1. vue3.0组件渲染：vnode 到真实 DOM

vue初始化:

Vue.js 2.x 与 Vue.js 3.0 初始化的对比：

// 在 Vue.js 2.x 中，初始化一个应用的方式如下
import Vue from 'vue'
import App from './App'
const app = new Vue({
  render: h => h(App)
})
app.$mount('#app')

// 在 Vue.js 3.0 中，初始化一个应用的方式如下
import { createApp } from 'vue'
import App from './app'
const app = createApp(App)
app.mount('#app')

vue.js 3.0 中createApp的实现如下：

const createApp = ((...args) => {
  // 创建 app 对象
  const app = ensureRenderer().createApp(...args)
  const { mount } = app
  // 重写 mount 方法
  app.mount = (containerOrSelector) => {
    // ...
  }
  return app
})

createApp 主要做了两件事情：创建 app 对象和重写 app.mount 方法。

1. 创建 app 对象

 const app = ensureRenderer().createApp(...args)

其中 ensureRenderer() 用来创建一个渲染器对象，返回一个app对象，代码如下：

// 渲染相关的一些配置，比如更新属性的方法，操作 DOM 的方法
const rendererOptions = {
  patchProp,
  ...nodeOps
}
let renderer
// 延时创建渲染器，当用户只依赖响应式包的时候，可以通过 tree-shaking 移除核心渲染逻辑相关的代码
function ensureRenderer() {
  return renderer || (renderer = createRenderer(rendererOptions)) //创建渲染器 (避免重复创建)
}
function createRenderer(options) {
  return baseCreateRenderer(options)
}
function baseCreateRenderer(options) {
  function render(vnode, container) {
    // 组件渲染的核心逻辑
  }

  return {
    render,
    createApp: createAppAPI(render)
  }
}
function createAppAPI(render) {
  // createApp createApp 方法接受的两个参数：根组件的对象和 prop
  return function createApp(rootComponent, rootProps = null) {
    const app = {
      _component: rootComponent,  //App 组件对象作为根组件
      _props: rootProps,
      mount(rootContainer) {      //用来挂载组件
        // 创建根组件的 vnode
        const vnode = createVNode(rootComponent, rootProps)
        // 利用渲染器渲染 vnode
        render(vnode, rootContainer)
        app._container = rootContainer
        return vnode.component.proxy
      }
    }
    return app
  }
}

可以看出 Vue.js 利用闭包和函数柯里化的技巧，在执行 app.mount 的时候，并不需要传入渲染器 render, render在执行 createAppAPI 被闭包保存

2. 重写 app.mount 方法

createApp 返回的 app 对象已经拥有了 mount 方法，那为什么还要重写呢！而不把相关逻辑放在 app 对象的 mount 方法内部来实现？ 因为 Vue.js 不仅仅是为 Web 平台服务，它的目标是支持跨平台渲染，而 createApp 函数内部的 app.mount 方法是一个标准的可跨平台的组件渲染流程：

mount(rootContainer) {
  // 创建根组件的 vnode
  const vnode = createVNode(rootComponent, rootProps)
  // 利用渲染器渲染 vnode
  render(vnode, rootContainer)
  app._container = rootContainer
  return vnode.component.proxy
}

标准的跨平台渲染流程是先创建 vnode，再渲染 vnode。此外参数 rootContainer 也可以是不同类型的值，比如，在 Web 平台它是一个 DOM 对象，而在其他平台（比如 Weex 和小程序）中可以是其他类型的值。所以这里面的代码不应该包含任何特定平台相关的逻辑，也就是说这些代码的执行逻辑都是与平台无关的。因此我们需要在外部重写这个方法，来完善 Web 平台下的渲染逻辑。

接下来，我们再来看 app.mount 重写都做了哪些事情：

app.mount = (containerOrSelector) => {
  // 标准化容器
  const container = normalizeContainer(containerOrSelector)
  if (!container)
    return
  const component = app._component
   // 如组件对象没有定义 render 函数和 template 模板，则取容器的 innerHTML 作为组件模板内容
  if (!isFunction(component) && !component.render && !component.template) {
    component.template = container.innerHTML
  }
  // 挂载前清空容器内容
  container.innerHTML = ''
  // 真正的挂载
  return mount(container)
}

首先是通过 normalizeContainer 标准化容器（这里可以传字符串选择器或者 DOM 对象，但如果是字符串选择器，就需要把它转成 DOM 对象，作为最终挂载的容器），然后做一个 if 判断，如果组件对象没有定义 render 函数和 template 模板，则取容器的 innerHTML 作为组件模板内容；接着在挂载前清空容器内容，最终再调用 app.mount 的方法走标准的组件渲染流程。

在这里，重写的逻辑都是和 Web 平台相关的，所以要放在外部实现。此外，这么做的目的是既能让用户在使用 API 时可以更加灵活，也兼容了 Vue.js 2.x 的写法，比如 app.mount 的第一个参数就同时支持选择器字符串和 DOM 对象两种类型。 从 app.mount 开始，才算真正进入组件渲染流程，那么接下来，我们就重点看一下核心渲染流程做的两件事情：创建 vnode 和渲染 vnode。

1. 创建 vnode

vnode作用：将html 结构文档转换成 AST 抽象语法树 如下：在 HTML 中我们使用 <button> 标签来写一个按钮：

<button class="btn" style="width:100px;height:50px">click me</button>

我们可以用 vnode转换成 AST 抽象语法树后这样表示 <button> 标签：

const vnode = {
  type: 'button',
  props: { 
    'class': 'btn',
    style: {
      width: '100px',
      height: '50px'
    }
  },
  children: 'click me'
}

children 属性表示 DOM 的子节点，它也可以是一个 vnode 数组，只不过 vnode 可以用字符串表示简单的文本 。 什么是组件节点呢？其实， vnode 除了可以像上面那样用于描述一个真实的 DOM，也可以用来描述组件。 我们先在模板中引入一个组件标签 <custom-component>：

<custom-component msg="test"></custom-component>

我们可以用 vnode 这样表示 <custom-component> 组件标签：

const CustomComponent = {
  // 在这里定义组件对象
}
const vnode = {
  type: CustomComponent,
  props: { 
    msg: 'test'
  }
}

组件 vnode 其实是对抽象事物的描述，这是因为我们并不会在页面上真正渲染一个 标签，而是渲染组件内部定义的 HTML 标签。

除了上两种 vnode 类型外，还有纯文本 vnode、注释 vnode 等等，但鉴于我们的主线只需要研究组件 vnode 和普通元素 vnode，所以我在这里就不赘述了。

了解 vnode 后那么 vnode 有什么优势呢？为什么一定要设计 vnode 这样的数据结构呢？

1. 抽象，引入 vnode，可以把渲染过程抽象化，从而使得组件的抽象能力也得到提升。
2. 跨平台，因为 patch vnode 的过程不同平台可以有自己的实现，基于 vnode 再做服务端渲染、Weex 平台、小程序平台的渲染都变得容易了很多。

那vnode 的性能一定比手动操作原生 DOM 好吗？不一定！基于 vnode 实现的 MVVM 框架，在每次 render to vnode 的过程中，渲染组件会有一定的 JavaScript 耗时，虽然 diff 算法在减少 DOM 操作方面足够优秀，但最终还是免不了操作 DOM，所以说性能并不是 vnode 的优势。

那么，Vue.js 内部是如何创建这些 vnode 的呢？

回顾 app.mount 函数的实现，内部是通过 createVNode 函数创建了根组件的 vnode ：

 const vnode = createVNode(rootComponent, rootProps)

我们来看一下 createVNode 函数的大致实现：

function createVNode(type, props = null
,children = null) {
  if (props) {
    // 处理 props 相关逻辑，标准化 class 和 style
  }
  // 对 vnode 类型信息编码
  const shapeFlag = isString(type)
    ? 1 /* ELEMENT */
    : isSuspense(type)
      ? 128 /* SUSPENSE */
      : isTeleport(type)
        ? 64 /* TELEPORT */
        : isObject(type)
          ? 4 /* STATEFUL_COMPONENT */
          : isFunction(type)
            ? 2 /* FUNCTIONAL_COMPONENT */
            : 0
  const vnode = {
    type,
    props,
    shapeFlag,
    // 一些其他属性
  }
  // 标准化子节点，把不同数据类型的 children 转成数组或者文本类型
  normalizeChildren(vnode, children)
  return vnode
}

通过上述代码可以看到，其实 createVNode 做的事情很简单，就是：对 props 做标准化处理、对 vnode 的类型信息编码、创建 vnode 对象，标准化子节点 children 。

我们现在拥有了这个 vnode 对象，接下来要做的事情就是把它渲染到页面中去。

2. 渲染 vnode

接下来，是渲染 vnode 的过程。

回顾 app.mount 函数的实现，内部通过执行这段代码去渲染创建好的 vnode：

render(vnode, rootContainer)
const render = (vnode, container) => {
  if (vnode == null) {
    // 销毁组件
    if (container._vnode) {
      unmount(container._vnode, null, null, true)
    }
  } else {
    // 创建或者更新组件
    patch(container._vnode || null, vnode, container)
  }
  // 缓存 vnode 节点，表示已经渲染
  container._vnode = vnode
}

这个渲染函数 render 的实现很简单，如果它的第一个参数 vnode 为空，则执行销毁组件的逻辑，否则执行创建或者更新组件的逻辑。

接下来我们接着看一下上面渲染 vnode 的代码中涉及的 patch 函数的实现：

const patch = (n1, n2, container, anchor = null, parentComponent = null, parentSuspense = null, isSVG = false, optimized = false) => {
  // 如果存在新旧节点, 且新旧节点类型不同，则销毁旧节点
  if (n1 && !isSameVNodeType(n1, n2)) {
    anchor = getNextHostNode(n1)
    unmount(n1, parentComponent, parentSuspense, true)
    n1 = null
  }
  const { type, shapeFlag } = n2
  switch (type) {
    case Text:
      // 处理文本节点
      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
      break
    default:
      if (shapeFlag & 1 /* ELEMENT */) {
        // 处理普通 DOM 元素
        processElement(n1, n2, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized)
      }
      else if (shapeFlag & 6 /* COMPONENT */) {
        // 处理组件
        processComponent(n1, n2, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized)
      }
      else if (shapeFlag & 64 /* TELEPORT */) {
        // 处理 TELEPORT
      }
      else if (shapeFlag & 128 /* SUSPENSE */) {
        // 处理 SUSPENSE
      }
  }
}

patch 本意是打补丁的意思，这个函数有两个功能，一个是根据 vnode 挂载 DOM，一个是根据新旧 vnode 更新 DOM。对于初次渲染，我们这里只分析创建过程，更新过程在后面的章节分析。

在创建的过程中，patch 函数接受多个参数，这里我们目前只重点关注前三个：

1. 第一个参数 n1 表示旧的 vnode，当 n1 为 null 的时候，表示是一次挂载的过程；

2. 第二个参数 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. 第三个参数 container 表示 DOM 容器，也就是 vnode 渲染生成 DOM 后，会挂载到 container 下面。

对于渲染的节点，我们这里重点关注两种类型节点的渲染逻辑：对组件的处理和对普通 DOM 元素的处理。

先来看对组件的处理。由于初始化渲染的是 App 组件，它是一个组件 vnode，所以我们来看一下组件的处理逻辑是怎样的。首先是用来处理组件的 processComponent 函数的实现：

const processComponent = (n1, n2, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized) => {
  if (n1 == null) {
   // 挂载组件
   mountComponent(n2, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized)
  }
  else {
    // 更新组件
    updateComponent(n1, n2, parentComponent, optimized)
  }
}

该函数的逻辑很简单，如果 n1 为 null，则执行挂载组件的逻辑，否则执行更新组件的逻辑。

我们接着来看挂载组件的 mountComponent 函数的实现：

const mountComponent = (initialVNode, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized) => {
  // 创建组件实例
  const instance = (initialVNode.component = createComponentInstance(initialVNode, parentComponent, parentSuspense))
  // 设置组件实例
  setupComponent(instance)
  // 设置并运行带副作用的渲染函数
  setupRenderEffect(instance, initialVNode, container, anchor, parentSuspense, isSVG, optimized)
}

可以看到，挂载组件函数 mountComponent 主要做三件事情：创建组件实例、设置组件实例、设置并运行带副作用的渲染函数。

首先是创建组件实例，Vue.js 3.0 虽然不像 Vue.js 2.x 那样通过类的方式去实例化组件，但内部也通过对象的方式去创建了当前渲染的组件实例。

其次设置组件实例，instance 保留了很多组件相关的数据，维护了组件的上下文，包括对 props、插槽，以及其他实例的属性的初始化处理。

创建和设置组件实例这两个流程我们这里不展开讲，会在后面的章节详细分析。

最后是运行带副作用的渲染函数 setupRenderEffect，我们重点来看一下这个函数的实现：

const setupRenderEffect = (instance, initialVNode, container, anchor, parentSuspense, isSVG, optimized) => {
  // 创建响应式的副作用渲染函数
  instance.update = effect(function componentEffect() {
    if (!instance.isMounted) {
      // 渲染组件生成子树 vnode
      const subTree = (instance.subTree = renderComponentRoot(instance))
      // 把子树 vnode 挂载到 container 中
      patch(null, subTree, container, anchor, instance, parentSuspense, isSVG)
      // 保留渲染生成的子树根 DOM 节点
      initialVNode.el = subTree.el
      instance.isMounted = true
    }
    else {
      // 更新组件
    }
  }, prodEffectOptions)
}

该函数利用响应式库的 effect 函数创建了一个副作用渲染函数 componentEffect （effect 的实现我们后面讲响应式章节会具体说）。副作用，这里你可以简单地理解为，当组件的数据发生变化时，effect 函数包裹的内部渲染函数 componentEffect 会重新执行一遍，从而达到重新渲染组件的目的。

渲染函数内部也会判断这是一次初始渲染还是组件更新。这里我们只分析初始渲染流程。

初始渲染主要做两件事情：渲染组件生成 subTree、把 subTree 挂载到 container 中。

首先，是渲染组件生成 subTree，它也是一个 vnode 对象。这里要注意别把 subTree 和 initialVNode 弄混了（其实在 Vue.js 3.0 中，根据命名我们已经能很好地区分它们了，而在 Vue.js 2.x 中它们分别命名为 _vnode 和 $vnode）。

我来举个例子说明，在父组件 App 中里引入了 Hello 组件：

<template>
  <div class="app">
    <p>This is an app.</p>
    <hello></hello>
  </div>
</template>

在 Hello 组件中是 <div> 标签包裹着一个 <p> 标签：

<template>
  <div class="hello">
    <p>Hello, Vue 3.0!</p>
  </div>
</template>

在 App 组件中， 节点渲染生成的 vnode ，对应的就是 Hello 组件的 initialVNode ，为了好记，你也可以把它称作“组件 vnode”。而 Hello 组件内部整个 DOM 节点对应的 vnode 就是执行 renderComponentRoot 渲染生成对应的 subTree，我们可以把它称作“子树 vnode”。

我们知道每个组件都会有对应的 render 函数，即使你写 template，也会编译成 render 函数，而 renderComponentRoot 函数就是去执行 render 函数创建整个组件树内部的 vnode，把这个 vnode 再经过内部一层标准化，就得到了该函数的返回结果：子树 vnode。

渲染生成子树 vnode 后，接下来就是继续调用 patch 函数把子树 vnode 挂载到 container 中了。

那么我们又再次回到了 patch 函数，会继续对这个子树 vnode 类型进行判断，对于上述例子，App 组件的根节点是 <div> 标签，那么对应的子树 vnode 也是一个普通元素 vnode，那么我们接下来看对普通 DOM 元素的处理流程。

首先我们来看一下处理普通 DOM元素的 processElement 函数的实现：

const processElement = (n1, n2, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized) => {
  isSVG = isSVG || n2.type === 'svg'
  if (n1 == null) {
    //挂载元素节点
    mountElement(n2, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized)
  }
  else {
    //更新元素节点
    patchElement(n1, n2, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized)
  }
}

该函数的逻辑很简单，如果 n1 为 null，走挂载元素节点的逻辑，否则走更新元素节点逻辑。

我们接着来看挂载元素的 mountElement 函数的实现：

const mountElement = (vnode, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized) => {
  let el
  const { type, props, shapeFlag } = vnode
  // 创建 DOM 元素节点
  el = vnode.el = hostCreateElement(vnode.type, isSVG, props && props.is)
  if (props) {
    // 处理 props，比如 class、style、event 等属性
    for (const key in props) {
      if (!isReservedProp(key)) {
        hostPatchProp(el, key, null, props[key], isSVG)
      }
    }
  }
  if (shapeFlag & 8 /* TEXT_CHILDREN */) {
    // 处理子节点是纯文本的情况
    hostSetElementText(el, vnode.children)
  }
  else if (shapeFlag & 16 /* ARRAY_CHILDREN */) {
    // 处理子节点是数组的情况
    mountChildren(vnode.children, el, null, parentComponent, parentSuspense, isSVG && type !== 'foreignObject', optimized || !!vnode.dynamicChildren)
  }
  // 把创建的 DOM 元素节点挂载到 container 上
  hostInsert(el, container, anchor)
}

可以看到，挂载元素函数主要做四件事：创建 DOM 元素节点、处理 props、处理 children、挂载 DOM 元素到 container 上。

首先是创建 DOM 元素节点，通过 hostCreateElement 方法创建，这是一个平台相关的方法，我们来看一下它在 Web 环境下的定义：

function createElement(tag, isSVG, is) {
  isSVG ? document.createElementNS(svgNS, tag) 
  : document.createElement(tag, is ? { is } : undefined)
}

它调用了底层的 DOM API document.createElement 创建元素，所以本质上 Vue.js 强调不去操作 DOM ，只是希望用户不直接碰触 DOM，它并没有什么神奇的魔法，底层还是会操作 DOM。

另外，如果是其他平台比如 Weex，hostCreateElement 方法就不再是操作 DOM ，而是平台相关的 API 了，这些平台相关的方法是在创建渲染器阶段作为参数传入的。

创建完 DOM 节点后，接下来要做的是判断如果有 props 的话，给这个 DOM 节点添加相关的 class、style、event 等属性，并做相关的处理，这些逻辑都是在 hostPatchProp 函数内部做的，这里就不展开讲了。

接下来是对子节点的处理，我们知道 DOM 是一棵树，vnode 同样也是一棵树，并且它和 DOM 结构是一一映射的。

如果子节点是纯文本，则执行 hostSetElementText 方法，它在 Web 环境下通过设置 DOM 元素的 textContent 属性设置文本：

function setElementText(el, text) {
  el.textContent = text
}

如果子节点是数组，则执行 mountChildren 方法：

const mountChildren = (children, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized, start = 0) => {
  for (let i = start; i < children.length; i++) {
    // 预处理 child
    const child = (children[i] = optimized
      ? cloneIfMounted(children[i])
      : normalizeVNode(children[i]))
    // 递归 patch 挂载 child
    patch(null, child, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized)
  }
}

子节点的挂载逻辑同样很简单，遍历 children 获取到每一个 child，然后递归执行 patch 方法挂载每一个 child 。注意，这里有对 child 做预处理的情况（后面编译优化的章节会详细分析）。

可以看到，mountChildren 函数的第二个参数是 container，而我们调用 mountChildren 方法传入的第二个参数是在 mountElement 时创建的 DOM 节点，这就很好地建立了父子关系。

另外，通过递归 patch 这种深度优先遍历树的方式，我们就可以构造完整的 DOM 树，完成组件的渲染。

处理完所有子节点后，最后通过 hostInsert 方法把创建的 DOM 元素节点挂载到 container 上，它在 Web 环境下这样定义：

function insert(child, parent, anchor) {
  if (anchor) {
    parent.insertBefore(child, anchor)
  }
  else {
    parent.appendChild(child) //最终挂载到页面
  }
}