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Vue 3.0 进阶之应用挂载的过程之一

2024-12-03 10:27

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本文转载自微信公众号「全栈修仙之路」，作者阿宝哥。转载本文请联系全栈修仙之路公众号。

本文是 Vue 3.0 进阶系列的第八篇文章，在这篇文章中，阿宝哥将带大家一起探索 Vue 3 中应用挂载的过程。在开始介绍应用挂载的过程之前，我们先来简单回顾一下第七篇介绍的应用创建的过程：

一、应用挂载

在创建完 app 对象之后，就会调用 app.mount 方法执行应用挂载操作：

"app">

虽然 app.mount 方法用起来很简单，但它内部涉及的处理逻辑还是蛮复杂的。这里阿宝哥利用 Chrome 开发者工具的 Performance 标签栏，记录了应用挂载的主要过程：

接下来，阿宝哥就会以前面的示例为例，来详细分析一下应用挂载过程中涉及的主要函数。

1.1 app.mount

app.mount 被定义在 runtime-dom/src/index.ts 文件中，具体实现如下所示：

// packages/runtime-dom/src/index.ts 
app.mount = (containerOrSelector: Element | ShadowRoot | string): any => { 
  const container = normalizeContainer(containerOrSelector) // ① 同时支持字符串和DOM对象 
  if (!container) return 
  const component = app._component 
  // 若根组件非函数对象且未设置render和template属性，则使用容器的innerHTML作为模板的内容 
  if (!isFunction(component) && !component.render && !component.template) { // ② 
    component.template = container.innerHTML 
  } 
  container.innerHTML = ''  // 在挂载前清空容器内容 
  const proxy = mount(container, false, container instanceof SVGElement) // ③ 
  if (container instanceof Element) { 
    container.removeAttribute('v-cloak') // 避免在网络不好或加载数据过大的情况下，页面渲染的过程中会出现Mustache标签 
    container.setAttribute('data-v-app', '') 
  } 
  return proxy 
}

在 app.mount 方法内部主要分为以下 3 个流程：

规范化容器，normalizeContainer 函数参数 container 的类型是一个联合类型：Element | ShadowRoot | string，如果传入参数是字符串类型的话，会通过 document.querySelector API 来获取选择器对应的 DOM 元素。而对于其他类型的话，会直接返回传入的参数。
设置根组件的 template 属性，当根组件不是函数组件且根组件配置对象上没有 render 和 template 属性，则会使用容器元素上 innerHTML 的值作为根组件 template 属性的属性值。
调用 mount 方法执行真正的挂载操作。

1.2 mount

对于 app.mount 方法来说，最核心的流程是 mount 方法，所以下一步我们就来分析 mount 方法。

// packages/runtime-core/src/apiCreateApp.ts 
export function createAppAPI( 
  render: RootRenderFunction, 
  hydrate?: RootHydrateFunction 
): CreateAppFunction { 
  return function createApp(rootComponent, rootProps = null) { 
    const app: App = (context.app = { 
      _container: null, 
      _context: context, 
     // 省略部分代码 
       
      mount( 
        rootContainer: HostElement, 
        isHydrate?: boolean, 
        isSVG?: boolean 
      ): any { 
        if (!isMounted) { 
          const vnode = createVNode( // ① 创建根组件对应的VNode对象 
            rootComponent as ConcreteComponent, 
            rootProps 
          ) 
          vnode.appContext = context // ② 设置VNode对象上的应用上下文属性 
     // 省略部分代码 
          if (isHydrate && hydrate) { 
            hydrate(vnode as VNode, rootContainer as any) 
          } else {  
            render(vnode, rootContainer, isSVG) // ③ 执行渲染操作 
          } 
          isMounted = true 
          app._container = rootContainer 
          ;(rootContainer as any).__vue_app__ = app 
          return vnode.component!.proxy 
        } 
      }, 
    }) 
 
    return app 
  } 
}

1.3 render

观察以上的 mount 函数可知，在 mount 方法内部会调用继续调用 render 函数执行渲染操作，该函数的具体实现如下：

const render: RootRenderFunction = (vnode, container) => { 
  if (vnode == null) { 
    if (container._vnode) { 
      unmount(container._vnode, null, null, true) 
    } 
  } else { 
      patch(container._vnode || null, vnode, container) 
  } 
  flushPostFlushCbs() 
  container._vnode = vnode 
}

对于首次渲染来说，此时的 vnode 不为 null(基于根组件创建的 VNode 对象)，所以会执行 else 分支的流程，即调用 patch 函数。

1.4 patch

patch 函数被定义在 runtime-core/src/renderer.ts 文件中，该函数的签名如下所示：

// packages/runtime-core/src/renderer.ts 
const patch: PatchFn = ( 
    n1, // old VNode 
    n2, // new VNode 
    container, 
    anchor = null, 
    parentComponent = null, 
    parentSuspense = null, 
    isSVG = false, 
    slotScopeIds = null, 
    optimized = false 
) => { //...}

在 patch 函数内部，会根据 VNode 对象的类型执行不同的处理逻辑：

在上图中，我们看到了 Text、Comment 、Static 和 Fragment 这些类型，它们的定义如下：

// packages/runtime-core/src/vnode.ts 
export const Text = Symbol(__DEV__ ? 'Text' : undefined) 
export const Comment = Symbol(__DEV__ ? 'Comment' : undefined) 
export const Static = Symbol(__DEV__ ? 'Static' : undefined) 
export const Fragment = (Symbol(__DEV__ ? 'Fragment' : undefined) as any) as { 
  __isFragment: true 
  new (): { 
    $props: VNodeProps 
  } 
}

除了上述的类型之外，在 default 分支，我们还看到了 ShapeFlags，该对象是一个枚举：

// packages/shared/src/shapeFlags.ts 
export const enum ShapeFlags { 
  ELEMENT = 1, 
  FUNCTIONAL_COMPONENT = 1 << 1, 
  STATEFUL_COMPONENT = 1 << 2, 
  TEXT_CHILDREN = 1 << 3, 
  ARRAY_CHILDREN = 1 << 4, 
  SLOTS_CHILDREN = 1 << 5, 
  TELEPORT = 1 << 6, 
  SUSPENSE = 1 << 7, 
  COMPONENT_SHOULD_KEEP_ALIVE = 1 << 8, 
  COMPONENT_KEPT_ALIVE = 1 << 9, 
  COMPONENT = ShapeFlags.STATEFUL_COMPONENT | ShapeFlags.FUNCTIONAL_COMPONENT 
}

那么 ShapeFlags 标志是什么时候设置的呢?其实在创建 VNode 对象时，就会设置该对象的 shapeFlag 属性，对应的判断规则如下所示：

// packages/runtime-core/src/vnode.ts 
function _createVNode( 
  type: VNodeTypes | ClassComponent | typeof NULL_DYNAMIC_COMPONENT, 
  props: (Data & VNodeProps) | null = null, 
  children: unknown = null, 
  patchFlag: number = 0, 
  dynamicProps: string[] | null = null, 
  isBlockNode = false 
): VNode { 
  // 省略大部分方法 
  const shapeFlag = isString(type)// 字符串类型 
    ? ShapeFlags.ELEMENT 
    : __FEATURE_SUSPENSE__ && isSuspense(type) // SUSPENSE类型 
      ? ShapeFlags.SUSPENSE 
      : isTeleport(type) // TELEPORT类型 
        ? ShapeFlags.TELEPORT 
        : isObject(type) // 对象类型 
          ? ShapeFlags.STATEFUL_COMPONENT 
          : isFunction(type) // 函数类型 
            ? ShapeFlags.FUNCTIONAL_COMPONENT 
            : 0 
 
  const vnode: VNode = { 
    __v_isVNode: true, 
    [ReactiveFlags.SKIP]: true, 
  // 省略大部分属性 
    shapeFlag, 
    appContext: null 
  } 
  normalizeChildren(vnode, children) 
  return vnode 
}

1.5 processComponent

由以上代码可知，对于我们示例来说，根组件对应的 VNode 对象上 shapeFlag 的值为 ShapeFlags.STATEFUL_COMPONENT。因此，在执行 patch 方法时，将会调用 processComponent 函数：

// packages/runtime-core/src/renderer.ts   
const processComponent = ( 
  n1: VNode | null,  
  n2: VNode, 
  container: RendererElement, 
  anchor: RendererNode | null, 
  parentComponent: ComponentInternalInstance | null, 
  parentSuspense: SuspenseBoundary | null, 
  isSVG: boolean, optimized: boolean 
  ) => { 
    if (n1 == null) { // 首次渲染 
      if (n2.shapeFlag & ShapeFlags.COMPONENT_KEPT_ALIVE) { 
        // 处理keep-alive组件 
      } else { 
        mountComponent( 
          n2, container, anchor, 
          parentComponent, parentSuspense, 
          isSVG, optimized 
        ) 
      } 
    } else { // 更新操作 
      updateComponent(n1, n2, optimized) 
    } 
}

1.6 mountComponent

对于首次渲染的场景，n1 的值为 null，我们的组件又不是 keep-alive 组件，所以会调用 mountComponent 函数挂载组件：

// packages/runtime-core/src/renderer.ts   
const mountComponent: MountComponentFn = ( 
  initialVNode, container, anchor,  
  parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized 
) => { 
    // 省略部分代码 
    // ① 创建组件实例 
    const instance: ComponentInternalInstance = (initialVNode.component = createComponentInstance( 
      initialVNode, parentComponent, parentSuspense 
    )) 
    // ② 初始化组件实例 
    setupComponent(instance) 
    // ③ 设置渲染副作用函数 
    setupRenderEffect( 
      instance, initialVNode, container, 
      anchor, parentSuspense, isSVG, optimized 
    ) 
}

在 mountComponent 函数内部，主要含有 3 个步骤：

调用 createComponentInstance 函数创建组件实例;
调用 setupComponent 函数初始化组件实例;
调用 setupRenderEffect 函数，设置渲染副作用函数。

1.7 createComponentInstance

下面我们将会逐一分析上述的 3 个步骤：

// packages/runtime-core/src/component.ts 
export function createComponentInstance( 
  vnode: VNode, 
  parent: ComponentInternalInstance | null, 
  suspense: SuspenseBoundary | null 
) { 
  const type = vnode.type as ConcreteComponent 
  // inherit parent app context - or - if root, adopt from root vnode 
  const appContext = 
    (parent ? parent.appContext : vnode.appContext) || emptyAppContext 
 
  const instance: ComponentInternalInstance = { // 创建组件实例 
    uid: uid++, vnode, type, parent, appContext, 
    root: null!, next: null, subTree: null!, update: null!,  
    render: null, proxy: null, exposed: null, withProxy: null, effects: null, 
    provides: parent ? parent.provides : Object.create(appContext.provides), 
    // ...  
  } 
   
  if (__DEV__) { 
    instance.ctx = createRenderContext(instance) 
  } else { 
    instance.ctx = { _: instance } // 设置实例上的上下文属性ctx 
  } 
  instance.root = parent ? parent.root : instance 
  instance.emit = emit.bind(null, instance) // 设置emit属性，用于派发自定义事件 
 
  return instance 
}

调用 createComponentInstance 函数后，会返回一个包含了多种属性的组件实例对象。

1.8 setupComponent

此外，在创建完组件实例后，会调用 setupComponent 函数执行组件初始化操作：

// packages/runtime-core/src/component.ts 
export function setupComponent( 
  instance: ComponentInternalInstance, 
  isSSR = false 
) { 
  isInSSRComponentSetup = isSSR 
  const { props, children } = instance.vnode 
  const isStateful = isStatefulComponent(instance) // 判断是否状态组件 
  initProps(instance, props, isStateful, isSSR) // 初始化props属性 
  initSlots(instance, children) // 初始化slots 
 
  const setupResult = isStateful 
    ? setupStatefulComponent(instance, isSSR) // 初始化有状态组件 
    : undefined 
  isInSSRComponentSetup = false 
  return setupResult 
}

在 setupComponent 函数中，会分别调用 initProps 和 initSlots 函数来初始化组件实例的 props 属性和 slots 属性。之后会通过 isStatefulComponent 函数来判断组件的类型：

// packages/runtime-core/src/component.ts 
export function isStatefulComponent(instance: ComponentInternalInstance) { 
  return instance.vnode.shapeFlag & ShapeFlags.STATEFUL_COMPONENT 
} 
 
// 在createVNode函数内部，会根据组件的type类型设置ShapeFlags标识 
const shapeFlag = isString(type) 
    ? ShapeFlags.ELEMENT 
    : __FEATURE_SUSPENSE__ && isSuspense(type) 
      ? ShapeFlags.SUSPENSE 
      : isTeleport(type) 
        ? ShapeFlags.TELEPORT 
        : isObject(type) // ComponentOptions 类型 
          ? ShapeFlags.STATEFUL_COMPONENT 
          : isFunction(type) // 函数式组件 
            ? ShapeFlags.FUNCTIONAL_COMPONENT 
            : 0

很明显，如果 type 是对象类型，则组件是有状态组件。而如果 type 是函数类型的话，则组件是函数组件。

1.9 setupStatefulComponent

对于有状态组件来说，还会继续调用 setupStatefulComponent 函数来初始化有状态组件：

// packages/runtime-core/src/component.ts 
function setupStatefulComponent( 
  instance: ComponentInternalInstance, 
  isSSR: boolean 
) { 
  const Component = instance.type as ComponentOptions // 组件配置对象 
   
  // 0. create render proxy property access cache 
  instance.accessCache = Object.create(null) 
  // 1. create public instance / render proxy 
  // also mark it raw so it's never observed 
  instance.proxy = new Proxy(instance.ctx, PublicInstanceProxyHandlers) // instance.ctx = { _: instance } 
  // 2. call setup() 
  const { setup } = Component // 组合式API中配置的setup函数 
  if (setup) { 
    // 处理组合式API的setup函数 
  } else { 
    finishComponentSetup(instance, isSSR) 
  } 
}

在 setupStatefulComponent 函数内部，主要也可以分为 3 个步骤：

在组件实例上设置 accessCache 属性，即创建 render proxy 属性的访问缓存;
使用 Proxy API 设置组件实例的 render proxy 属性;
判断组件配置对象上是否设置了 setup 属性，如果当前组件配置对象不包含 setup 属性，则会走 else 分支，即调用 finishComponentSetup 函数。

接下来，我们来重点分析后面 2 个步骤。首先，我们先来分析 instance.proxy 属性。如果你对 Proxy API 不了解的话，可以看一下你不知道的 Proxy 这篇文章。至于 proxy 属性有什么的作用，阿宝哥将在后续的文章中介绍。下面我们来回顾一下 Proxy 构造函数：

const p = new Proxy(target, handler)

Proxy 构造函数支持两个参数：

target：要使用 Proxy 包装的目标对象(可以是任何类型的对象，包括原生数组，函数，甚至另一个代理)。
handler：一个通常以函数作为属性的对象，各属性中的函数分别定义了在执行各种操作时代理 p 的行为。

对于 setupStatefulComponent 函数来说，target 参数指向的是组件实例 ctx 属性，即 { _: instance } 对象。而 handler 参数指向的是 PublicInstanceProxyHandlers 对象，该对象内部包含了 3 种类型的捕捉器：

// vue-next/packages/runtime-core/src/componentPublicInstance.ts 
export const PublicInstanceProxyHandlers: ProxyHandler<any> = { 
  // 属性读取操作的捕捉器。 
  get({ _: instance }: ComponentRenderContext, key: string) { 
    // ... 
  }, 
  // 属性设置操作的捕捉器。 
  set( 
    { _: instance }: ComponentRenderContext, 
    key: string, 
    value: any 
  ): boolean { 
    // ... 
  }, 
  // in 操作符的捕捉器。 
  has( 
    { 
      _: { data, setupState, accessCache, ctx, appContext, propsOptions } 
    }: ComponentRenderContext, 
    key: string 
  ) { 
   // ... 
  } 
}

这里我们只要先知道 PublicInstanceProxyHandlers 对象中，包含了 get、set 和 has 这 3 种类型的捕捉器即可。至于捕捉器的内部处理逻辑，阿宝哥将在 Vue 3.0 进阶之应用挂载的过程下篇中详细介绍。

1.10 finishComponentSetup

在设置好 instance.proxy 属性之后，会判断组件配置对象上是否设置了 setup 属性。对于前面的示例来说，会走 else 分支，即调用 finishComponentSetup 函数，该函数的具体实现如下：

// packages/runtime-core/src/component.ts 
function finishComponentSetup( 
  instance: ComponentInternalInstance, 
  isSSR: boolean 
) { 
  const Component = instance.type as ComponentOptions 
  // template / render function normalization 
  if (__NODE_JS__ && isSSR) { // 服务端渲染的场景 
    if (Component.render) { 
      instance.render = Component.render as InternalRenderFunction 
    } 
  } else if (!instance.render) { // 组件实例中不包含render方法 
    // could be set from setup() 
    if (compile && Component.template && !Component.render) { 
      // 编译组件的模板生成渲染函数 
      Component.render = compile(Component.template, { 
        isCustomElement: instance.appContext.config.isCustomElement, 
        delimiters: Component.delimiters 
      }) 
    } 
    // 把渲染函数添加到instance实例的render属性中 
    instance.render = (Component.render || NOOP) as InternalRenderFunction 
    // for runtime-compiled render functions using `with` blocks, the render 
    // proxy used needs a different `has` handler which is more performant and 
    // also only allows a whitelist of globals to fallthrough. 
    if (instance.render._rc) { 
      instance.withProxy = new Proxy( 
        instance.ctx, 
        RuntimeCompiledPublicInstanceProxyHandlers 
      ) 
    } 
  } 
}

在分析 finishComponentSetup 函数前，我们来回顾一下示例中的代码：

const app = createApp({ 
  data() { 
    return { 
      name: '我是阿宝哥' 
    } 
  }, 
  template: `大家好, {{name}}!
` 
})

对于该示例而言，根组件配置对象并没有设置 render 属性。而且阿宝哥引入的是包含编译器的 vue.global.js 文件，所以会走 else if 分支。即会调用 compile 函数来对模板进行编译。那么编译后会生成什么呢?通过断点，我们可以轻易地看到模板编译后生成的渲染函数：

(function anonymous() { 
const _Vue = Vue 
 
return function render(_ctx, _cache) { 
  with (_ctx) { 
    const { toDisplayString: _toDisplayString, createVNode: _createVNode,  
      openBlock: _openBlock, createBlock: _createBlock } = _Vue 
    return (_openBlock(), _createBlock("div", null, "大家好, " + _toDisplayString(name) + "!", 1)) 
  } 
} 
})