Vue组件实现原理详细分析
作者：volit_
这篇文章主要介绍了Vue组件基础操作，组件是vue.js最强大的功能之一，而组件实例的作用域是相互独立的，这就意味着不同组件之间的数据无法相互进行直接的引用
1.渲染组件
从用户的角度来看，一个有状态的组件实际上就是一个选项对象。
const Componetn = {
name: "Button",
data() {
return {
val: 1
}
}
}
而对于渲染器来说，一个有状态的组件实际上就是一个特殊的vnode。
const vnode = {
type: Component,
props: {
val: 1
},
}
通常来说，组件渲染函数的返回值必须是其组件本身的虚拟DOM。
const Component = {
name: "Button",
render() {
return {
type: 'button',
children: '按钮'
}
}
}
这样在渲染器中，就可以调用组件的render方法来渲染组件了。
function mountComponent(vnode, container, anchor) {
const componentOptions = vnode.type;
const { render } = componentOptions;
const subTree = render();
patch(null, subTree, container, anchor);
}
2.组件的状态与自更新
在组件中，我们约定组件使用data函数来定义组件自身的状态，同时可以在渲染函数中，调用this访问到data中的状态。
const Component = {
name: "Button",
data() {
return {
val: 1
}
}
render() {
return {
type: 'button',
children: `${this.val}`
}
}
}
function mountComponent(vnode, container, anchor) {
const componentOptions = vnode.type;
const { render, data } = componentOptions;
const state = reactive(data); // 将data封装成响应式对象
effect(() => {
const subTree = render.call(state,state); // 将data本身指定为render函数调用过程中的this
patch(null, subTree, container, anchor);
});
}
但是，响应式数据修改的同时，相对应的组件也会重新渲染，当多次修改组件状态时，组件将会连续渲染多次，这样的性能开销明显是很大的。因此，我们需要实现一个任务缓冲队列，来让组件渲染只会运行在最后一次修改操作之后。
const queue = new Set();
let isFlushing = false;
const p = Promise.resolve();
function queueJob(job) {
queue.add(job);
if(!isFlushing) {
isFlushing = true;
p.then(() => {
try {
queue.forEach(job=>job());
} finally {
isFlushing = false;
queue.length = 0;
}
})
}
}
function mountComponent(vnode, container, anchor) {
const componentOptions = vnode.type;
const { render, data } = componentOptions;
const state = reactive(data); // 将data封装成响应式对象
effect(() => {
const subTree = render.call(state,state); // 将data本身指定为render函数调用过程中的this
patch(null, subTree, container, anchor);
}, {
scheduler: queueJob
});
}
3.组件实例和生命周期
组件实例实际上就是一个状态合集，它维护着组件运行过程中的所有状态信息。
function mountComponent(vnode, container, anchor) {
const componentOptions = vnode.type;
const { render, data } = componentOptions;
const state = reactive(data); // 将data封装成响应式对象
const instance = {
state,
isMounted: false, // 组件是否挂载
subTree: null // 组件实例
}
vnode.component = instance;
effect(() => {
const subTree = render.call(state,state); // 将data本身指定为render函数调用过程中的this
if(!instance.isMounted) {
patch(null, subTree, container, anchor);
instance.isMounted = true;
} else{
ptach(instance.subTree, subTree, container, anchor);
}
instance.subTree = subTree; // 更新组件实例
}, {
scheduler: queueJob
});
}
因为isMounted这个状态可以区分组件的挂载和更新，因此我们可以在这个过程中，很方便的插入生命周期钩子。
function mountComponent(vnode, container, anchor) {
const componentOptions = vnode.type;
const { render, data, beforeCreate, created, beforeMount, mounted, beforeUpdate, updated } = componentOptions;
beforeCreate && beforeCreate(); // 在状态创建之前，调用beforeCreate钩子
const state = reactive(data); // 将data封装成响应式对象
const instance = {
state,
isMounted: false, // 组件是否挂载
subTree: null // 组件实例
}
vnode.component = instance;
created && created.call(state); // 状态创建完成后，调用created钩子
effect(() => {
const subTree = render.call(state,state); // 将data本身指定为render函数调用过程中的this
if(!instance.isMounted) {
beforeMount && beforeMount.call(state); // 挂载到真实DOM前，调用beforeMount钩子
patch(null, subTree, container, anchor);
instance.isMounted = true;
mounted && mounted.call(state); // 挂载到真实DOM之后，调用mounted钩子
} else{
beforeUpdate && beforeUpdate.call(state); // 组件更新状态挂载到真实DOM之前，调用beforeUpdate钩子
ptach(instance.subTree, subTree, container, anchor);
updated && updated.call(state); // 组件更新状态挂载到真实DOM之后，调用updated钩子
}
instance.subTree = subTree; // 更新组件实例
}, {
scheduler: queueJob
});
}
4.props与组件状态的被动更新
通常，我们会指定组件接收到的props。因此，对于一个组件的props将会有两部分的定义：传递给组件的props和组件定义的props。
const Component = {
name: "Button",
props: {
name: String
}
}
function mountComponent(vnode, container, anchor) {
const componentOptions = vnode.type;
const { render, data, props: propsOptions, beforeCreate, created, beforeMount, mounted, beforeUpdate, updated } = componentOptions;
beforeCreate && beforeCreate(); // 在状态创建之前，调用beforeCreate钩子
const state = reactive(data); // 将data封装成响应式对象
// 调用 resolveProps 函数解析出最终的 props 数据与 attrs 数据
const [props, attrs] = resolveProps(propsOptions, vnode.props);
const instance = {
state,
// 将解析出的 props 数据包装为 shallowReactive 并定义到组件实例上
props: shallowReactive(props),
isMounted: false, // 组件是否挂载
subTree: null // 组件实例
}
vnode.component = instance;
// ...
}
function resolveProps(options, propsData) {
const props = {}; // 存储定义在组件中的props属性
const attrs = {}; // 存储没有定义在组件中的props属性
for(const key in propsData ) {
if(key in options) {
props[key] = propsData[key];
} else {
attrs[key] = propsData[key];
}
}
return [props, attrs];
}
我们把由父组件自更新所引起的子组件更新叫作子组件的被动更新。当子组件发生被动更新时，我们需要做的是：
- 检测子组件是否真的需要更新，因为子组件的 props 可能是不变的；
- 如果需要更新，则更新子组件的 props、slots 等内容。
function patchComponet(n1, n2, container) {
const instance = (n2.component = n1.component);
const { props } = instance;
if(hasPropsChanged(n1.props, n2.props)) {
// 检查是否需要更新props
const [nextProps] = resolveProps(n2.type.props, n2.props);
for(const k in nextProps) {
// 更新props
props[k] = nextProps[k];
}
for(const k in props) {
// 删除没有的props
if(!(k in nextProps)) delete props[k];
}
}
}
function hasPropsChanged( prevProps, nextProps) {
const nextKeys = Object.keys(nextProps);
if(nextKeys.length !== Object.keys(preProps).length) {
// 如果新旧props的数量不对等，说明新旧props有改变
return true;
}
for(let i = 0; i < nextKeys.length; i++) {
// 如果新旧props的属性不对等，说明新旧props有改变
const key = nextKeys[i];
if(nextProps[key] !== prevProps[key]) return true;
}
return false;
}
由于props数据与组件本身的数据都需要暴露到渲染函数中，并使渲染函数能够通过this访问它们，因此我们需要封装一个渲染上下文对象。
function mountComponent(vnode, container, anchor) {
// ...
const instance = {
state,
// 将解析出的 props 数据包装为 shallowReactive 并定义到组件实例上
props: shallowReactive(props),
isMounted: false, // 组件是否挂载
subTree: null // 组件实例
}
vnode.component = instance;
const renderContext = next Proxy(instance, {
get(t, k, r) {
const {state, props} = t;
if(state && k in state) {
return state[k];
} else if (k in props) [
return props[k];
] else {
console.error("属性不存在");
}
},
set(t, k, v, r) {
const { state, props } = t;
if(state && k in state) {
state[k] = v;
} else if(k in props) {
props[k] = v;
} else {
console.error("属性不存在");
}
}
});
// 生命周期函数调用时要绑定渲染上下文对象
created && created.call(renderContext);
// ...
}
5.setup函数的作用与实现
setup函数时Vue3新增的组件选项，有别于Vue2中的其他组件选项，setup函数主要用于配合组合式API，为用户提供一个地方，用于创建组合逻辑、创建响应式数据、创建通用函数、注册生命周期钩子等。在组件的整个生命周期中，setup函数只会在被挂载的时候执行一次，它的返回值可能有两种情况：
- 返回一个函数，该函数作为该组件的render函数
- 返回一个对象，该对象中包含的数据将暴露给模板
此外，setup函数接收两个参数。第一个参数是props数据对象，另一个是setupContext是和组件接口相关的一些重要数据。
cosnt { slots, emit, attrs, expose } = setupContext;
/**
slots: 组件接收到的插槽
emit： 一个函数，用来发射自定义事件
attrs：没有显示在组件的props中声明的属性
expose：一个函数，用来显式地对外暴露组件数据
*/
下面我们来实现一下setup组件选项。
function mountComponent(vnode, container, anchor) {
const componentOptions = vnode.type;
const { render, data, setup, /* ... */ } = componentOptions;
beforeCreate && beforeCreate(); // 在状态创建之前，调用beforeCreate钩子
const state = reactive(data); // 将data封装成响应式对象
const [props, attrs] = resolveProps(propsOptions, vnode.props);
const instance = {
state,
props: shallowReactive(props),
isMounted: false, // 组件是否挂载
subTree: null // 组件实例
}
const setupContext = { attrs };
const setupResult = setup(shallowReadOnly(instance.props), setupContext);
let setupState = null;
if(typeof setResult === 'function') {
if(render) console.error('setup函数返回渲染函数，render选项将被忽略');
render = setupResult;
} else {
setupState = setupResult;
}
vnode.component = instance;
const renderContext = next Proxy(instance, {
get(t, k, r) {
const {state, props} = t;
if(state && k in state) {
return setupState[k]; // 增加对setupState的支持
} else if (k in props) [
return props[k];
] else {
console.error("属性不存在");
}
},
set(t, k, v, r) {
const { state, props } = t;
if(state && k in state) {
setupState[k] = v; // 增加对setupState的支持
} else if(k in props) {
props[k] = v;
} else {
console.error("属性不存在");
}
}
});
// 生命周期函数调用时要绑定渲染上下文对象
created && created.call(renderContext);
}6.组件事件和emit的实现
在组件中，我们可以使用emit函数发射自定义事件。
function mountComponent(vnode, container, anchor) {
const componentOptions = vnode.type;
const { render, data, setup, /* ... */ } = componentOptions;
beforeCreate && beforeCreate(); // 在状态创建之前，调用beforeCreate钩子
const state = reactive(data); // 将data封装成响应式对象
const [props, attrs] = resolveProps(propsOptions, vnode.props);
const instance = {
state,
props: shallowReactive(props),
isMounted: false, // 组件是否挂载
subTree: null // 组件实例
}
function emit(event, ...payload) {
const eventName = `on${event[0].toUpperCase() + event.slice(1)}`;
const handler = instance.props[eventName];
if(handler) {
handler(...payload);
} else {
console.error('事件不存在');
}
}
const setupContext = { attrs, emit };
// ...
}由于没有在组件props中声明的属性不会被添加到props中，因此所有的事件都将不会被添加到props中。对此，我们需要对resolveProps函数进行一些特别处理。
function resolveProps(options, propsData) {
const props = {}; // 存储定义在组件中的props属性
const attrs = {}; // 存储没有定义在组件中的props属性
for(const key in propsData ) {
if(key in options || key.startWidth('on')) {
props[key] = propsData[key];
} else {
attrs[key] = propsData[key];
}
}
return [props, attrs];
}
7.插槽的工作原理及实现
顾名思义，插槽就是指组件会预留一个槽位，该槽位中的内容需要由用户来进行插入。
<templete>
<header><slot name="header"></slot></header>
<div>
<slot name="body"></slot>
</div>
<footer><slot name="footer"></slot></footer>
</templete>
在父组件中使用的时候，可以这样来使用插槽：
<templete>
<Component>
<templete #header>
<h1>
标题
</h1>
</templete>
<templete #body>
<section>内容</section>
</templete>
<tempelte #footer>
<p>
脚注
</p>
</tempelte>
</Component>
</templete>
而上述父组件将会被编译为如下函数：
function render() {
retuen {
type: Component,
children: {
header() {
return { type: 'h1', children: '标题' }
}，
body() {
return { type: 'section', children: '内容' }
},
footer() {
return { type: 'p', children: '脚注' }
}
}
}
}
而Component组件将会被编译为：
function render() {
return [
{
type: 'header',
children: [this.$slots.header()]
},
{
type: 'bdoy',
children: [this.$slots.body()]
},
{
type: 'footer',
children: [this.$slots.footer()]
}
]
}
在mountComponent函数中，我们就只需要直接取vnode的children对象就可以了。当然我们同样需要对slots进行一些特殊处理。
function mountComponent(vnode, container, anchor) {
// ...
const slots = vnode.children || {};
const instance = {
state,
props: shallowReactive(props),
isMounted: false, // 组件是否挂载
subTree: null, // 组件实例
slots
}
const setupContext = { attrs, emit, slots };
const renderContext = next Proxy(instance, {
get(t, k, r) {
const {state, props} = t;
if(k === '$slots') { // 对slots进行一些特殊处理
return slots;
}
// ...
},
set(t, k, v, r) {
// ...
}
});
// ...
}
8.注册生命周期
在setup中，有一部分组合式API是用来注册生命周期函数钩子的。对于生命周期函数的获取，我们可以定义一个currentInstance变量存储当前正在初始化的实例。
let currentInstance = null;
function setCurrentInstance(instance) {
currentInstance = instance;
}
然后我们在组件实例中添加mounted数组，用来存储当前组件的mounted钩子函数。
function mountComponent(vnode, container, anchor) {
// ...
const slots = vnode.children || {};
const instance = {
state,
props: shallowReactive(props),
isMounted: false, // 组件是否挂载
subTree: null, // 组件实例
slots,
mounteds
}
const setupContext = { attrs, emit, slots };
// 在setup执行之前，设置当前实例
setCurrentInstance(instance);
const setupResult = setup(shallowReadonly(instance.props),setupContext);
//执行完后重置
setCurrentInstance(null);
// ...
}
然后就是onMounted本身的实现和执行时机了。
function onMounted(fn) {
if(currentInstance) {
currentInstace.mounteds.push(fn);
} else {
console.error("onMounted钩子只能在setup函数中执行");
}
}
function mountComponent(vnode, container, anchor) {
// ...
effect(() => {
const subTree = render.call(state,state); // 将data本身指定为render函数调用过程中的this
if(!instance.isMounted) {
beforeMount && beforeMount.call(state); // 挂载到真实DOM前，调用beforeMount钩子
patch(null, subTree, container, anchor);
instance.isMounted = true;
instance.mounted && instance.mounted.forEach( hook => {
hook.call(renderContext);
}) // 挂载到真实DOM之后，调用mounted钩子
} else{
// ...
}
instance.subTree = subTree; // 更新组件实例
}, {
scheduler: queueJob
});
}
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