Vue.js 技术揭秘之数据驱动

new Vue发生了什么

function Vue (options) {
  if (process.env.NODE_ENV !== 'production' &&
    !(this instanceof Vue)
  ) {
    warn('Vue is a constructor and should be called with the `new` keyword')
  }
  this._init(options)
}

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Vue.prototype._init = function (options?: Object) {
  const vm: Component = this
  ...
  // a flag to avoid this being observed
  vm._isVue = true
  // merge options
  if (options && options._isComponent) {
    // optimize internal component instantiation
    // since dynamic options merging is pretty slow, and none of the
    // internal component options needs special treatment.
    initInternalComponent(vm, options)
  } else {
    vm.$options = mergeOptions(
      resolveConstructorOptions(vm.constructor),
      options || {},
      vm
    )
  }
  /* istanbul ignore else */
  if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
    initProxy(vm)
  } else {
    vm._renderProxy = vm
  }
  // expose real self
  vm._self = vm
  initLifecycle(vm)
  initEvents(vm)
  initRender(vm)
  callHook(vm, 'beforeCreate')
  initInjections(vm) // resolve injections before data/props
  initState(vm)
  initProvide(vm) // resolve provide after data/props
  callHook(vm, 'created')
  ...
  if (vm.$options.el) {
    vm.$mount(vm.$options.el)
  }
}

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vue的初始化

合并配置
初始化生命周期
初始化事件中心
初始化渲染
初始化data、props、computed、watcher等等

vue实例挂载的实现

$mount方法

缓存原型上的$mount方法
对传入的参数el做了限制，vue不能挂载到body,html这样的根节点上，
没有定义render方法，则会把则会把 el 或者 template 字符串转换成 render 方法。
vue是一个在线编译的过程，通过调用compileToFunctions方法来实现
最后调用原型上的$mount 方法挂载

// 1
const mount = Vue.prototype.$mount
Vue.prototype.$mount = function (
  el?: string | Element,
  hydrating?: boolean
): Component {
  el = el && query(el)

  /* istanbul ignore if */
  // 2
  if (el === document.body || el === document.documentElement) {
    process.env.NODE_ENV !== 'production' && warn(
      `Do not mount Vue to <html> or <body> - mount to normal elements instead.`
    )
    return this
  }

  const options = this.$options
  // resolve template/el and convert to render function
  // 3 
  if (!options.render) {
    let template = options.template
    if (template) {
      if (typeof template === 'string') {
        if (template.charAt(0) === '#') {
          template = idToTemplate(template)
          /* istanbul ignore if */
          if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && !template) {
            warn(
              `Template element not found or is empty: ${options.template}`,
              this
            )
          }
        }
      } else if (template.nodeType) {
        template = template.innerHTML
      } else {
        if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
          warn('invalid template option:' + template, this)
        }
        return this
      }
    } else if (el) {
      template = getOuterHTML(el)
    }
    if (template) {
      /* istanbul ignore if */
      if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && config.performance && mark) {
        mark('compile')
      }

      const { render, staticRenderFns } = compileToFunctions(template, {
        shouldDecodeNewlines,
        shouldDecodeNewlinesForHref,
        delimiters: options.delimiters,
        comments: options.comments
      }, this)
      options.render = render
      options.staticRenderFns = staticRenderFns

      /* istanbul ignore if */
      if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && config.performance && mark) {
        mark('compile end')
        measure(`vue ${this._name} compile`, 'compile', 'compile end')
      }
    }
  }
  return mount.call(this, el, hydrating)
}

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Vue.prototype.$mount

el 它表示挂载的元素，可以是字符串，也可以是 DOM 对象
如果是字符串在浏览器环境下会调用 query 方法转换成 DOM 对象的。
第二个参数是和服务端渲染相关，在浏览器环境下我们不需要传第二个参数

Vue.prototype.$mount = function (
  el?: string | Element,
  hydrating?: boolean
): Component {
  el = el && inBrowser ? query(el) : undefined
  return mountComponent(this, el, hydrating)
}

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mountComponent

实例化一个渲染渲染Watcher，
1. 初始化的时候执行回调函数
2. 当vm实例中的监听数据发生变化的时候执行回调函数
在它的回调函数中会调用 updateComponent 方法，
在此方法中调用 vm._render 方法先生成虚拟 Node，最终调用 vm._update 更新 DOM。

export function mountComponent (
  vm: Component,
  el: ?Element,
  hydrating?: boolean
): Component {
  vm.$el = el
  if (!vm.$options.render) {
    vm.$options.render = createEmptyVNode
    if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
      // 编译环境下不符合规则的进行报警
    }
  }

  callHook(vm, 'beforeMount')

  let updateComponent
  /* istanbul ignore if */
  if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && config.performance && mark) {
    updateComponent = () => {
      /*
        相关逻辑代码 暂时不关心内部如何处理
      */
     mark(startTag)
     const vnode = vm._render()
     mark(endTag)
     measure(`vue ${name} render`, startTag, endTag)
     mark(startTag)
     vm._update(vnode, hydrating)
     mark(endTag)
     measure(`vue ${name} patch`, startTag, endTag)

    }
  } else {
    updateComponent = () => {
      vm._update(vm._render(), hydrating)
    }
  }

  // we set this to vm._watcher inside the watcher's constructor
  // since the watcher's initial patch may call $forceUpdate (e.g. inside child
  // component's mounted hook), which relies on vm._watcher being already defined
  new Watcher(vm, updateComponent, noop, {
    before () {
  
      if (vm._isMounted) {
        callHook(vm, 'beforeUpdate')
      }
    }
  }, true /* isRenderWatcher */)
  hydrating = false

  // manually mounted instance, call mounted on self
  // mounted is called for render-created child components in its inserted hook
  // vm.$vnode为null  表示当前是根vue的实例，
  // 函数最后判断为根节点的时候设置 vm._isMounted 为 true， 表示这个实例已经挂载了，同时执行 mounted 钩			子函数
  if (vm.$vnode == null) {
    vm._isMounted = true
    callHook(vm, 'mounted')
  }
  return vm
}

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Vm._render()

Vue 的 _render 方法是实例的一个私有方法，它用来把实例渲染成一个虚拟 Node

Vue.prototype._render = function (): VNode {
  const vm: Component = this
  const { render, _parentVnode } = vm.$options

  // reset _rendered flag on slots for duplicate slot check
  if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
    for (const key in vm.$slots) {
      // $flow-disable-line
      vm.$slots[key]._rendered = false
    }
  }

  if (_parentVnode) {
    vm.$scopedSlots = _parentVnode.data.scopedSlots || emptyObject
  }

  // set parent vnode. this allows render functions to have access
  // to the data on the placeholder node.
  vm.$vnode = _parentVnode
  // render self
  let vnode
  try {
    vnode = render.call(vm._renderProxy, vm.$createElement)
  } catch (e) {
    handleError(e, vm, `render`)
    // return error render result,
    // or previous vnode to prevent render error causing blank component
    /* istanbul ignore else */
    if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
      if (vm.$options.renderError) {
        try {
          vnode = vm.$options.renderError.call(vm._renderProxy, vm.$createElement, e)
        } catch (e) {
          handleError(e, vm, `renderError`)
          vnode = vm._vnode
        }
      } else {
        vnode = vm._vnode
      }
    } else {
      vnode = vm._vnode
    }
  }
  // return empty vnode in case the render function errored out
  if (!(vnode instanceof VNode)) {
    if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && Array.isArray(vnode)) {
      warn(
        'Multiple root nodes returned from render function. Render function ' +
        'should return a single root node.',
        vm
      )
    }
    vnode = createEmptyVNode()
  }
  // set parent
  vnode.parent = _parentVnode
  return vnode
}

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render方法的调用

render: function (createElement) {
  return createElement('div', {
     attrs: {
        id: 'app'
      },
  }, this.message)
}

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总结：

vm._render 最终是通过执行 createElement 方法并返回的是 vnode，它是一个虚拟 Node

Virtual Dom

真正的dom元素是非常庞大的，浏览器的标准就是DOM 设计的非常复杂。当我们频繁的去做 DOM 更新，会产生一定的性能问题。

Virtual DOM 就是用一个原生的 JS 对象去描述一个 DOM 节点，所以它比创建一个 DOM 的代价要小很多。在 Vue.js 中，Virtual DOM 是用 VNode 这么一个 Class 去描述

其实 VNode 是对真实 DOM 的一种抽象描述，它的核心定义无非就几个关键属性，标签名、数据、子节点、键值等，其它属性都是用来扩展 VNode 的灵活性以及实现一些特殊 feature 的。
由于 VNode 只是用来映射到真实 DOM 的渲染，不需要包含操作 DOM 的方法，因此它是非常轻量和简单的。
Virtual DOM 除了它的数据结构的定义，映射到真实的 DOM 实际上要经历 VNode 的 create、diff、patch 等过程。

/* @flow */

export default class VNode {
  tag: string | void;
  data: VNodeData | void;
  children: ?Array<VNode>;
  text: string | void;
  elm: Node | void;
  ns: string | void;
  context: Component | void; // rendered in this component's scope
  key: string | number | void;
  componentOptions: VNodeComponentOptions | void;
  componentInstance: Component | void; // component instance
  parent: VNode | void; // component placeholder node

  // strictly internal
  raw: boolean; // contains raw HTML? (server only)
  isStatic: boolean; // hoisted static node
  isRootInsert: boolean; // necessary for enter transition check
  isComment: boolean; // empty comment placeholder?
  isCloned: boolean; // is a cloned node?
  isOnce: boolean; // is a v-once node?
  asyncFactory: Function | void; // async component factory function
  asyncMeta: Object | void;
  isAsyncPlaceholder: boolean;
  ssrContext: Object | void;
  fnContext: Component | void; // real context vm for functional nodes
  fnOptions: ?ComponentOptions; // for SSR caching
  devtoolsMeta: ?Object; // used to store functional render context for devtools
  fnScopeId: ?string; // functional scope id support

  constructor (
    tag?: string,
    data?: VNodeData,
    children?: ?Array<VNode>,
    text?: string,
    elm?: Node,
    context?: Component,
    componentOptions?: VNodeComponentOptions,
    asyncFactory?: Function
  ) {
    this.tag = tag
    this.data = data
    this.children = children
    this.text = text
    this.elm = elm
    this.ns = undefined
    this.context = context
    this.fnContext = undefined
    this.fnOptions = undefined
    this.fnScopeId = undefined
    this.key = data && data.key
    this.componentOptions = componentOptions
    this.componentInstance = undefined
    this.parent = undefined
    this.raw = false
    this.isStatic = false
    this.isRootInsert = true
    this.isComment = false
    this.isCloned = false
    this.isOnce = false
    this.asyncFactory = asyncFactory
    this.asyncMeta = undefined
    this.isAsyncPlaceholder = false
  }

  // DEPRECATED: alias for componentInstance for backwards compat.
  /* istanbul ignore next */
  get child (): Component | void {
    return this.componentInstance
  }
}

export const createEmptyVNode = (text: string = '') => {
  const node = new VNode()
  node.text = text
  node.isComment = true
  return node
}

export function createTextVNode (val: string | number) {
  return new VNode(undefined, undefined, undefined, String(val))
}

// optimized shallow clone
// used for static nodes and slot nodes because they may be reused across
// multiple renders, cloning them avoids errors when DOM manipulations rely
// on their elm reference.
export function cloneVNode (vnode: VNode): VNode {
  const cloned = new VNode(
    vnode.tag,
    vnode.data,
    // #7975
    // clone children array to avoid mutating original in case of cloning
    // a child.
    vnode.children && vnode.children.slice(),
    vnode.text,
    vnode.elm,
    vnode.context,
    vnode.componentOptions,
    vnode.asyncFactory
  )
  cloned.ns = vnode.ns
  cloned.isStatic = vnode.isStatic
  cloned.key = vnode.key
  cloned.isComment = vnode.isComment
  cloned.fnContext = vnode.fnContext
  cloned.fnOptions = vnode.fnOptions
  cloned.fnScopeId = vnode.fnScopeId
  cloned.asyncMeta = vnode.asyncMeta
  cloned.isCloned = true
  return cloned
}

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用Vnode描述真实DOM

const elementVNode = {
  tag: 'div',
  data: null,
  children: [
    {
      tag: 'h1',
      data: null
    },
    {
      tag: 'p',
      data: null
    }
  ]
}

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不同的vnode拥有不同的设计，总体来说Vnode可以分为五类

html/svg 元素、
组件、
纯文本、
Fragment
Portal**：

那么在 Vue.js 中，VNode 的 create 是通过之前提到的 createElement 方法创建的，我们接下来分析这部分的实现。

createElement

vue.js 使用cerateElement方法创建Vnode
createElement 方法实际上是对 _createElement 方法的封装，它允许传入的参数更加灵活，在处理这些参数后，调用真正创建 VNode 的函数 _createElement：

// wrapper function for providing a more flexible interface
// without getting yelled at by flow
export function createElement (
  context: Component,
  tag: any,
  data: any,
  children: any,
  normalizationType: any,
  alwaysNormalize: boolean
): VNode | Array<VNode> {
  if (Array.isArray(data) || isPrimitive(data)) {
    normalizationType = children
    children = data
    data = undefined
  }
  if (isTrue(alwaysNormalize)) {
    normalizationType = ALWAYS_NORMALIZE
  }
  return _createElement(context, tag, data, children, normalizationType)
}

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参数定义

context 表示 VNode 的上下文环境，它是 Component 类型；
tag 表示标签，它可以是一个字符串，也可以是一个 Component
data 表示 VNode 的数据，它是一个 VNodeData 类型，
children 表示当前 VNode 的子节点，它是任意类型的，它接下来需要被规范为标准的 VNode 数组；

normalizationType 表示子节点规范的类型，类型不同规范的方法也就不一样，它主要是参考 render 函数是编译生成的还是用户手写的。

export function _createElement (
  context: Component,
  tag?: string | Class<Component> | Function | Object,
  data?: VNodeData,
  children?: any,
  normalizationType?: number
): VNode | Array<VNode> {
  // ..... 省略
  // support single function children as default scoped slot
  if (Array.isArray(children) &&
    typeof children[0] === 'function'
  ) {
    data = data || {}
    data.scopedSlots = { default: children[0] }
    children.length = 0
  }
  // children的规范化
  if (normalizationType === ALWAYS_NORMALIZE) {
    children = normalizeChildren(children)
  } else if (normalizationType === SIMPLE_NORMALIZE) {
    children = simpleNormalizeChildren(children)
  }
  // Vnode的创建
  let vnode, ns
  if (typeof tag === 'string') {
    let Ctor
    ns = (context.$vnode && context.$vnode.ns) || config.getTagNamespace(tag)
    if (config.isReservedTag(tag)) {
      // platform built-in elements
      vnode = new VNode(
        config.parsePlatformTagName(tag), data, children,
        undefined, undefined, context
      )
    } else if (isDef(Ctor = resolveAsset(context.$options, 'components', tag))) {
      // component
      vnode = createComponent(Ctor, data, context, children, tag)
    } else {
      // unknown or unlisted namespaced elements
      // check at runtime because it may get assigned a namespace when its
      // parent normalizes children
      vnode = new VNode(
        tag, data, children,
        undefined, undefined, context
      )
    }
  } else {
    // direct component options / constructor
    vnode = createComponent(tag, data, context, children)
  }
  if (Array.isArray(vnode)) {
    return vnode
  } else if (isDef(vnode)) {
    if (isDef(ns)) applyNS(vnode, ns)
    if (isDef(data)) registerDeepBindings(data)
    return vnode
  } else {
    return createEmptyVNode()
  }
}

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children的规范化

由于 Virtual DOM 实际上是一个树状结构，每一个 VNode 可能会有若干个子节点，这些子节点应该也是 VNode 的类型。_createElement 接收的第 4 个参数 children 是任意类型的，因此我们需要把它们规范成 VNode 类型。

simpleNormalizeChildren 当functional component函数式组件返回的是一个数组而不是一个根节点的时候，通过Array.prototype.concat 将整个children数组打平，
normalizeChildren 方法的调用场景有 2 种
- 一个场景是 render 函数是用户手写的，当 children 只有一个节点的时候，Vue.js 从接口层面允许用户把 children 写成基础类型用来创建单个简单的文本节点，这种情况会调用 createTextVNode 创建一个文本节点的 VNode
- 是当编译 slot、v-for 的时候会产生嵌套数组的情况，会调用 normalizeArrayChildren 方法

// The template compiler attempts to minimize the need for normalization by
// statically analyzing the template at compile time.
//
// For plain HTML markup, normalization can be completely skipped because the
// generated render function is guaranteed to return Array<VNode>. There are
// two cases where extra normalization is needed:

// 1. When the children contains components - because a functional component
// may return an Array instead of a single root. In this case, just a simple
// normalization is needed - if any child is an Array, we flatten the whole
// thing with Array.prototype.concat. It is guaranteed to be only 1-level deep
// because functional components already normalize their own children.
export function simpleNormalizeChildren (children: any) {
  for (let i = 0; i < children.length; i++) {
    if (Array.isArray(children[i])) {
      return Array.prototype.concat.apply([], children)
    }
  }
  return children
}

// 2. When the children contains constructs that always generated nested Arrays,
// e.g. <template>, <slot>, v-for, or when the children is provided by user
// with hand-written render functions / JSX. In such cases a full normalization
// is needed to cater to all possible types of children values.
export function normalizeChildren (children: any): ?Array<VNode> {
  return isPrimitive(children)
    ? [createTextVNode(children)]
    : Array.isArray(children)
      ? normalizeArrayChildren(children)
      : undefined
}

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normalizeArrayChildren 接收 2 个参数，

children 表示要规范的子节点，
nestedIndex 表示嵌套的索引，

单个 child 可能是一个数组类型。 normalizeArrayChildren 主要的逻辑就是遍历 children，获得单个节点 c，然后对 c 的类型判断，

如果是一个数组类型，则递归调用 normalizeArrayChildren;
如果是基础类型，则通过 createTextVNode 方法转换成 VNode 类型；否则就已经是 VNode 类型了，
如果 children 是一个列表并且列表还存在嵌套的情况，则根据 nestedIndex 去更新它的 key。这里需要注意一点，在遍历的过程中，对这 3 种情况都做了如下处理：如果存在两个连续的 text 节点，会把它们合并成一个 text 节点。

经过对 children 的规范化，children 变成了一个类型为 VNode 的 Array。

Vnode的创建

对 tag 做判断，如果是 string 类型，则接着判断如果是内置的一些节点，则直接创建一个普通 VNode，
如果是为已注册的组件名，则通过 createComponent 创建一个组件类型的 VNode，否则创建一个未知的标签的 VNode。
如果是 tag 一个 Component 类型，则直接调用 createComponent 创建一个组件类型的 VNode 节点。对于 createComponent 创建组件类型的 VNode 的过程，我们之后会去介绍，本质上它还是返回了一个 VNode。

  // Vnode的创建
  let vnode, ns
  if (typeof tag === 'string') {
    let Ctor
    ns = (context.$vnode && context.$vnode.ns) || config.getTagNamespace(tag)
    if (config.isReservedTag(tag)) {
      // platform built-in elements
      vnode = new VNode(
        config.parsePlatformTagName(tag), data, children,
        undefined, undefined, context
      )
    } else if (isDef(Ctor = resolveAsset(context.$options, 'components', tag))) {
      // component
      vnode = createComponent(Ctor, data, context, children, tag)
    } else {
      // unknown or unlisted namespaced elements
      // check at runtime because it may get assigned a namespace when its
      // parent normalizes children
      vnode = new VNode(
        tag, data, children,
        undefined, undefined, context
      )
    }
  } else {
    // direct component options / constructor
    vnode = createComponent(tag, data, context, children)
  }

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update

Vue 的 _update 是实例的一个私有方法，它被调用的时机有 2 个，一个是首次渲染，一个是数据更新的时候

Vue.prototype._update = function (vnode: VNode, hydrating?: boolean) {
  const vm: Component = this
  const prevEl = vm.$el
  const prevVnode = vm._vnode
  const prevActiveInstance = activeInstance
  activeInstance = vm
  vm._vnode = vnode
  // Vue.prototype.__patch__ is injected in entry points
  // based on the rendering backend used.
  if (!prevVnode) {
    // initial render
    vm.$el = vm.__patch__(vm.$el, vnode, hydrating, false /* removeOnly */)
  } else {
    // updates
    vm.$el = vm.__patch__(prevVnode, vnode)
  }
  activeInstance = prevActiveInstance
  // update __vue__ reference
  if (prevEl) {
    prevEl.__vue__ = null
  }
  if (vm.$el) {
    vm.$el.__vue__ = vm
  }
  // if parent is an HOC, update its $el as well
  if (vm.$vnode && vm.$parent && vm.$vnode === vm.$parent._vnode) {
    vm.$parent.$el = vm.$el
  }
  // updated hook is called by the scheduler to ensure that children are
  // updated in a parent's updated hook.
}

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因为在服务端渲染中，没有真实的浏览器 DOM 环境，所以不需要把 VNode 最终转换成 DOM，因此是一个空函数

Vue.prototype.__patch__ = inBrowser ? patch : noop

import * as nodeOps from 'web/runtime/node-ops'
import { createPatchFunction } from 'core/vdom/patch'
import baseModules from 'core/vdom/modules/index'
import platformModules from 'web/runtime/modules/index'

// the directive module should be applied last, after all
// built-in modules have been applied.
const modules = platformModules.concat(baseModules)

export const patch: Function = createPatchFunction({ nodeOps, modules })

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const hooks = ['create', 'activate', 'update', 'remove', 'destroy']

export function createPatchFunction (backend) {
  let i, j
  const cbs = {}

  const { modules, nodeOps } = backend

  for (i = 0; i < hooks.length; ++i) {
    cbs[hooks[i]] = []
    for (j = 0; j < modules.length; ++j) {
      if (isDef(modules[j][hooks[i]])) {
        cbs[hooks[i]].push(modules[j][hooks[i]])
      }
    }
  }
  return function patch(oldVnode, vnode, hydrating, removeOnly){
    // .... 
  }
}

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总结

vue内遍历子虚拟节点，递归调用 createElm，这是一种常用的深度优先的遍历算法，这里要注意的一点是在遍历过程中会把 vnode.elm 作为父容器的 DOM 节点占位符传入。实际上整个过程就是递归创建了一个完整的 DOM 树并插入到 Body 上。

初始化vue到最终渲染的整个过程

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