介绍vue.js3的核心原理：响应式数据驱动虚拟 DOM 的渲染，认识渲染器、编译器、组件与三者的协同合作，理解其是如何实现从模板到视图的高效渲染的

引言：关于vue.js的核心原理简介：

Vue.js 是一个用于构建用户界面的渐进式 JavaScript 框架，它的核心思想是数据驱动视图更新，通过响应式的数据绑定和模板编译，让开发者能够更高效地开发动态交互的应用程序。

Vue.js 的核心原理可以概括为：响应式数据驱动虚拟 DOM 的渲染，编译器将模板转化为渲染函数，渲染器使用虚拟 DOM 高效地管理 DOM 更新，而组件则是组合这些特性来构建应用的基本单元。通过这种机制，Vue 实现了高效、简洁的前端开发体验。

首先需要认识三个东西：渲染器、编译器、组件

渲染器（Renderer）

渲染器是 Vue.js 的核心，它的主要任务是将数据渲染到 DOM 上。Vue 的渲染器会根据数据的变化来更新视图，以保持数据和视图的同步。

渲染器的核心组件是虚拟 DOM。
Vue.js 使用虚拟 DOM 来追踪数据变化并计算最小的 DOM 更新操作，以提高性能。

以下是渲染器的主要步骤：

创建虚拟 DOM：当组件渲染时，Vue.js 会根据模板创建虚拟 DOM 树，虚拟 DOM 是对真实 DOM 的一个抽象表示。
比较虚拟 DOM 树（diff 算法）：当数据变化时，Vue 会创建一个新的虚拟 DOM 树，并与之前的虚拟 DOM 树进行对比，找出发生变化的节点。
更新真实 DOM：根据 diff 算法的对比结果，Vue 只对需要更新的部分进行最小化的 DOM 操作。
这种虚拟 DOM 的使用避免了不必要的 DOM 更新，从而提高了性能。

渲染器的工作原理

渲染器的工作可以总结为以下几个步骤：

初次渲染：
Vue.js 创建组件实例，初始化数据，并将模板编译为渲染函数。
渲染函数执行时，会根据数据生成虚拟 DOM 树。
虚拟 DOM 树通过虚拟节点（VNode）的树形结构表示，渲染器将其转换为真实的 DOM 元素并插入页面。
更新渲染：
当组件的数据变化时，Vue 的响应式系统会检测到变化，并自动调用更新流程。
渲染函数重新执行，生成新的虚拟 DOM 树。
使用 diff 算法对比新旧虚拟 DOM 树，找出需要更新的部分。
渲染器根据对比结果，更新真实 DOM。
卸载：
当组件被移除时，渲染器会将对应的 DOM 元素从页面中删除，并执行清理操作（如事件解绑、内存释放等）。
Vue 的响应式系统通过观察者模式和依赖追踪实现。当数据发生变化时，会触发响应式系统通知视图更新，结合渲染器完成整个视图的更新过程。

问题：渲染器的核心在于高效地更新视图，而不是完全重建 DOM。那么，为什么组件数据变化时，渲染函数还要重新执行来生成新的虚拟 DOM 树呢？

为什么需要重新执行渲染函数生成新的虚拟 DOM？

捕获数据变化后的新状态：
当组件的数据变化时，旧的虚拟 DOM 树已经不再代表当前的状态。需要通过重新执行渲染函数生成新的虚拟 DOM 树来反映最新的数据。
渲染函数基于新的数据状态运行，生成的虚拟 DOM 树描述了在这个新状态下界面应该是什么样子的。
对比旧的虚拟 DOM 树和新的虚拟 DOM 树（diff 算法）：
虚拟 DOM 的作用不仅仅是生成树，而是为高效更新 DOM 提供依据。Vue.js 通过 diff 算法，比较新旧两棵虚拟 DOM 树的差异，找出需要更新的最小化 DOM 操作。
只有在这个对比过程中，Vue.js 才能精确地知道哪些部分需要更新，以及如何高效地对真实 DOM 进行修改。
diff 函数的主要作用就是对比两个虚拟 DOM 树的差异，从而找出需要更新的部分，以最小化地更新真实 DOM
渲染函数重新执行的效率问题
重新执行渲染函数生成新的虚拟 DOM 树看起来可能比较耗费性能，但实际上，通过以下机制，Vue.js 能够尽可能地减少性能开销：

响应式依赖追踪：

Vue 的响应式系统会追踪数据的变化，只重新执行那些确实依赖于变化数据的渲染函数，而不是整个应用的渲染函数。
这种精细化的依赖追踪可以大大减少渲染的次数。
静态节点标记和跳过（编译时优化）：
Vue 的编译器会分析模板中的静态内容，并标记为不变的节点。
在渲染过程中，如果某些部分没有依赖变化的数据，Vue 可以跳过这些节点的重新渲染，从而提高渲染性能。
diff 算法的高效性：
Vue 的 diff 算法通过逐层对比虚拟 DOM 节点，能迅速找到需要更新的节点，并进行最小化的 DOM 操作，而不是直接替换整个 DOM 树。

编译器（Compiler）

编译器的作用是将模板字符串转换为渲染函数。渲染函数会创建虚拟 DOM，随后由渲染器处理。

编译器的工作过程主要包括以下几个步骤：

模板解析（Parse）：
将模板字符串解析为抽象语法树（AST）。
优化（Optimize）：
在解析生成的 AST 中，标记出静态节点，优化更新过程。
生成代码（Generate Code）：
将优化后的 AST 转换为渲染函数，渲染函数用于创建虚拟 DOM。

编译器可以在开发时预编译模板，也可以在运行时动态编译。Vue.js 提供了 vue-template-compiler，可以在构建过程中对模板进行编译，生成高效的渲染函数。

编译器的工作原理

Vue.js 的编译器用于将模板字符串编译为渲染函数，渲染函数用于生成虚拟 DOM 节点，最终通过渲染器来更新真实 DOM。

编译过程包括三步：

1. 解析（Parse）：将模板字符串解析为抽象语法树（AST）。
2. 优化（Optimize）：在 AST 中标记静态节点，优化更新过程。
3. 生成代码（Generate Code）：将优化后的 AST 转换为渲染函数

例子：

//简单的vue模板
<div>
  <p>{{ message }}</p>
</div>

编译器会将这个模板编译成以下渲染函数：

function render() {
  return h('div', null, [
    h('p', null, this.message)
  ]);
}
//h 是一个用于创建虚拟 DOM 的辅助函数（Hyperscript 函数）。
//render 函数会在组件渲染时执行，根据当前的 message 值生成对应的虚拟 DOM。

组件

组件的本质

在 Vue.js 中，组件是一个独立的视图模块，本质上是由一个数据对象（data）、模板（template 或 render 函数）以及行为定义（methods、computed、生命周期钩子等）组成的。
组件可以看作是对虚拟 DOM 的一种封装。
实际上，组件就是一层抽象，用来封装特定的功能逻辑和视图结构。它将数据、模板和逻辑结合在一起，最终生成虚拟 DOM 树，并通过渲染器来更新真实的 DOM

组件的工作原理

组件在 Vue.js 中是一个独立的功能单元，本质上是一个函数，它的作用是生成虚拟 DOM 树，并最终被渲染器渲染成真实 DOM。可以将组件看作是一个特殊的函数，它有输入（props 和 data）以及输出（渲染的内容）。

组件的核心过程是：

1. 初始化数据：Vue 会将组件的数据对象（data）转换为响应式对象，以追踪数据变化。
2. 编译模板：模板被编译成渲染函数，生成虚拟 DOM。
3. 响应式更新：当数据变化时，Vue 的响应式系统会通知渲染函数重新执行，生成新的虚拟 DOM 树。
4. 渲染更新：通过 diff 算法更新真实
   DOM。

组件的本质与函数的关系

可以把组件看作一个函数，它的返回值是虚拟 DOM 树，输入是数据对象（包括 data、props 等）。组件和函数有以下相似之处：

参数传递：
组件的 props 就像函数的参数一样，可以传入外部数据。
返回值：组件的返回值是渲染出来的虚拟 DOM（就像函数返回计算结果）。
状态管理：
组件的 data 可以看作是函数内部的局部变量。

三者是怎么进行协同工作的？使得模板到视图得以实现

三者的有机结合

编译器的作用：将模板转换为渲染函数
编译器的第一步是将模板字符串（比如 <div>{{ message }}</div>）转换为抽象语法树（AST），再经过优化，最终生成渲染函数。这个渲染函数负责描述虚拟 DOM 树的结构。
编译器使得开发者可以直接使用模板语法来编写组件，而无需手动编写渲染函数。模板语法是一种高层抽象，可以提高开发效率。
组件的作用：封装数据和视图逻辑
组件可以看作是模板、数据、方法和生命周期的封装体。它不仅定义了渲染逻辑（通过模板或渲染函数），还管理着与视图相关的数据和交互逻辑。
当组件实例化时，会根据数据状态执行渲染函数，生成虚拟 DOM 树。
组件的响应式系统会自动追踪数据的变化，当数据发生变化时，会通知渲染函数重新生成新的虚拟 DOM 树。
渲染器的作用：从虚拟 DOM 到真实 DOM
渲染器负责将组件生成的虚拟 DOM 树转化为真实的 DOM，并且在数据变化时通过 diff 算法比较新旧虚拟 DOM 树的差异，只更新必要的部分。
渲染器的核心是高效地管理和更新 DOM，保持界面与数据的一致性。

三者如何有机地协同工作

整个流程可以概括如下：

编译阶段：
开发者编写的模板会被编译器编译为渲染函数。例如，模板 <div>{{ message }}</div> 被编译为类似 render() { return h('div', null, this.message); } 的渲染函数。
组件初始化：
当组件实例化时，会执行渲染函数生成虚拟 DOM 树。这是第一次渲染。
渲染器接管虚拟 DOM 树，将其转化为真实 DOM 并插入到页面中。
数据变化的响应更新：
如果组件的数据发生变化（比如 message 变了），响应式系统会通知渲染函数重新生成新的虚拟 DOM 树。
渲染器比较新旧虚拟 DOM 树的差异，通过最小化的 DOM 操作更新视图。

如何实现从模板到视图的高效渲染

例如以下vue组件代码：

Vue.component('my-component', {
  data() {
    return {
      message: 'Hello, Vue!'
    };
  },
  template: `<div>{{ message }}</div>`
});

编译器的作用
编译器会将模板 <div>{{ message }}</div> 编译为一个渲染函数，例如

function render() {
  return h('div', null, this.message);
}
//这里的 h 是一个辅助函数，用于创建虚拟 DOM 节点。
//渲染函数的作用是根据组件的 data 返回一个描述视图结构的虚拟 DOM 树。

组件的作用
组件会初始化数据，将 data 中的 message 设置为 ‘Hello, Vue!’。然后在组件实例化时，执行渲染函数生成虚拟 DOM 树，类似于

const vnode = {
  tag: 'div',
  children: ['Hello, Vue!']
};

这个虚拟 DOM 树描述了一个 <div> 标签，其子节点是文本 ‘Hello, Vue!’。

渲染器的作用
渲染器会将虚拟 DOM 树转换为真实 DOM，并插入到页面中，生成的视图结构如下：

<div>Hello, Vue!</div>

渲染器会把 <div> 标签和文本 ‘Hello, Vue!’ 添加到页面的真实 DOM 中，从而最终显示在浏览器中。

原文地址：https://blog.csdn.net/qq_55018264/article/details/142897580

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