为什么说 Vue 的响应式更新精确到组件级别?(原理深度解析)

前言

我们都知道 Vue 对于响应式属性的更新,只会精确更新依赖收集的当前组件,而不会递归的去更新子组件,这也是它性能强大的原因之一。

例子

举例来说 这样的一个组件:

<template>
   <div>
      {{ msg }}
      <ChildComponent />
   </div>
</template>

我们在触发 this.msg = 'Hello, Changed~'的时候,会触发组件的更新,视图的重新渲染。

但是 <ChildComponent /> 这个组件其实是不会重新渲染的,这是 Vue 刻意而为之的。

在以前的一段时间里,我曾经认为因为组件是一棵树,所以它的更新就是理所当然的深度遍历这棵树,进行递归更新。本篇就从源码的角度带你一起分析,Vue 是怎么做到精确更新的。

React的更新粒度

而 React 在类似的场景下是自顶向下的进行递归更新的,也就是说,React 中假如 ChildComponent 里还有十层嵌套子元素,那么所有层次都会递归的重新render(在不进行手动优化的情况下),这是性能上的灾难。(因此,React 创造了Fiber,创造了异步渲染,其实本质上是弥补被自己搞砸了的性能)。

他们能用收集依赖的这套体系吗?不能,因为他们遵从Immutable的设计思想,永远不在原对象上修改属性,那么基于 Object.defineProperty 或 Proxy的响应式依赖收集机制就无从下手了(你永远返回一个新的对象,我哪知道你修改了旧对象的哪部分?)

同时,由于没有响应式的收集依赖,React 只能递归的把所有子组件都重新 render一遍(除了memo和shouldComponentUpdate这些优化手段),然后再通过 diff算法 决定要更新哪部分的视图,这个递归的过程叫做 reconciler,听起来很酷,但是性能很灾难。

Vue的更新粒度

那么,Vue 这种精确的更新是怎么做的呢?其实每个组件都有自己的渲染 watcher,它掌管了当前组件的视图更新,但是并不会掌管 ChildComponent的更新。

具体到源码中,是怎么样实现的呢?

在 patch  的过程中,当组件更新到ChildComponent的时候,会走到patchVnode,那么这个方法大致做了哪些事情呢?

patchVnode

执行 vnode 的 prepatch 钩子。

注意,只有 组件vnode 才会有 prepatch 这个生命周期,

这里会走到updateChildComponent方法,这个 child 具体指什么呢?

 prepatch (oldVnode: MountedComponentVNode, vnode: MountedComponentVNode) {
    const options = vnode.componentOptions
    // 注意 这个child就是ChildComponent组件的 vm 实例,也就是咱们平常用的 this
    const child = vnode.componentInstance = oldVnode.componentInstance
    updateChildComponent(
      child,
      options.propsData, // updated props
      options.listeners, // updated listeners
      vnode, // new parent vnode
      options.children // new children
    )
  },

其实看传入的参数也能猜到大概了,就是做了:

  1. 更新props(后续详细讲)
  2. 更新绑定事件
  3. 对于slot做一些更新(后续详细讲)

如果有子节点的话,对子节点进行 diff。

比如这样的场景:

<ul>
  <li>1</li>
  <li>2</li>
  <li>3</li>
<ul>

要对于 ul 中的三个 li 子节点 vnode 利用 diff 算法来更新,本篇略过。

然后到此为止,patchVnode 就结束了,并没有像常规思维中的那样去递归的更新子组件树。

这也就说明了,Vue 的组件更新确实是精确到组件本身的

如果是子组件呢?

假设列表是这样的:

<ul>
  <component>1</component>
  <component>2</component>
  <component>3</component>
<ul>

那么在diff的过程中,只会对 component 上声明的 propslisteners等属性进行更新,而不会深入到组件内部进行更新

注意:不会深入到组件内部进行更新!(划重点,这也是本文所说的更新粒度的关键)

props的更新如何触发重渲染?

那么有同学可能要问了,如果不会递归的去对子组件更新,如果我们把 msg 这个响应式元素通过props传给 ChildComponent,此时它怎么更新呢?

首先,在组件初始化 props的时候,会走到 initProps 方法。

const props = vm._props = {}

 for (const key in propsOptions) {
    // 经过一系列验证props合法性的流程后
    const value = validateProp(key, propsOptions, propsData, vm)
    // props中的字段也被定义成响应式了
    defineReactive(props, key, value)
}

至此为止,是实现了对于 _props 上字段变更的劫持。也就是变成了响应式数据,后面我们做类似于 _props.msg = 'Changed' 的操作时(当然我们不会这样做,Vue内部会做),就会触发视图更新。

其实,msg 在传给子组件的时候,会被保存在子组件实例的 _props 上,并且被定义成了响应式属性,而子组件的模板中对于 msg 的访问其实是被代理到 _props.msg 上去的,所以自然也能精确的收集到依赖,只要 ChildComponent在模板里也读取了这个属性。

这里要注意一个细节,其实父组件发生重渲染的时候,是会重新计算子组件的props 的,具体是在 updateChildComponent 中的:

// update props
  if (propsData && vm.$options.props) {
    toggleObserving(false)
    // 注意props被指向了 _props
    const props = vm._props
    const propKeys = vm.$options._propKeys || []
    for (let i = 0; i < propKeys.length; i++) {
      const key = propKeys[i]
      const propOptions: any = vm.$options.props // wtf flow?
      // 就是这句话,触发了对于 _props.msg 的依赖更新。
      props[key] = validateProp(key, propOptions, propsData, vm)
    }
    toggleObserving(true)
    // keep a copy of raw propsData
    vm.$options.propsData = propsData
  }

那么,由于上面注释标明的那段代码,msg 的变化通过 _props 的响应式能力,也让子组件重新渲染了,到目前为止,都只有真的用到了 msg 的组件被重新渲染了。

正如官网 api 文档中所说:

vm.$forceUpdate:迫使 Vue 实例重新渲染。注意它仅仅影响实例本身和插入插槽内容的子组件,而不是所有子组件。—— vm-forceUpdate文档[1]

我们需要知道一个小知识点,vm.$forceUpdate 本质上就是触发了渲染watcher的重新执行,和你去修改一个响应式的属性触发更新的原理是一模一样的,它只是帮你调用了 vm._watcher.update()(只是提供给你了一个便捷的api,在设计模式中叫做门面模式

slot是怎么更新的?

注意这里也提到了一个细节,也就是 插入插槽内容的子组件

举例来说

假设我们有父组件parent-comp

<div>
  <slot-comp>
     <span>{{ msg }}</span>
  </slot-comp>
</div>

子组件 slot-comp

<div>
   <slot></slot>
</div>

组件中含有 slot的更新 ,是属于比较特殊的场景。

这里的 msg 属性在进行依赖收集的时候,收集到的是 parent-comp 的`渲染watcher。(至于为什么,你看一下它所在的渲染上下文就懂了。)

那么我们想象 msg 此时更新了,

<div>
  <slot-comp>
     <span>{{ msg }}</span>
  </slot-comp>
</div>

这个组件在更新的时候,遇到了一个子组件 slot-comp,按照 Vue 的精确更新策略来说,子组件是不会重新渲染的。

但是在源码内部,它做了一个判断,在执行 slot-comp 的 prepatch 这个hook的时候,会执行 updateChildComponent 逻辑,在这个函数内部会发现它有 slot 元素。

 prepatch (oldVnode: MountedComponentVNode, vnode: MountedComponentVNode) {
    const options = vnode.componentOptions
    // 注意 这个child就是 slot-comp 组件的 vm 实例,也就是咱们平常用的 this
    const child = vnode.componentInstance = oldVnode.componentInstance
    updateChildComponent(
      child,
      options.propsData, // updated props
      options.listeners, // updated listeners
      vnode, // new parent vnode
      options.children // new children
    )
  },

在 updateChildComponent 内部

 const hasChildren = !!(
    // 这玩意就是 slot 元素
    renderChildren ||               // has new static slots
    vm.$options._renderChildren ||  // has old static slots
    parentVnode.data.scopedSlots || // has new scoped slots
    vm.$scopedSlots !== emptyObject // has old scoped slots
  )

然后下面走一个判断

 if (hasChildren) {
    vm.$slots = resolveSlots(renderChildren, parentVnode.context)
    vm.$forceUpdate()
  }

这里调用了 slot-comp 组件vm实例上的 $forceUpdate,那么它所触发的渲染watcher就是属于slot-comp渲染watcher了。

总结来说,这次 msg 的更新不光触发了 parent-comp 的重渲染,也进一步的触发了拥有slot的子组件 slot-comp 的重渲染。

它也只是触发了两层渲染,如果 slot-comp 内部又渲染了其他组件 slot-child,那么此时它是不会进行递归更新的。(只要 slot-child 组件不要再有 slot 了)。

比起 React 的递归更新,是不是还是好上很多呢?

父子组件的更新会经历两个 nextTick 吗?

答案是不会:注意看源码 queueWatcher 里的逻辑,父组件更新的时候全局变量isFlushing 是 true,所以不会等到下个 tick 执行,而是直接推进队列里,在一个 tick 里一起更新掉了。

父组件更新的 nextTick 中会执行这个,会去循环运行 queue 里的 watcher

function flushSchedulerQueue () {
  currentFlushTimestamp = getNow()
  flushing = true
  for (index = 0; index < queue.length; index++) {
     // 更新父组件
     watcher.run()
  }
}

而在父组件更新的过程中又触发了子组件的响应式更新,导致触发了 queueWatcher 的话,由于 isFlushing 是 true,会这样走 else 中的逻辑,由于子组件的 id 是大于父组件的 id 的,所以会在插入在父组件的 watcher 之后,父组件的更新函数执行完毕后,自然就会执行子组件的 watcher 了。这是在同一个 tick 中的。

if (!flushing) {
  queue.push(watcher)
} else {
  // if already flushing, splice the watcher based on its id
  // if already past its id, it will be run next immediately.
  let i = queue.length - 1
  while (i > index && queue[i].id > watcher.id) {
    i--
  }
  queue.splice(i + 1, 0, watcher)
}

只是在队列中加入了这个 watcher 直接执行。

Vue 2.6 的优化

Vue 2.6 把上述对于 slot 的操作又进一步优化了,简单来说,利用

<slot-comp>
  <template v-slot:foo>
    {{ msg }}
  </template>
</slot-comp>

这种语法生成的插槽,会统一被编译成函数,在子组件的上下文中执行,所以父组件不会再收集到它内部的依赖,如果父组件中没有用到 msg,更新只会影响到子组件本身。而不再是从通过父组件修改 _props 来通知子组件更新了。

赠礼 一个小issue

有人给 Vue 2.4.2 版本提了一个issue[2],在下面的场景下会出现 bug。

let Child = {
  name: "child",
  template:
    '<div><span>{{ localMsg }}</span><button @click="change">click</button></div>',
  data: function() {
    return {
      localMsg: this.msg
    };
  },
  props: {
    msg: String
  },
  methods: {
    change() {
      this.$emit("update:msg", "world");
    }
  }
};

new Vue({
  el: "#app",
  template: '<child :msg.sync="msg"><child>',
  beforeUpdate() {
    alert("update twice");
  },
  data() {
    return {
      msg: "hello"
    };
  },
  components: {
    Child
  }
});

具体的表现是点击 click按钮,会 alert 出两次 update twice。这是由于子组件在执行 data 这个函数初始化组件的数据时,会错误的再收集一遍 Dep.target (也就是渲染watcher)。

由于数据初始化的时机是 beforeCreated -> created 之间,此时由于还没有进入子组件的渲染阶段, Dep.target 还是父组件的渲染watcher

这就导致重复收集依赖,重复触发同样的更新,具体表现可以看这里:https://jsfiddle.net/sbmLobvr/9 。

怎么解决的呢?很简单,在执行 data 函数的前后,把 Dep.target 先设置为 null 即可,在 finally 中再恢复,这样响应式数据就没办法收集到依赖了。

export function getData (data: Function, vm: Component): any {
  const prevTarget = Dep.target
+ Dep.target = null
  try {
    return data.call(vm, vm)
  } catch (e) {
    handleError(e, vm, `data()`)
    return {}
+ } finally {
+   Dep.target = prevTarget
  }
}

后记

如果你对于 Dep.target、 渲染watcher等概念还不太理解,可以看我写的一篇最简实现 Vue 响应式的文章,欢迎阅读:

手把手带你实现一个最精简的响应式系统来学习Vue的data、computed、watch源码[3]

本文也存放在我的Github博客仓库[4]中,欢迎订阅和star。

特别鸣谢

感谢 嵇智[5] 大佬对于本文一些细节的纠正。

参考资料

[1]vm-forceUpdate文档: https://cn.vuejs.org/v2/api/#vm-forceUpdate

[2]issue: https://github.com/vuejs/vue/issues/7573[3]

手把手带你实现一个最精简的响应式系统来学习Vue的data、computed、watch源码: https://juejin.im/post/5db6433b51882564912fc30f[4]

我的Github博客仓库: https://github.com/sl1673495/blogs[5]

嵇智: https://github.com/theniceangel

原文出处:微信公众号【ssh 前端从进阶到入院】

原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s/kKW16fNT4sjnsy2rhhVh8Q

本文观点不代表Dotnet9立场,转载请联系原作者。

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