成真实dom的更新工作

vm.$el = vm.__patch__(prevVnode, vnode)

}

restoreActiveInstance()

// 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.

}

从上面源码看，_update方法调用了一个核心方法__patch__，这可以说是整个Virtual DOM构建真实DOM最核心的方法。其主要完成了新的虚拟节点和旧的虚拟节点的diff过程，经过patch过程之后生成真实的DOM节点并完成视图更新的工作。

4、Patch

__patch__方法是将新老VNode节点进行对比，然后将根据两者的比较结果进行最小单位地修改视图。patch的核心在于diff算法，这套算法可以高效地比较VNode的变更。

diff算法

我们先大致了解下diff算法，这一算法是通过同层的树节点进行比较而非对树的逐层搜索遍历，所以时间复杂度只有O(n)，性能相当高效。

上面2张图代表旧的VNode和新的VNode使用diff算法比较的过程，它们只是在同层比较得到变化(第二张图中相同颜色方块代表互相进行比较的VNode节点)，然后修改变化后的视图，修改单位较小，所以十分高效。

我们再来看下patch的源码：

src/core/vdom/patch.js文件

return function patch (oldVnode, vnode, hydrating, removeOnly) {

// vnode不存在则直接调用销毁钩子

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

// oldVnode未定义的时候，其实也就是root节点，创建一个新的的节点

isInitialPatch = true

createElm(vnode, insertedVnodeQueue)

} else {

const isRealElement = isDef(oldVnode.nodeType)

if (!isRealElement && sameVnode(oldVnode, vnode)) {

// patch existing root node

// 是同一个节点的时候，直接修改现有的节点

patchVnode(oldVnode, vnode, insertedVnodeQueue, null, null, 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)) {

// 当旧的VNode是服务端渲染的元素，hydrating标记为true

oldVnode.removeAttribute(SSR_ATTR)

hydrating = true

}

if (isTrue(hydrating)) {

// 需要合并到真实DOM上

if (hydrate(oldVnode, vnode, insertedVnodeQueue)) {

// 调用insert钩子

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 ' +

'

, or missing

. Bailing hydration and performing ' +

'full client-side render.'

)

}

}

// either not server-rendered, or hydration failed.

// create an empty node and replace it

// 如果不是服务器端渲染或是合并到真实DOM失败，创建一个空节点

oldVnode = emptyNodeAt(oldVnode)

}

// replacing existing element

const oldElm = oldVnode.elm

const parentElm = nodeOps.parentNode(oldElm)

// create new node

// 虚拟节点创建真实的 DOM 并插入到它的父节点中

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)) {

// 组件根节点被替换，遍历更新父节点element

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)) {

// 移除老节点

removeVnodes(parentElm, [oldVnode], 0, 0)

} else if (isDef(oldVnode.tag)) {

// 调用destroy钩子

invokeDestroyHook(oldVnode)

}

}

}

// 调用insert钩子

invokeInsertHook(vnode, insertedVnodeQueue, isInitialPatch)

return vnode.elm

}

从patch代码中不难发现，当oldVnode和vnode在sameVnode同一个节点的情况才会调用patchVnode，否则就会创建新的DOM，移除旧的DOM。

patchVnode的规则是这样的:

1)如果oldVnode和vnode完全一致，那么不需要做任何事情。

2)如果oldVnode和vnode都是静态节点，且具有相同的key，当vnode是克隆节点或是v-once指令控制的节点时，只需要把oldVnode.elm和oldVnode.child都复制到vnode上，也不用再有其他操作。

3)新老节点均有children子节点，则对子节点进行diff操作，调用updateChildren，这个updateChildren也是diff的核心。

4)当老节点没有子节点而新节点存在子节点，先清空老节点DOM的文本内容，然后为当前DOM节点加入子节点。

5)当新节点没有子节点而老节点有子节点的时候，直接移除该DOM节点的所有子节点。

6)当新老节点都无子节点的时候，只是文本的替换。

我们来看下diff的核心，updateChildren函数，源码如下：

function updateChildren (parentElm, oldCh, newCh, insertedVnodeQueue, removeOnly) {

let oldStartIdx = 0

let newStartIdx = 0

let oldEndIdx = oldCh.length - 1

let oldStartVnode = oldCh[0]

let oldEndVnode = oldCh[oldEndIdx]

let newEndIdx = newCh.length - 1

let newStartVnode = newCh[0]

let newEndVnode = newCh[newEndIdx]

let oldKeyToIdx, idxInOld, vnodeToMove, refElm

// removeOnly is a special flag used only by

// to ensure removed elements stay in correct relative positions

// during leaving transitions

const canMove = !removeOnly

if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {

checkDuplicateKeys(newCh)

}

while (oldStartIdx <= oldEndIdx && newStartIdx <= newEndIdx) {

if (isUndef(oldStartVnode)) {

oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx] // Vnode has been moved left

} else if (isUndef(oldEndVnode)) {

oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx]

} else if (sameVnode(oldStartVnode, newStartVnode)) {

// 如果oldStartVnode和newStartVnode是同一个VNode，递归调用patchVnode

patchVnode(oldStartVnode, newStartVnode, insertedVnodeQueue, newCh, newStartIdx)

oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx]// oldStartIdx向右移动

newStartVnode = newCh[++newStartIdx]// newStartIdx向右移动

} else if (sameVnode(oldEndVnode, newEndVnode)) {

// 如果oldEndVnode，newEndVnode是同一个VNode，递归调用patchVnode

patchVnode(oldEndVnode, newEndVnode, insertedVnodeQueue, newCh, newEndIdx)

oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx]// oldEndIdx向左移动

newEndVnode = newCh[--newEndIdx]// newEndIdx向左移动

} else if (sameVnode(oldStartVnode, newEndVnode)) { // Vnode moved right

// 如果oldStartVnode和newEndVnode是同一个VNode，递归调用patchVnode

patchVnode(oldStartVnode, newEndVnode, insertedVnodeQueue, newCh, newEndIdx)

canMove && nodeOps.insertBefore(parentElm, oldStartVnode.elm, nodeOps.nextSibling(oldEndVnode.elm))

oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx]// oldStartIdx向右移动

newEndVnode = newCh[--newEndIdx]// newEndIdx向左移动

} else if (sameVnode(oldEndVnode, newStartVnode)) { // Vnode moved left

// 如果oldEndVnode和newStartVnode是同一个VNode，递归调用patchVnode

patchVnode(oldEndVnode, newStartVnode, insertedVnodeQueue, newCh, newStartIdx)

canMove && nodeOps.insertBefore(parentElm, oldEndVnode.elm, oldStartVnode.elm)

oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx]// oldEndIdx向右移动

newStartVnode = newCh[++newStartIdx]// newStartIdx向左移动

} else {

/*

生成一个key与旧VNode的key对应的哈希表(只有第一次进来undefined的时候会生成，也为后面检测重复的key值做铺垫)

比如childre是这样的 [{xx: xx, key: 'key0'}, {xx: xx, key: 'key1'}, {xx: xx, key: 'key2'}] beginIdx = 0 endIdx = 2

结果生成{key0: 0, key1: 1, key2: 2}

*/

if (isUndef(oldKeyToIdx)) oldKeyToIdx = createKeyToOldIdx(oldCh, oldStartIdx, oldEndIdx)

/*如果newStartVnode新的VNode节点存在key并且这个key在oldVnode中能找到则返回这个节点的idxInOld(即第几个节点，下标)*/

idxInOld = isDef(newStartVnode.key)

? oldKeyToIdx[newStartVnode.key]

: findIdxInOld(newStartVnode, oldCh, oldStartIdx, oldEndIdx)

if (isUndef(idxInOld)) { // New element

/*newStartVnode没有key或者是该key没有在老节点中找到则创建一个新的节点*/

createElm(newStartVnode, insertedVnodeQueue, parentElm, oldStartVnode.elm, false, newCh, newStartIdx)

} else {

/*获取同key的老节点*/

vnodeToMove = oldCh[idxInOld]

if (sameVnode(vnodeToMove, newStartVnode)) {

/*如果新VNode与得到的有相同key的节点是同一个VNode则进行patchVnode*/

patchVnode(vnodeToMove, newStartVnode, insertedVnodeQueue, newCh, newStartIdx)

oldCh[idxInOld] = undefined

canMove && nodeOps.insertBefore(parentElm, vnodeToMove.elm, oldStartVnode.elm)

} else {

// same key but different element. treat as new element

/*当新的VNode与找到的同样key的VNode不是sameVNode的时候(比如说tag不一样或者是有不一样type的input标签)，创建一个新的节点*/

createElm(newStartVnode, insertedVnodeQueue, parentElm, oldStartVnode.elm, false, newCh, newStartIdx)

}

}

newStartVnode = newCh[++newStartIdx]

}

}

if (oldStartIdx > oldEndIdx) {

/*全部比较完成以后，发现oldStartIdx > oldEndIdx的话，说明老节点已经遍历完了，新节点比老节点多，所以这时候多出来的新节点需要一个一个创建出来加入到真实DOM中*/

refElm = isUndef(newCh[newEndIdx + 1]) ? null : newCh[newEndIdx + 1].elm

addVnodes(parentElm, refElm, newCh, newStartIdx, newEndIdx, insertedVnodeQueue)

} else if (newStartIdx > newEndIdx) {

/*如果全部比较完成以后发现newStartIdx > newEndIdx，则说明新节点已经遍历完了，老节点多余新节点，这个时候需要将多余的老节点从真实DOM中移除*/

removeVnodes(parentElm, oldCh, oldStartIdx, oldEndIdx)

}

}

看完updateChildren源码，对于其算法思想还是有点模糊，那我们通过图来捋捋思路：

首先，在新老两个VNode节点的左右头尾两侧都有一个变量标记，在遍历过程中这几个变量都会向中间靠拢。当oldStartIdx > oldEndIdx或者newStartIdx > newEndIdx时结束循环。

索引与VNode节点的对应关系：

oldStartIdx => oldStartVnode

oldEndIdx => oldEndVnode

newStartIdx => newStartVnode

newEndIdx => newEndVnode

在遍历中，如果存在key，并且满足sameVnode，会将该DOM节点进行复用，否则则会创建一个新的DOM节点。将oldStartVnode、oldEndVnode与newStartVnode、newEndVnode两两比较一共有2*2=4种比较方法。

当新老VNode节点的start或者end满足sameVnode时，也就是sameVnode(oldStartVnode, newStartVnode)或者sameVnode(oldEndVnode, newEndVnode)，直接将该VNode节点进行patchVnode即可。

如果oldStartIdx与newEndIdx满足sameVnode，即sameVnode(oldStartVnode, newEndVnode)。这时候说明oldStartVnode已经跑到了oldEndVnode后面去了，进行patchVnode的同时还需要将真实DOM节点移动到oldEndVnode的后面。

如果oldEndIdx与newStartIdx满足sameVnode，即sameVnode(oldEndVnode, newStartVnode)。这说明oldEndVnode跑到了oldStartVnode的前面，进行patchVnode的同时真实的DOM节点移动到了oldStartVnode的前面。

如果以上情况均不符合，则通过createKeyToOldIdx会得到一个oldKeyToIdx，里面存放了一个key为旧的VNode，value为对应index序列的哈希表。从这个哈希表中可以找到是否有与newStartVnode一致key的旧的VNode节点，如果同时满足sameVnode，patchVnode的同时会将这个真实DOM(elmToMove)移动到oldStartVnode对应的真实DOM的前面。

当然也有可能newStartVnode在旧的VNode节点找不到一致的key，或者是即便key相同却不是sameVnode，这个时候会调用createElm创建一个新的DOM节点。

到这里循环已经结束了，那么剩下我们还需要处理多余或者不够的真实DOM节点。

当结束时oldStartIdx > oldEndIdx，这个时候老的VNode节点已经遍历完了，但是新的节点还没有。说明了新的VNode节点实际上比老的VNode节点多，也就是比真实DOM多，需要将剩下的(也就是新增的)VNode节点插入到真实DOM节点中去，此时调用addVnodes(批量调用createElm的接口将这些节点加入到真实DOM中去)。

同理，当newStartIdx > newEndIdx时，新的VNode节点已经遍历完了，但是老的节点还有剩余，说明真实DOM节点多余了，需要从文档中删除，这时候调用removeVnodes将这些多余的真实DOM删除。

小结

Virtual DOM经历了createElement生成VNode、update视图更新、patch比较新旧虚拟节点并创建DOM元素这几个关键步骤才生成了真实的DOM。其中patch函数在比较新旧VNode，采用了diff算法，其算法思想源于snabbdom，有兴趣可以进一步研究snabbdom源码学习~~