vue3編譯做了哪些優化

vue3編譯優化有：1、引入了 patchFlag，用來標記動態內容；在編譯過程中會根據不同的屬性型別打上不同的標識，從而實現了快速diff演演算法。2、Block Tree。3、靜態提升，是將靜態的節點或者屬性提升出去。4、預解析字串化，當連續靜態節點超過10個時，會將靜態節點序列化為字串。5、函數快取；開啟cacheHandlers選項後，函數會被快取起來，後續可直接使用。

本教學操作環境：windows7系統、vue3版，DELL G3電腦。

本文主要來分析 Vue3.0 編譯階段做的優化，在 patch 階段是如何利用這些優化策略來減少比對次數。由於元件更新時依然需要遍歷該元件的整個 vnode 樹，比如下面這個模板：

<template>
  <div id="container">
    <p class="text">static text</p>
    <p class="text">static text</p>
    <p class="text">{{ message }}</p>
    <p class="text">static text</p>
    <p class="text">static text</p>
  </div>
</template>
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整個 diff 過程如圖所示：

可以看到，因為這段程式碼中只有一個動態節點，所以這裡有很多 diff 和遍歷其實都是不需要的，這就會導致 vnode 的效能跟模版大小正相關，跟動態節點的數量無關，當一些元件的整個模版內只有少量動態節點時，這些遍歷都是效能的浪費。對於上述例子，理想狀態只需要 diff 這個繫結 message 動態節點的 p 標籤即可。

Vue.js 3.0 通過編譯階段對靜態模板的分析，編譯生成了 Block tree。

Block tree 是一個將模板基於動態節點指令切割的巢狀區塊，每個區塊內部的節點結構是固定的，而且每個區塊只需要以一個 Array 來追蹤自身包含的動態節點。藉助 Block tree，Vue.js 將 vnode 更新效能由與模版整體大小相關提升為與動態內容的數量相關，這是一個非常大的效能突破。

PatchFlag

由於 diff 演演算法無法避免新舊虛擬 DOM 中無用的比較操作，Vue.js 3.0 引入了 patchFlag，用來標記動態內容。在編譯過程中會根據不同的屬性型別打上不同的標識，從而實現了快速 diff 演演算法。PatchFlags 的所有列舉型別如下所示：

export const enum PatchFlags {
  TEXT = 1, // 動態文位元組點
  CLASS = 1 << 1, // 動態class
  STYLE = 1 << 2, // 動態style
  PROPS = 1 << 3, // 除了class、style動態屬性
  FULL_PROPS = 1 << 4, // 有key，需要完整diff
  HYDRATE_EVENTS = 1 << 5, // 掛載過事件的
  STABLE_FRAGMENT = 1 << 6, // 穩定序列，子節點順序不會發生變化
  KEYED_FRAGMENT = 1 << 7, // 子節點有key的fragment
  UNKEYED_FRAGMENT = 1 << 8, // 子節點沒有key的fragment
  NEED_PATCH = 1 << 9, // 進行非props比較, ref比較
  DYNAMIC_SLOTS = 1 << 10, // 動態插槽
  DEV_ROOT_FRAGMENT = 1 << 11, 
  HOISTED = -1, // 表示靜態節點，內容變化，不比較兒子
  BAIL = -2 // 表示diff演演算法應該結束
}
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Block Tree

左側的 template 經過編譯後會生成右側的 render 函數，裡面有 _openBlock、_createElementBlock、_toDisplayString、_createElementVNode(createVnode) 等輔助函數。

let currentBlock = null
function _openBlock() {
  currentBlock = [] // 用一個陣列來收集多個動態節點
}
function _createElementBlock(type, props, children, patchFlag) {
  return setupBlock(createVnode(type, props, children, patchFlag));
}

export function createVnode(type, props, children = null, patchFlag = 0) {
  const vnode = {
    type,
    props,
    children,
    el: null, // 虛擬節點上對應的真實節點，後續diff演演算法
    key: props?.["key"],
    __v_isVnode: true,
    shapeFlag,
    patchFlag 
  };
  ...

  if (currentBlock && vnode.patchFlag > 0) {
    currentBlock.push(vnode);
  }
  return vnode;
}

function setupBlock(vnode) {
  vnode.dynamicChildren = currentBlock;
  currentBlock = null;
  return vnode;
}

function _toDisplayString(val) {
  return isString(val)
    ? val
    : val == null
    ? ""
    : isObject(val)
    ? JSON.stringify(val)
    : String(val);
}
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此時生成的 vnode 如下:

此時生成的虛擬節點多出一個 dynamicChildren 屬性，裡面收集了動態節點 span。

節點 diff 優化策略:

我們之前分析過，在 patch 階段更新節點元素的時候，會執行 patchElement 函數，我們再來回顧一下它的實現：

const patchElement = (n1, n2) => { // 先複用節點、在比較屬性、在比較兒子
  let el = n2.el = n1.el;
  let oldProps = n1.props || {}; // 物件
  let newProps = n2.props || {}; // 物件
  patchProps(oldProps, newProps, el);

  if (n2.dynamicChildren) { // 只比較動態元素
    patchBlockChildren(n1, n2);
  } else {
    patchChildren(n1, n2, el); // 全量 diff
  }
}
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我們在前面元件更新的章節分析過這個流程，在分析子節點更新的部分，當時並沒有考慮到優化的場景，所以只分析了全量比對更新的場景。

而實際上，如果這個 vnode 是一個 Block vnode，那麼我們不用去通過 patchChildren 全量比對，只需要通過 patchBlockChildren 去比對並更新 Block 中的動態子節點即可。由此可以看出效能被大幅度提升,從 tree 級別的比對，變成了線性結構比對。

我們來看一下它的實現：

const patchBlockChildren = (n1, n2) => {
  for (let i = 0; i < n2.dynamicChildren.length; i++) {
    patchElement(n1.dynamicChildren[i], n2.dynamicChildren[i])
  }
}
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屬性 diff 優化策略:

接下來我們看一下屬性比對的優化策略:

const patchElement = (n1, n2) => { // 先複用節點、在比較屬性、在比較兒子
  let el = n2.el = n1.el;
  let oldProps = n1.props || {}; // 物件
  let newProps = n2.props || {}; // 物件
  let { patchFlag, dynamicChildren } = n2
  
  if (patchFlag > 0) {
    if (patchFlag & PatchFlags.FULL_PROPS) { // 對所 props 都進行比較更新
      patchProps(el, n2, oldProps, newProps, ...)
    } else {
      // 存在動態 class 屬性時
      if (patchFlag & PatchFlags.CLASS) {
        if (oldProps.class !== newProps.class) {
          hostPatchProp(el, 'class', null, newProps.class, ...)
        }
      }
      // 存在動態 style 屬性時
      if (patchFlag & PatchFlags.STYLE) {
        hostPatchProp(el, 'style', oldProps.style, newProps.style, ...)
      }
      
      // 針對除了 style、class 的 props
      if (patchFlag & PatchFlags.PROPS) {
        const propsToUpdate = n2.dynamicProps!
        for (let i = 0; i < propsToUpdate.length; i++) {
          const key = propsToUpdate[i]
          const prev = oldProps[key]
          const next = newProps[key]
          if (next !== prev) {
            hostPatchProp(el, key, prev, next, ...)
          }
        }
      }
      if (patchFlag & PatchFlags.TEXT) { // 存在動態文字
        if (n1.children !== n2.children) {
          hostSetElementText(el, n2.children as string)
        }
      } 
    } else if (dynamicChildren == null) {
      patchProps(el, n2, oldProps, newProps, ...)
    }
  }
}

function hostPatchProp(el, key, prevValue, nextValue) {
  if (key === 'class') { // 更新 class 
    patchClass(el, nextValue)
  } else if (key === 'style') { // 更新 style
    patchStyle(el, prevValue, nextValue)
  } else if (/^on[^a-z]/.test(key)) {  // events  addEventListener
    patchEvent(el, key, nextValue);
  } else { // 普通屬性 el.setAttribute
    patchAttr(el, key, nextValue);
  }
}

function patchClass(el, nextValue) {
  if (nextValue == null) {
    el.removeAttribute('class'); // 如果不需要class直接移除
  } else {
    el.className = nextValue
  }
}

function patchStyle(el, prevValue, nextValue = {}){
  ...
}

function patchAttr(el, key, nextValue){
  ...
}
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總結: vue3 會充分利用 patchFlag 和 dynamicChildren 做優化。如果確定只是某個區域性的變動，比如 style 改變，那麼只會呼叫 hostPatchProp 並傳入對應的引數 style 做特定的更新(靶向更新)；如果有 dynamicChildren，會執行 patchBlockChildren 做對比更新，不會每次都對 props 和子節點進行全量的對比更新。圖解如下：

靜態提升

靜態提升是將靜態的節點或者屬性提升出去，假設有以下模板:

<div>
  <span>hello</span> 
  <span a=1 b=2>{{name}}</span>
  <a><span>{{age}}</span></a>
</div>
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編譯生成的 render 函數如下:

export function render(_ctx, _cache, $props, $setup, $data, $options) {
  return (_openBlock(), _createElementBlock("div", null, [
    _createElementVNode("span", null, "hello"),
    _createElementVNode("span", {
      a: "1",
      b: "2"
    }, _toDisplayString(_ctx.name), 1 /* TEXT */),
    _createElementVNode("a", null, [
      _createElementVNode("span", null, _toDisplayString(_ctx.age), 1 /* TEXT */)
    ])
  ]))
}
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我們把模板編譯成 render 函數是這個醬紫的，那麼問題就是每次呼叫 render 函數都要重新建立虛擬節點。

開啟靜態提升 hoistStatic 選項後

const _hoisted_1 = /*#__PURE__*/_createElementVNode("span", null, "hello", -1 /* HOISTED */)
const _hoisted_2 = {
  a: "1",
  b: "2"
}

export function render(_ctx, _cache, $props, $setup, $data, $options) {
  return (_openBlock(), _createElementBlock("div", null, [
    _hoisted_1,
    _createElementVNode("span", _hoisted_2, _toDisplayString(_ctx.name), 1 /* TEXT */),
    _createElementVNode("a", null, [
      _createElementVNode("span", null, _toDisplayString(_ctx.age), 1 /* TEXT */)
    ])
  ]))
}
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預解析字串化

靜態提升的節點都是靜態的，我們可以將提升出來的節點字串化。當連續靜態節點超過 10 個時，會將靜態節點序列化為字串。

假如有如下模板:

<div>
  <span>static</span>
  <span>static</span>
  <span>static</span>
  <span>static</span>
  <span>static</span>
  <span>static</span>
  <span>static</span>
  <span>static</span>
  <span>static</span>
  <span>static</span>
</div>
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開啟靜態提升 hoistStatic 選項後

const _hoisted_1 = /*#__PURE__*/_createStaticVNode("<span>static</span><span>static</span><span>static</span><span>static</span><span>static</span><span>static</span><span>static</span><span>static</span><span>static</span><span>static</span>", 10)
const _hoisted_11 = [  _hoisted_1]

export function render(_ctx, _cache, $props, $setup, $data, $options) {
  return (_openBlock(), _createElementBlock("div", null, _hoisted_11))
}
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函數快取

假如有如下模板:

<div @click="event => v = event.target.value"></div>
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編譯後：

const _hoisted_1 = ["onClick"]

export function render(_ctx, _cache, $props, $setup, $data, $options) {
  return (_openBlock(), _createElementBlock("div", {
    onClick: event => _ctx.v = event.target.value
  }, null, 8 /* PROPS */, _hoisted_1))
}
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每次呼叫 render 的時候要建立新函數，開啟函數快取 cacheHandlers 選項後，函數會被快取起來，後續可以直接使用

export function render(_ctx, _cache, $props, $setup, $data, $options) {
  return (_openBlock(), _createElementBlock("div", {
    onClick: _cache[0] || (_cache[0] = event => _ctx.v = event.target.value)
  }))
}
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總結

以上幾點即為 Vuejs 在編譯階段做的優化，基於上面幾點，Vuejs 在 patch 過程中極大地提高了效能。

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