详解Vue.js3.0 组件是如何渲染为DOM的

本文主要是讲述 Vue.js 3.0 中一个组件是如何转变为页面中真实 DOM 节点的。对于任何一个基于 Vue.js 的应用来说，一切的故事都要从应用初始化「根组件（通常会命名为 APP）挂载到 HTML 页面 DOM 节点（根组件容器）上」说起。所以，我们可以从应用的根组件为切入点。

主线思路：聚焦于一个组件是如何转变为 DOM 的。

辅助思路：

• 涉及到源代码的地方，需要明确标记源码所在文件，同时将 TS 简化为 JS 以便于直观理解
• 思路每前进一步要能够得出结论
• 尽量总结归纳出流程图

应用初始化

在 Vue.js 3.0 中，初始化一个应用的方式和 Vue.js 2.x 有差别但是差别不大（本质上都是把 App 组件挂载到 id 为 app 的 DOM 节点上），在 Vue.js 3.0 中用法如下：

import { createApp } from 'vue'
import App from './app'

const app = createApp(App)

app.mount('#app')

 

createApp 简化版源码

// packages/runtime-dom/src/index.ts
// 创建应用
const createApp = ((...args) => {
 // 1. 创建 app 对象
 const app = ensureRenderer().createApp(...args)
 
 const { mount } = app
 // 2. 重写 mount 方法
 app.mount = (containerOrSelector) => {
  // ...
 }
 
 return app
})

createApp 方法中主要做了两件事：

• 创建 app 对象
• 重写 app.mount 方法

接下来会分别看一下这两个过程都做了什么事情。

创建 app 对象

从 ensureRenderer() 着手。在 Vue.js 3.0 中有一个「渲染器」的概念，我们先对渲染器有一个初步的印象：**渲染器可以用于跨平台渲染，是一个包含了平台渲染核心逻辑的 JavaScript 对象。**接下来，我们通过简化版源码来验证这个结论：

// packages/runtime-dom/src/index.ts
// 定义渲染器变量
let renderer

// 创建一个渲染器对象
// 惰性创建渲染器（当用户只依赖响应式包的时候可以通过 tree-shaking 的方式移除核心渲染逻辑相关的代码）
function ensureRenderer() {
 return renderer || (renderer = createRenderer(rendererOptions))
}

// packages/runtime-core/src/renderer.ts
export function createRenderer(options) {
 return baseCreateRenderer(options)
}

// 创建不同平台渲染器的函数，在其内部都会调用 baseCreateRenderer
function baseCreateRenderer(options, createHydrationFns) {
 // 一系列内部函数
 const render = (vnode, container) => {
  // 组件渲染的核心逻辑
 }
 
 // 返回渲染器对象
 return {
  render,
  hydrate,
  createApp: createAppAPI(render, hydrate)
 }
}

可以看出渲染器最终由 baseCreateRenderer 函数生成，是一个包含 render 和createApp 函数的 JS 对象。其中 createApp 函数是由 createAppAPI 函数返回的。那 createApp 接收的参数有哪些呢？为了寻求答案，我们需要看一下 createAppAPI  做了什么事情。

// packages/runtime-core/src/apiCreateApp.ts
// 接收一个渲染器 render 作为参数，接收一个可选参数 hydrate，返回一个用于创建 app 的函数
export function createAppAPI(render, hydrate) {
 // createApp 接收两个参数：根组件对象和根组件的prop
 return function createApp(rootComponent, rootProps = null) {
  const context = createAppContext()
  const app: App = (context.app = {
   _uid: uid++,
   _component: rootComponent,
   _props: rootProps,
   _container: null,
   _context: context,
   version,
   get config() {},
   set config(v) {},
   use(plugin: Plugin, ...options: any[]) {},
   mixin(mixin: ComponentOptions) {},
   component(name: string, component?: Component): any {},
   directive(name: string, directive?: Directive) {},
   mount(rootContainer: HostElement, isHydrate?: boolean): any {
    // 创建根组件的 vnode
    const vnode = createVNode(rootComponent, rootProps)
    // 利用函数参数传入的渲染器渲染 vnode
    render(vnode, rootContainer)
    app._container = rootContainer
    return vnode.component.proxy
   },
   unmount() {},
   provide(key, value) {}
  }
 return app
 }
}

渲染器对象的 createApp 方法接收两个参数：根组件对象和根组件的prop。这和应用初始化 demo 中 createApp(App) 的使用方式是吻合的。还可以看到的是：createApp 返回的 app 对象在最初定义时包含了 _uid 、 use 、 mixin 、 component 、mount 等属性。

此时，我们可以得出结论：在应用层调用的 createApp 方法内部，首先会生成一个渲染器，然后调用渲染器的 createApp 方法创建 app 对象。app 对象中具有一系列我们在日常开发应用时已经很熟悉的属性。

在应用层调用的 createApp 方法内部创建好 app 对象后，接下来便是对 app.mount 方法重写。

重写 app.mount 方法

先看一下简化版的 app.mount  源码：

// packages/runtime-dom/src/index.ts
const { mount } = app
app.mount = (containerOrSelector): any => {
 // 1. 标准化容器（将传入的 DOM 对象或者节点选择器统一为 DOM 对象）
 const container = normalizeContainer(containerOrSelector)
 if (!container) return
 
 const component = app._component
 // 2. 标准化组件（如果根组件不是函数，并且没有 render 函数和 template 模板，则把根组件 innerHTML 作为 template）
 if (!isFunction(component) && !component.render && !component.template) {
  component.template = container.innerHTML
 }

 // 3. 挂载前清空容器的内容
 container.innerHTML = ''
 
 // 4. 执行渲染器创建 app 对象时定义的 mount 方法（在后文中称之为「标准 mount 函数」）来渲染根组件
 const proxy = mount(container)
 
 return proxy
}

浏览器平台 app.mount 方法重写主要做了 4 件事情：

1. 标准化容器
   
2. 标准化组件
   
3. 挂载前清空容器的内容
4. 执行标准 mount 函数渲染组件

此时可能会有人思考一个问题：为什么要重写app.mount 呢？答案是因为 Vue.js 需要支持跨平台渲染。
支持跨平台渲染的思路：不同的平台具有不同的渲染器，不同的渲染器中会调用标准的 baseCreateRenderer 来保证核心（标准）的渲染流程是一致的。

以浏览器端和服务端渲染的代码实现为例：

createApp 流程图

在分别了解了 创建 app 对象和重写 app.mount 过程后，我们来以整体的视角看一下 createApp 函数的实现：

目前为止，只是对应用的初始化有了一个初步的印象，但是还没有涉及到具体的组件渲染过程。可以看到根组件的渲染是在标准 mount 函数中进行的。所以接下来需要去深入了解标准 mount 函数。

标准 mount 函数

简化版源码

// packages/runtime-core/src/apiCreateApp.ts
// createAppAPI 函数内部返回的 createApp 函数中定义了 app 对象，mount 函数是 app 对象的方法之一
mount(rootContainer, isHydrate) {
 // 1. 创建根组件的 vnode
 const vnode = createVNode(rootComponent, rootProps)
 // 2. 利用函数参数传入的渲染器渲染 vnode
 render(vnode, rootContainer)
 
 app._container = rootContainer
 
 return vnode.component.proxy
},

createVNode 方法做了两件事：

1. 基于根组件「创建 vnode」
2. 在根组件容器中「渲染 vnode」

vnode 大致可以理解为 Virtual DOM（虚拟 DOM）概念的一个具体实现，是用普通的 JS 对象来描述 DOM 对象。因为不是真实的 DOM 对象，所以叫做 Virtual DOM。

我们来一起看一下创建 vnode 和渲染 vnode 的具体过程。

创建 vnode：createVNode(rootComponent, rootProps)

简化版源码（已经把分支逻辑拿掉）

// packages/runtime-core/src/vnode.ts
function _createVNode(type, props, children, 
            patchFlag, dynamicProps, isBlockNode = false) {
 // 1. 对 VNodeTypes 或 ClassComponent 类型的 type 进行各种标准化处理：规范化 vnode、规范化 component、规范化 CSS 类和样式
 
 // 2. 将 vnode 类型信息编码为位图
 const shapeFlag = isString(type)
  ? ShapeFlags.ELEMENT
  : __FEATURE_SUSPENSE__ && isSuspense(type)
   ? ShapeFlags.SUSPENSE
   : isTeleport(type)
    ? ShapeFlags.TELEPORT
    : isObject(type)
     ? ShapeFlags.STATEFUL_COMPONENT
     : isFunction(type)
      ? ShapeFlags.FUNCTIONAL_COMPONENT
      : 0

 // 3. 创建 vnode 对象
 const vnode = {
  __v_isVNode: true,
  [ReactiveFlags.SKIP]: true,
  type, // 把函数入参 type 赋值给 vnode 
  props,
  children: null,
  component: null,
  staticCount: 0,
  shapeFlag, // 把 vnode 类型信息赋值给 vnode
  // 还有很多属性
 }

 // 4. 标准化子节点 children
 normalizeChildren(vnode, children)

 return vnode
}

createVNode 做了 4 件事

1. 对 VNodeTypes 或 ClassComponent 类型的 type 进行各种标准化处理
2. 将 vnode 类型信息编码为位图
3. 创建 vnode 对象
4. 标准化子节点 children

细心的同学会发现：在标准 mount 函数中执行 createVNode(rootComponent, rootProps) 时，参数是根组件 rootComponent 和根组件属性 rootProps，但是在 _createVNode 在定义时函数签名的前两个参数确实 type 和 props。rootComponent 与 type 的关系是什么呢？函数名为什么差了一个 _ 呢？

首先函数名的差异，是由于在定义函数时，基于代码运行环境做了一个判断：

export const createVNode = (__DEV__
 ? createVNodeWithArgsTransform
 : _createVNode) as typeof _createVNode

其次，rootComponent 与 type 的关系我们可以从 type 的类型定义中得到答案：

function _createVNode(
 type: VNodeTypes | ClassComponent | typeof NULL_DYNAMIC_COMPONENT,
 props: (Data & VNodeProps) | null = null
): VNode { }

当 createVNode把这 4 件事情做好后，会返回已经创建好 vnode，接下来做的事情是渲染 vnode。

渲染 vnode：render(vnode, rootContainer)

即使不看具体源码实现，我们其实大致可以用一句话总结出渲染 vnode 过程做了什么事情：把 vnode 转化为真实 DOM。

前文我们提过，**渲染器是一个包含了平台渲染核心逻辑的 JavaScript 对象。**渲染 vnode 正是通过调用渲染器的 render 方法做的。

// 返回渲染器对象
return {
 render,
 hydrate,
 createApp: createAppAPI(render, hydrate)
}

我们来看一下 render 函数的定义（简化版源码）：**

// packages/runtime-core/src/renderer.ts
const render = (vnode, container) => {
 if (vnode == null) {
  // 如果 vnode 为 null，但是容器中有 vnode，则销毁组件
  if (container._vnode) {
   unmount(container._vnode, null, null, true)
  }
 } else {
  // 创建或更新组件
  patch(container._vnode || null, vnode, container)
 }

 // packages/runtime-core/src/scheduler.ts
 flushPostFlushCbs()
 
 // 缓存 vnode 节点（标识该 vnode 已经完成渲染）
 container._vnode = vnode
}

抽象来看， render 做的事情是：如果传入的 vnode 为空，则销毁组件，否则就创建或者更新组件。其中有两个关键函数：patch 和 unmount（patch、unmount 和 render 都是在baseCreateRenderer函数内部的方法）。

可以从 patch 着手，看一下是如何将 vnode 转化为 DOM 的。

patch

// packages/runtime-core/src/renderer.ts
const patch = (
 n1,
 n2,
 container,
 anchor = null,
 parentComponent = null,
 parentSuspense = null,
 isSVG = false,
 optimized = false
) => {
 // 1. 如果是更新 vnode 并且新旧 vnode 类型不一致，则销毁旧的 vnode
 if (n1 && !isSameVNodeType(n1, n2)) {
  anchor = getNextHostNode(n1)
  unmount(n1, parentComponent, parentSuspense, true)
  n1 = null
 }

 // 2. 处理不同类型节点的渲染
 const { type, ref, shapeFlag } = n2
 switch (type) {
  case Text:
   // 处理文本节点
   processText(n1, n2, container, anchor)
   break
  case Comment:
   // 处理注释节点
   break
  case Static:
   // 处理静态节点
   break
  case Fragment:
   // 处理 Fragment 元素（https://v3.vuejs.org/guide/migration/fragments.html#fragments）
   break
  default:
   if (shapeFlag & ShapeFlags.ELEMENT) {
    // 处理普通 DOM 元素
   } else if (shapeFlag & ShapeFlags.COMPONENT) {
    // 处理组件
   } else if (shapeFlag & ShapeFlags.TELEPORT) {
    // 处理 TELEPORT
   } else if (__FEATURE_SUSPENSE__ && shapeFlag & ShapeFlags.SUSPENSE) {
    // 处理 SUSPENSE
   } else if (__DEV__) {
    warn('Invalid VNode type:', type, `(${typeof type})`)
   }
 }
}

patch 函数做了 2 件事情：

1.  如果是更新 vnode 并且新旧 vnode 类型不一致，则销毁旧的 vnode
2. 处理不同类型节点的渲染

在 patch 函数的多个参数中，我们优先关注前 3 个参数：

1. n1 表示旧的 vnode，当 n1 为 null 的时候，表示是一次新建（挂载）的过程
2. n2 表示新的 vnode 节点，后续会根据这个 vnode 类型执行不同的处理逻辑
3. container 表示 DOM 容器，也就是 vnode 渲染生成 DOM 后，会挂载到 container 下面

以新建文本 DOM 节点为例，此时 n1 为 null，n2 类型为 Text，所以会走分支逻辑：processText(n1, n2, container, anchor)。processText 内部会去调用 hostCreateText 和 hostSetText。

hostCreateText 和 hostSetText 是从 baseCreateRenderer 函数入参 options 中解析出来的方法：

// packages/runtime-core/src/renderer.ts
const {
 insert: hostInsert,
 remove: hostRemove,
 patchProp: hostPatchProp,
 forcePatchProp: hostForcePatchProp,
 createElement: hostCreateElement,
 createText: hostCreateText,
 createComment: hostCreateComment,
 setText: hostSetText,
 setElementText: hostSetElementText,
 parentNode: hostParentNode,
 nextSibling: hostNextSibling,
 setScopeId: hostSetScopeId = NOOP,
 cloneNode: hostCloneNode,
 insertStaticContent: hostInsertStaticContent
} = options

来看看 options 是怎么来的：

// packages/runtime-core/src/renderer.ts
// 在调用 baseCreateRenderer 时，传入了渲染参数
function baseCreateRenderer(options: RendererOptions) { }

还记得前文提到的我们在哪里调用了 baseCreateRenderer 吗？

// packages/runtime-dom/src/index.ts
// 创建应用
const createApp = ((...args) => {
 // 1. 创建 app 对象
 const app = ensureRenderer().createApp(...args)
 
 return app
})

// packages/runtime-dom/src/index.ts
const rendererOptions = extend({ patchProp, forcePatchProp }, nodeOps)

function ensureRenderer() {
 return renderer || (renderer = createRenderer<Node, Element>(rendererOptions))
}

// packages/runtime-core/src/renderer.ts
export function createRenderer<
 HostNode = RendererNode,
 HostElement = RendererElement
>(options: RendererOptions<HostNode, HostElement>) {
 return baseCreateRenderer<HostNode, HostElement>(options)
}

可以看到在创建渲染器时，我们调用了 baseCreateRenderer 并传入了 rendererOptions。rendererOptions 的值为extend({ patchProp, forcePatchProp }, nodeOps)。

我们如果知道了 nodeOps  中的 createText、setText 等方法做了什么事情，就清楚了某一个确定类型的 vnode 是如何转变为 DOM 的。先看一下 nodeOps 的定义：

// packages/runtime-dom/src/nodeOps.ts
export const nodeOps = {
 createText: text => doc.createTextNode(text),
 setText: (node, text) => {},
 // 其他方法
}

此时已经非常接近问题的答案了，关键是看一下 doc 变量是什么：

const doc = (typeof document !== 'undefined' ? document : null) as Document

至此，我们知道了答案：先把组件转化为 vnode，针对特定类型的 vnode 执行不同的渲染逻辑，最终调用 document 上的方法将 vnode 渲染成 DOM。**抽象一下，从组件到渲染生成 DOM 需要经历 3 个过程：创建 vnode - 渲染 vnode - 生成 DOM。

在渲染 vnode 部分，我们以一个简单的 Text 类型的 vnode 为例来找到了答案。其实在 baseCreateRenderer 中有 30+ 个函数来处理不同类型的 vnode 的渲染。 比如：用来处理组件类型的 processComponent 函数、用来处理普通 DOM 元素类型的processElement 函数等。由于 vnode 是一个树形数据结构，在处理过程中还应用到了递归思想。建议感兴趣的同学自行查看。

总结

最后，我们来做个总结：

• 在 Vue.js 中， vnode 是对抽象事物的描述。
• 从组件到渲染生成 DOM 需要经历 3 个过程：创建 vnode - 渲染 vnode - 生成 DOM。
• 组件是如何转变为 DOM 的：先把组件转化为 vnode，针对特定类型的 vnode 执行不同的渲染逻辑，最终调用 document 上的方法将 vnode 渲染成 DOM。
• 渲染器是一个包含了平台渲染核心逻辑的 JavaScript 对象，可以用于跨平台渲染。
• 渲染器对象中的 createApp 方法，创建了一个具有 mount 方法的 app 实例。app.mount 方法中先是用根组件创建了 vnode，然后调用渲染器对象中的 render 方法去渲染 vnode，最终通过 DOM API 将 vnode 转化为 DOM。

附录

Vue.js 中使用了哪些 DOM 的方法：

• createElement
• createElementNS
• createTextNode
• createComment
• querySelector
• insertBefore
• insert
• removeChild
• setAttribute
• cloneNode

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