VUE源码解析-数据驱动

介绍

vue一个核心思想就是数据驱动。所谓数据驱动，是指视图由数据驱动生成的，vue对视图的修改不是直接操作DOM，而是通过数据的修改。与传统前端开发相比（直接修改DOM），大大简化了代码量，特别是当交互复杂的时候，只关心数据的修改会让代码的逻辑变得非常清晰，因为DOM变成数据的映射，我们所有的逻辑都是对数据的修改，而不再触碰DOM，这样的代码利于维护。

在Vue.js中可以采用简洁的模板语法来声明将数据渲染为DOM：

<div id="app">
  {{ message }}
div>

var app = new Vue({
  el: '#app',
  data: {
    message: 'Hello World!'
  }
})

最终，他将会在页面中渲染出Hellow World。接下来，我们将会从源码角度来分析Vue是如何实现的。

new Vue

从入口代码开始分析。new关键字在javascript语言中代表实例化是一个对象，而Vue实际上是一个类，类在JavaScript中是使用 Function 来实现的，在 scr/core/instance/index.js中。

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)
}

可以看到 Vue 只能通过 new 关键字初始化，然后会调用 this._init 方法， 该方法在 src/core/instance/init.js 中定义。

Vue.prototype._init = function (options?: Object) {
  const vm: Component = this
  // a uid
  vm._uid = uid++

  let startTag, endTag
  /* istanbul ignore if */
  if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && config.performance && mark) {
    startTag = `vue-perf-start:${vm._uid}`
    endTag = `vue-perf-end:${vm._uid}`
    mark(startTag)
  }

  // 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')

  /* istanbul ignore if */
  if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && config.performance && mark) {
    vm._name = formatComponentName(vm, false)
    mark(endTag)
    measure(`vue ${vm._name} init`, startTag, endTag)
  }

  if (vm.$options.el) {
    vm.$mount(vm.$options.el)
  }
}

Vue 初始化主要做了，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…
总结： Vue的初始化逻辑写的非常清楚，把不同的功能逻辑拆成一些单独的函数执行，让主线逻辑一目了然，这样的编程思想是非常值得借鉴和学习的。

在初始化的最后，检测到如果有 el 属性，则调用 vm.$mount 方法挂载 vm，挂载的目标就是把模板渲染成最终的DOM，接下来将分析vue的挂载过程。

vue的挂载实现

Vue中是通过 $mount实例方法去挂载vm的，$mount 方法在多个文件中都有定义，如 src/platform/web/entry-runtime-with-compiler.js、src/platform/web/runtime/index.js、src/platform/weex/runtime/index.js。因为 $mount 这个方法的实现是和平台、构建方式都相关的。接下来我们重点分析带 compiler 版本的 $mount 实现，因为抛开 webpack 的 vue-loader，我们在纯前端浏览器环境分析 Vue 的工作原理，有助于我们对原理理解的深入。

先来看一下 src/platform/web/entry-runtime-with-compiler.js 文件中定义：

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

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

  const options = this.$options
  // resolve template/el and convert to render function
  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)
}

这段代码首先缓存了原型上的$mount 方法，再重新定义该方法，
首先，它对 el 做了限制，Vue 不能挂载在 body、html 这样的根节点上。接下来的是很关键的逻辑 —— 如果没有定义render方法，则会把el或者template 字符串转换成 render 方法。这里我们要牢记，在Vue2.0版本中，所有Vue 的组件渲染最终都需要render方法，无论使我们用单文件.vue文件开发组件，还是写了el 或者 template 属性，最终都会转换成 render 方法，这个过程是vue的一个“在线编译”的过程，他是调用compileToFunction 方法实现的，编译过程暂时跳过，最后，再调用原先原型上的 $mount 方法挂载。

原先原型上的 $mount 方法在 src/platform/web/runtime/index.js 中定义，之所以这么设计完全是为了复用，因为它是可以被 runtime only 版本的 Vue 直接使用的。

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

$mount 方法支持传入 2 个参数，第一个是 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。

$mount 方法实际上会去调用 mountComponent 方法，这个方法定义在 src/core/instance/lifecycle.js 文件中：

export function mountComponent (
  vm: Component,
  el: ?Element,
  hydrating?: boolean
): Component {
  vm.$el = el
  if (!vm.$options.render) {
    vm.$options.render = createEmptyVNode
    if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
      /* istanbul ignore if */
      if ((vm.$options.template && vm.$options.template.charAt(0) !== '#') ||
        vm.$options.el || el) {
        warn(
          'You are using the runtime-only build of Vue where the template ' +
          'compiler is not available. Either pre-compile the templates into ' +
          'render functions, or use the compiler-included build.',
          vm
        )
      } else {
        warn(
          'Failed to mount component: template or render function not defined.',
          vm
        )
      }
    }
  }
  callHook(vm, 'beforeMount')

  let updateComponent
  /* istanbul ignore if */
  if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && config.performance && mark) {
    updateComponent = () => {
      const name = vm._name
      const id = vm._uid
      const startTag = `vue-perf-start:${id}`
      const endTag = `vue-perf-end:${id}`

      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
  if (vm.$vnode == null) {
    vm._isMounted = true
    callHook(vm, 'mounted')
  }
  return vm
}

从上面的代码可以看到，mountComponent 核心就是先实例化一个渲染Watcher，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。

Watcher 在这里起到两个作用，一个是初始化的时候会执行回调函数，另一个是当 vm 实例中的监测的数据发生变化的时候执行回调函数，这块儿我们会在之后的章节中介绍。

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。 这里注意vm.$vnode 表示 Vue 实例的父虚拟 Node，所以它为 Null 则表示当前是根 Vue 的实例。

render

vue的 _render 方法是实例的一个私有方法，他用来把实例渲染成一个虚拟的Node。他的定义在 src/core/instance/render.js 文件中：

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
}

这段代码最关键的是 render 方法的调用，我们在平时的开发工作中手写 render 方法的场景比较少，而写的比较多的是 template 模板，在之前的 mounted 方法的实现中，会把 template 编译成 render 方法，但这个编译过程是非常复杂的，之后会分析 Vue 的编译过程。

在vue的官方文档中介绍了 render 函数的第一个参数是 createElement ,那么结合之前的例子：

<div id="app">
  {{ message }}
</div>

相当于编写如下render函数：

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

再回到 _render 函数中的 render 方法的调用：

vnode = render.call(vm._renderProxy, vm.$createElement)

可以看到，render 函数中createElement 方法就是vm.$createElement 方法：

export function initRender (vm: Component) {
  // ...
  // bind the createElement fn to this instance
  // so that we get proper render context inside it.
  // args order: tag, data, children, normalizationType, alwaysNormalize
  // internal version is used by render functions compiled from templates
  vm._c = (a, b, c, d) => createElement(vm, a, b, c, d, false)
  // normalization is always applied for the public version, used in
  // user-written render functions.
  vm.$createElement = (a, b, c, d) => createElement(vm, a, b, c, d, true)
}

实际上，vm.$createElement方法定义是在initRender方法的时候，可以看到除了vm.$createElement 方法，还有一个vm._createElement 方法，他是被模板编译成的 render 函数使用，而vm.$createElement 是用户手写 render 方法使用的，这两个方法支持的参数相同，并且内部都调用了 createElement 方法。

Virtual DOM(虚拟DOM)

他产生的前提是浏览器中的DOM是很昂贵的，为了更直观的感受，我们可以把一个简单的div元素的属性打印出来，如图所示：

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

而virtual DOM 就是用一个原生js对象去描述一个DOM节点，所以他比创建一个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，他是定义在 src/core/vdom/vnode.js 中的。

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
  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
  }
}

可以看到在vue.js中的virtual DOM定义还是略微复杂一点，因为他这里包含了很多的特性。这里借鉴一个开源库 snabbdom的实现，然后加入一些vue.js 的东西。所以，如果想要深入了解 vue.js 中virtual DOM，不妨先了解这个库的源码，因为他更简单纯粹。

总结

其实，VNode 是对真是DOM 的一种抽象描述，他的核心定义无非就几个关键的属性，标签名，数据，子节点，键值等，其他属性都是用来扩展VNode的灵活性以及实现一些特殊的feature 。优于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，因此他是非常轻量和简单的。

Virtual DOM 除了他的数据结构的定义，映射到真实的DOM 实际上要经历VNode 的create、diff、patch等过程。在vue.js中，VNode的create 是通过之前提到的 createElement 方法创建的，接下来将分析这部分的实现内容。

createElement

Vue.js 利用createElement 方法创建VNode， 他定义在 src/core/vdom/create-element.js 中：

// 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)
}

createElement 方法实际上是对 _createElement 方法的封装，他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 :

export function _createElement (
  context: Component,
  tag?: string | Class<Component> | Function | Object,
  data?: VNodeData,
  children?: any,
  normalizationType?: number
): VNode | Array<VNode> {
  if (isDef(data) && isDef((data: any).__ob__)) {
    process.env.NODE_ENV !== 'production' && warn(
      `Avoid using observed data object as vnode data: ${JSON.stringify(data)}\n` +
      'Always create fresh vnode data objects in each render!',
      context
    )
    return createEmptyVNode()
  }
  // object syntax in v-bind
  if (isDef(data) && isDef(data.is)) {
    tag = data.is
  }
  if (!tag) {
    // in case of component :is set to falsy value
    return createEmptyVNode()
  }
  // warn against non-primitive key
  if (process.env.NODE_ENV !== 'production' &&
    isDef(data) && isDef(data.key) && !isPrimitive(data.key)
  ) {
    if (!__WEEX__ || !('@binding' in data.key)) {
      warn(
        'Avoid using non-primitive value as key, ' +
        'use string/number value instead.',
        context
      )
    }
  }
  // support single function children as default scoped slot
  if (Array.isArray(children) &&
    typeof children[0] === 'function'
  ) {
    data = data || {}
    data.scopedSlots = { default: children[0] }
    children.length = 0
  }
  if (normalizationType === ALWAYS_NORMALIZE) {
    children = normalizeChildren(children)
  } else if (normalizationType === SIMPLE_NORMALIZE) {
    children = simpleNormalizeChildren(children)
  }
  let vnode, ns
  if (typeof tag === 'string') {
    let Ctor
    ns = (context.$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()
  }
}

_createELemt 方法有5个参数，context 表示VNode 的上下文环境，他是 Component 类型；tag 表示标签，他可以是一个字符串，也可以是一个component；data 表示 VNode 的数据，他是一个VNodeData 的类型，可以在 flow/vnode.js 中找到他的定义，这里先不展开说；children 表示当前 VNode 的子节点，他是任意类型，他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，他主要参考render 函数是编译生成的还是用户手写的。

createElement 函数的流程略微有点多，接下来主要分析2个重点的流程 —— children 的规范化以及VNode 的创建。

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。

这里根据 normalizationType 的不同，调用了 normalizeChildren(children) 和 simpleNormalizeChildren(children) 方法，它们的定义都在 src/core/vdom/helpers/normalzie-children.js 中

// 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. 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.