Vue2.1.7源码学习

转自:http://hcysun.me/2017/03/03/Vue%E6%BA%90%E7%A0%81%E5%AD%A6%E4%B9%A0/

从了解一个开源项目入手

要看一个项目的源码,不要一上来就看,先去了解一下项目本身的元数据和依赖,除此之外最好也了解一下 PR 规则,Issue Reporting 规则等等。特别是“前端”开源项目,我们在看源码之前第一个想到的应该是:package.json文件。

package.json文件中,我们最应该关注的就是scripts字段和 devDependencies以及dependencies字段,通过scripts字段我们可以知道项目中定义的脚本命令,通过devDependenciesdependencies字段我们可以了解项目的依赖情况。

了解了这些之后,如果有依赖我们就npm install安装依赖就ok了。

除了package.json之外,我们还要阅读项目的贡献规则文档,了解如何开始,一个好的开源项目肯定会包含这部分内容的,Vue也不例外:https://github.com/vuejs/vue/blob/dev/.github/CONTRIBUTING.md,在这个文档里说明了一些行为准则,PR指南,Issue Reporting 指南,Development Setup 以及 项目结构。通过阅读这些内容,我们可以了解项目如何开始,如何开发以及目录的说明,下面是对重要目录和文件的简单介绍,这些内容你都可以去自己阅读获取:

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├── build --------------------------------- 构建相关的文件,一般情况下我们不需要动
├── dist ---------------------------------- 构建后文件的输出目录
├── examples ------------------------------ 存放一些使用Vue开发的应用案例
├── flow ---------------------------------- 类型声明,使用开源项目 [Flow](https://flowtype.org/)
├── package.json -------------------------- 不解释
├── test ---------------------------------- 包含所有测试文件
├── src ----------------------------------- 这个是我们最应该关注的目录,包含了源码
│ ├── entries --------------------------- 包含了不同的构建或包的入口文件
│ │ ├── web-runtime.js ---------------- 运行时构建的入口,输出 dist/vue.common.js 文件,不包含模板(template)到render函数的编译器,所以不支持 `template` 选项,我们使用vue默认导出的就是这个运行时的版本。大家使用的时候要注意
│ │ ├── web-runtime-with-compiler.js -- 独立构建版本的入口,输出 dist/vue.js,它包含模板(template)到render函数的编译器
│ │ ├── web-compiler.js --------------- vue-template-compiler 包的入口文件
│ │ ├── web-server-renderer.js -------- vue-server-renderer 包的入口文件
│ ├── compiler -------------------------- 编译器代码的存放目录,将 template 编译为 render 函数
│ │ ├── parser ------------------------ 存放将模板字符串转换成元素抽象语法树的代码
│ │ ├── codegen ----------------------- 存放从抽象语法树(AST)生成render函数的代码
│ │ ├── optimizer.js ------------------ 分析静态树,优化vdom渲染
│ ├── core ------------------------------ 存放通用的,平台无关的代码
│ │ ├── observer ---------------------- 反应系统,包含数据观测的核心代码
│ │ ├── vdom -------------------------- 包含虚拟DOM创建(creation)和打补丁(patching)的代码
│ │ ├── instance ---------------------- 包含Vue构造函数设计相关的代码
│ │ ├── global-api -------------------- 包含给Vue构造函数挂载全局方法(静态方法)或属性的代码
│ │ ├── components -------------------- 包含抽象出来的通用组件
│ ├── server ---------------------------- 包含服务端渲染(server-side rendering)的相关代码
│ ├── platforms ------------------------- 包含平台特有的相关代码
│ ├── sfc ------------------------------- 包含单文件组件(.vue文件)的解析逻辑,用于vue-template-compiler包
│ ├── shared ---------------------------- 包含整个代码库通用的代码

大概了解了重要目录和文件之后,我们就可以查看 Development Setup 中的常用命令部分,来了解如何开始这个项目了,我们可以看到这样的介绍:

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# watch and auto re-build dist/vue.js
$ npm run dev

# watch and auto re-run unit tests in Chrome
$ npm run dev:test

现在,我们只需要运行npm run dev即可监测文件变化并自动重新构建输出dist/vue.js,然后运行npm run dev:test来测试。不过为了方便,我会在examples目录新建一个例子,然后引用dist/vue.js这样,我们可以直接拿这个例子一边改Vue源码一边看自己写的代码想怎么玩怎么玩。

看源码的小提示

在真正步入源码世界之前,我想简单说一说看源码的技巧:

注重大体框架,从宏观到微观

当你看一个项目代码的时候,最好是能找到一条主线,先把大体流程结构摸清楚,再深入到细节,逐项击破,拿Vue举个栗子:假如你已经知道Vue中数据状态改变后会采用virtual DOM的方式更新DOM,这个时候,如果你不了解virtual DOM,那么听我一句“暂且不要去研究内部具体实现,因为这会是你丧失主线”,而你仅仅需要知道virtual DOM分为三个步骤:

一、createElement(): 用 JavaScript对象(虚拟树) 描述 真实DOM对象(真实树)
二、diff(oldNode, newNode) : 对比新旧两个虚拟树的区别,收集差异
三、patch() : 将差异应用到真实DOM树

有的时候第二步可能与第三步合并成一步(Vue中的patch就是这样),除此之外,还比如src/compiler/codegen内的代码,可能你不知道他写了什么,直接去看它会让你很痛苦,但是你只需要知道codegen是用来将抽象语法树(AST)生成render函数的就OK了,也就是生成类似下面这样的代码:

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function anonymous() {
with(this){return _c('p',{attrs:{"id":"app"}},[_v("\n "+_s(a)+"\n "),_c('my-com')])}
}

当我们知道了一个东西存在,且知道它存在的目的,那么我们就很容易抓住这条主线,这个系列的第一篇文章就是围绕大体主线展开的。了解大体之后,我们就知道了每部分内容都是做什么的,比如codegen是生成类似上面贴出的代码所示的函数的,那么再去看codegen下的代码时,目的性就会更强,就更容易理解。

Vue的构造函数是什么样的

balabala一大堆,开始来干货吧。我们要做的第一件事就是搞清楚 Vue 构造函数到底是什么样子的。

我们知道,我们要使用new操作符来调用Vue,那么也就是说Vue应该是一个构造函数,所以我们第一件要做的事儿就是把构造函数先扒的一清二楚,如何寻找Vue构造函数呢?当然是从entry开始啦,还记的我们运行npm run dev命令后,会输出dist/vue.js吗,那么我们就去看看npm run dev干了什么:

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"dev": "TARGET=web-full-dev rollup -w -c build/config.js",

首先将TARGET的值设置为 ‘web-full-dev’,然后,然后,然后如果你不了解 rollup 就应该简单去看一下啦……,简单的说就是一个JavaScript模块打包器,你可以把它简单的理解为和webpack一样,只不过它有他的优势,比如Tree-shaking(webpack2也有),但同样,在某些场景它也有他的劣势。。。废话不多说,其中-w就是watch,-c就是指定配置文件为build/config.js,我们打开这个配置文件看一看:

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// 引入依赖,定义 banner
...

// builds 对象
const builds = {
...
// Runtime+compiler development build (Browser)
'web-full-dev': {
entry: path.resolve(__dirname, '../src/entries/web-runtime-with-compiler.js'),
dest: path.resolve(__dirname, '../dist/vue.js'),
format: 'umd',
env: 'development',
alias: { he: './entity-decoder' },
banner
},
...
}

// 生成配置的方法
function genConfig(opts){
...
}

if (process.env.TARGET) {
module.exports = genConfig(builds[process.env.TARGET])
} else {
exports.getBuild = name => genConfig(builds[name])
exports.getAllBuilds = () => Object.keys(builds).map(name => genConfig(builds[name]))
}

上面的代码是简化过的,当我们运行npm run dev的时候 process.env.TARGET的值等于 ‘web-full-dev’,所以:

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module.exports = genConfig(builds[process.env.TARGET])

这句代码相当于:

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module.exports = genConfig({
entry: path.resolve(__dirname, '../src/entries/web-runtime-with-compiler.js'),
dest: path.resolve(__dirname, '../dist/vue.js'),
format: 'umd',
env: 'development',
alias: { he: './entity-decoder' },
banner
})

最终,genConfig函数返回一个config对象,这个config对象就是Rollup的配置对象。那么我们就不难看到,入口文件是:

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src/entries/web-runtime-with-compiler.js

我们打开这个文件,不要忘了我们的主题,我们在寻找Vue构造函数,所以当我们看到这个文件的第一行代码是:

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import Vue from './web-runtime'

这个时候,你就应该知道,这个文件暂时与你无缘,你应该打开web-runtime.js文件,不过当你打开这个文件时,你发现第一行是这样的:

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import Vue from 'core/index'

依照此思路,最终我们寻找到Vue构造函数的位置应该是在src/core/instance/index.js文件中,其实我们猜也猜得到,上面介绍目录的时候说过:instance是存放Vue构造函数设计相关代码的目录。总结一下,我们寻找的过程是这样的:

我们回头看看src/core/instance/index.js文件,很简单:

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import { initMixin } from './init'
import { stateMixin } from './state'
import { renderMixin } from './render'
import { eventsMixin } from './events'
import { lifecycleMixin } from './lifecycle'
import { warn } from '../util/index'

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)
}

initMixin(Vue)
stateMixin(Vue)
eventsMixin(Vue)
lifecycleMixin(Vue)
renderMixin(Vue)

export default Vue

引入依赖,定义Vue构造函数,然后以Vue构造函数为参数,调用了五个方法,最后导出Vue。这五个方法分别来自五个文件:init.js state.js render.js events.js 以及 lifecycle.js

打开这五个文件,找到相应的方法,你会发现,这些方法的作用,就是在 Vue的原型prototype上挂载方法或属性,经历了这五个方法后的Vue会变成这样:

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// initMixin(Vue)	src/core/instance/init.js **************************************************
Vue.prototype._init = function (options?: Object) {}

// stateMixin(Vue) src/core/instance/state.js **************************************************
Vue.prototype.$data
Vue.prototype.$set = set
Vue.prototype.$delete = del
Vue.prototype.$watch = function(){}

// renderMixin(Vue) src/core/instance/render.js **************************************************
Vue.prototype.$nextTick = function (fn: Function) {}
Vue.prototype._render = function (): VNode {}
Vue.prototype._s = _toString
Vue.prototype._v = createTextVNode
Vue.prototype._n = toNumber
Vue.prototype._e = createEmptyVNode
Vue.prototype._q = looseEqual
Vue.prototype._i = looseIndexOf
Vue.prototype._m = function(){}
Vue.prototype._o = function(){}
Vue.prototype._f = function resolveFilter (id) {}
Vue.prototype._l = function(){}
Vue.prototype._t = function(){}
Vue.prototype._b = function(){}
Vue.prototype._k = function(){}

// eventsMixin(Vue) src/core/instance/events.js **************************************************
Vue.prototype.$on = function (event: string, fn: Function): Component {}
Vue.prototype.$once = function (event: string, fn: Function): Component {}
Vue.prototype.$off = function (event?: string, fn?: Function): Component {}
Vue.prototype.$emit = function (event: string): Component {}

// lifecycleMixin(Vue) src/core/instance/lifecycle.js **************************************************
Vue.prototype._mount = function(){}
Vue.prototype._update = function (vnode: VNode, hydrating?: boolean) {}
Vue.prototype._updateFromParent = function(){}
Vue.prototype.$forceUpdate = function () {}
Vue.prototype.$destroy = function () {}

这样就结束了吗?并没有,根据我们之前寻找 Vue 的路线,这只是刚刚开始,我们追溯路线往回走,那么下一个处理 Vue 构造函数的应该是src/core/index.js文件,我们打开它:

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import Vue from './instance/index'
import { initGlobalAPI } from './global-api/index'
import { isServerRendering } from 'core/util/env'

initGlobalAPI(Vue)

Object.defineProperty(Vue.prototype, '$isServer', {
get: isServerRendering
})

Vue.version = '__VERSION__'

export default Vue

这个文件也很简单,从instance/index中导入已经在原型上挂载了方法和属性后的Vue,然后导入initGlobalAPIisServerRendering,之后将Vue作为参数传给initGlobalAPI,最后又在Vue.prototype上挂载了 $isServer ,在Vue上挂载了version属性。

initGlobalAPI的作用是在Vue构造函数上挂载静态属性和方法,Vue在经过initGlobalAPI之后,会变成这样:

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// src/core/index.js / src/core/global-api/index.js
Vue.config
Vue.util = util
Vue.set = set
Vue.delete = del
Vue.nextTick = util.nextTick
Vue.options = {
components: {
KeepAlive
},
directives: {},
filters: {},
_base: Vue
}
Vue.use
Vue.mixin
Vue.cid = 0
Vue.extend
Vue.component = function(){}
Vue.directive = function(){}
Vue.filter = function(){}

Vue.prototype.$isServer
Vue.version = '__VERSION__'

其中,稍微复杂一点的就是 Vue.options,大家稍微分析分析就会知道他的确长成那个样子。下一个就是 web-runtime.js 文件了,web-runtime.js 文件主要做了三件事儿:

1、覆盖 Vue.config 的属性,将其设置为平台特有的一些方法
2、Vue.options.directivesVue.options.components 安装平台特有的指令和组件
3、在 Vue.prototype 上定义 __patch__$mount

经过 web-runtime.js 文件之后,Vue 变成下面这个样子:

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// 安装平台特定的utils
Vue.config.isUnknownElement = isUnknownElement
Vue.config.isReservedTag = isReservedTag
Vue.config.getTagNamespace = getTagNamespace
Vue.config.mustUseProp = mustUseProp
// 安装平台特定的 指令 和 组件
Vue.options = {
components: {
KeepAlive,
Transition,
TransitionGroup
},
directives: {
model,
show
},
filters: {},
_base: Vue
}
Vue.prototype.__patch__
Vue.prototype.$mount

这里大家要注意的是 Vue.options 的变化。另外这里的 $mount 方法很简单:

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

首先根据是否是浏览器环境决定要不要 query(el) 获取元素,然后将 el 作为参数传递给 this._mount()
最后一个处理 Vue 的文件就是入口文件 web-runtime-with-compiler.js 了,该文件做了两件事:
1、缓存来自 web-runtime.js 文件的 $mount 函数

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const mount = Vue.prototype.$mount

然后覆盖覆盖了 Vue.prototype.$mount

2、在 Vue 上挂载 compile

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Vue.compile = compileToFunctions

compileToFunctions 函数的作用,就是将模板 template 编译为render函数。
至此,我们算是还原了 Vue 构造函数,总结一下:

1、Vue.prototype 下的属性和方法的挂载主要是在 src/core/instance 目录中的代码处理的
2、Vue 下的静态属性和方法的挂载主要是在 src/core/global-api 目录下的代码处理的
3、web-runtime.js 主要是添加web平台特有的配置、组件和指令,web-runtime-with-compiler.js 给Vue的 $mount 方法添加 compiler 编译器,支持 template

一个贯穿始终的例子

在了解了 Vue 构造函数的设计之后,接下来,我们一个贯穿始终的例子就要登场了,掌声有请:

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let v = new Vue({
el: '#app',
data: {
a: 1,
b: [1, 2, 3]
}
})

好吧,我承认这段代码你家没满月的孩子都会写了。这段代码就是我们贯穿始终的例子,它就是这篇文章的主线,在后续的讲解中,都会以这段代码为例,当讲到必要的地方,会为其添加选项,比如讲计算属性的时候当然要加上一个 computed 属性了。不过在最开始,我只传递了两个选项 el 以及 data,“我们看看接下来会发生什么,让我们拭目以待“ —- NBA球星在接受采访时最喜欢说这句话。

当我们按照例子那样编码使用Vue的时候,Vue都做了什么?

想要知道Vue都干了什么,我们就要找到 Vue 初始化程序,查看 Vue 构造函数:

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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)
}

我们发现,_init() 方法就是Vue调用的第一个方法,然后将我们的参数 options 透传了过去。在调用 _init() 之前,还做了一个安全模式的处理,告诉开发者必须使用 new 操作符调用 Vue。根据之前我们的整理,_init() 方法应该是在 src/core/instance/init.js 文件中定义的,我们打开这个文件查看 _init() 方法:

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Vue.prototype._init = function (options?: Object) {
const vm: Component = this
// a uid
vm._uid = uid++
// 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)
callHook(vm, 'beforeCreate')
initState(vm)
callHook(vm, 'created')
initRender(vm)
}

_init() 方法在一开始的时候,在 this 对象上定义了两个属性:_uid_isVue,然后判断有没有定义 options._isComponent,在使用 Vue 开发项目的时候,我们是不会使用 _isComponent 选项的,这个选项是 Vue 内部使用的,按照本节开头的例子,这里会走 else 分支,也就是这段代码:

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vm.$options = mergeOptions(
resolveConstructorOptions(vm.constructor),
options || {},
vm
)

这样 Vue 第一步所做的事情就来了:使用策略对象合并参数选项

可以发现,Vue使用 mergeOptions 来处理我们调用Vue时传入的参数选项(options),然后将返回值赋值给 this.$options (vm === this),传给 mergeOptions 方法三个参数,我们分别来看一看,首先是:resolveConstructorOptions(vm.constructor),我们查看一下这个方法:

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export function resolveConstructorOptions (Ctor: Class<Component>) {
let options = Ctor.options
if (Ctor.super) {
const superOptions = Ctor.super.options
const cachedSuperOptions = Ctor.superOptions
const extendOptions = Ctor.extendOptions
if (superOptions !== cachedSuperOptions) {
// super option changed
Ctor.superOptions = superOptions
extendOptions.render = options.render
extendOptions.staticRenderFns = options.staticRenderFns
extendOptions._scopeId = options._scopeId
options = Ctor.options = mergeOptions(superOptions, extendOptions)
if (options.name) {
options.components[options.name] = Ctor
}
}
}
return options
}

这个方法接收一个参数 Ctor,通过传入的 vm.constructor 我们可以知道,其实就是 Vue 构造函数本身。所以下面这句代码:

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let options = Ctor.options

相当于:

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let options = Vue.options

大家还记得 Vue.options 吗?在寻找Vue构造函数一节里,我们整理了 Vue.options 应该长成下面这个样子:

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Vue.options = {
components: {
KeepAlive,
Transition,
TransitionGroup
},
directives: {
model,
show
},
filters: {},
_base: Vue
}

之后判断是否定义了 Vue.super ,这个是用来处理继承的,我们后续再讲,在本例中,resolveConstructorOptions 方法直接返回了 Vue.options。也就是说,传递给 mergeOptions 方法的第一个参数就是 Vue.options

传给 mergeOptions 方法的第二个参数是我们调用Vue构造函数时的参数选项,第三个参数是 vm 也就是 this 对象,按照本节开头的例子那样使用 Vue,最终运行的代码应该如下:

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vm.$options = mergeOptions(
// Vue.options
{
components: {
KeepAlive,
Transition,
TransitionGroup
},
directives: {
model,
show
},
filters: {},
_base: Vue
},
// 调用Vue构造函数时传入的参数选项 options
{
el: '#app',
data: {
a: 1,
b: [1, 2, 3]
}
},
// this
vm
)

了解了这些,我们就可以看看 mergeOptions 到底做了些什么了,根据引用寻找到 mergeOptions 应该是在 src/core/util/options.js 文件中定义的。这个文件第一次看可能会头大,下面是我处理后的简略展示,大家看上去应该更容易理解了:

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// 1、引用依赖
import Vue from '../instance/index'
其他引用...

// 2、合并父子选项值为最终值的策略对象,此时 strats 是一个空对象,因为 config.optionMergeStrategies = Object.create(null)
const strats = config.optionMergeStrategies
// 3、在 strats 对象上定义与参数选项名称相同的方法
strats.el =
strats.propsData = function (parent, child, vm, key){}
strats.data = function (parentVal, childVal, vm)

config._lifecycleHooks.forEach(hook => {
strats[hook] = mergeHook
})

config._assetTypes.forEach(function (type) {
strats[type + 's'] = mergeAssets
})

strats.watch = function (parentVal, childVal)

strats.props =
strats.methods =
strats.computed = function (parentVal: ?Object, childVal: ?Object)
// 默认的合并策略,如果有 `childVal` 则返回 `childVal` 没有则返回 `parentVal`
const defaultStrat = function (parentVal: any, childVal: any): any {
return childVal === undefined
? parentVal
: childVal
}

// 4、mergeOptions 中根据参数选项调用同名的策略方法进行合并处理
export function mergeOptions (
parent: Object,
child: Object,
vm?: Component
): Object {

// 其他代码
...

const options = {}
let key
for (key in parent) {
mergeField(key)
}
for (key in child) {
if (!hasOwn(parent, key)) {
mergeField(key)
}
}
function mergeField (key) {
const strat = strats[key] || defaultStrat
options[key] = strat(parent[key], child[key], vm, key)
}
return options

}

上面的代码中,我省略了一些工具函数,例如 mergeHookmergeAssets 等等,唯一需要注意的是这段代码:

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config._lifecycleHooks.forEach(hook => {
strats[hook] = mergeHook
})

config._assetTypes.forEach(function (type) {
strats[type + 's'] = mergeAssets
})

config 对象引用自 src/core/config.js 文件,最终的结果就是在 strats 下添加了相应的生命周期选项的合并策略函数为 mergeHook,添加指令(directives)、组件(components)、过滤器(filters)等选项的合并策略函数为 mergeAssets

这样看来就清晰多了,拿我们贯穿本文的例子来说:

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let v = new Vue({
el: '#app',
data: {
a: 1,
b: [1, 2, 3]
}
})

其中 el 选项会使用 defaultStrat 默认策略函数处理,data 选项则会使用 strats.data 策略函数处理,并且根据 strats.data 中的逻辑,strats.data 方法最终会返回一个函数:mergedInstanceDataFn

这里就不详细的讲解每一个策略函数的内容了,后续都会讲到,这里我们还是抓住主线理清思路为主,只需要知道Vue在处理选项的时候,使用了一个策略对象对父子选项进行合并。并将最终的值赋值给实例下的 $options 属性即:this.$options,那么我们继续查看 _init() 方法在合并完选项之后,又做了什么:

合并完选项之后,Vue 第二部做的事情就来了:初始化工作与Vue实例对象的设计

前面讲了 Vue 构造函数的设计,并且整理了 Vue原型属性与方法 和 Vue静态属性与方法,而 Vue 实例对象就是通过构造函数创造出来的,让我们来看一看 Vue 实例对象是如何设计的,下面的代码是 _init() 方法合并完选项之后的代码:

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/* 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)
callHook(vm, 'beforeCreate')
initState(vm)
callHook(vm, 'created')
initRender(vm)

根据上面的代码,在生产环境下会为实例添加两个属性,并且属性值都为实例本身:

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vm._renderProxy = vm
vm._self = vm

然后,调用了四个 init* 方法分别为:initLifecycleinitEventsinitStateinitRender,且在 initState 前后分别回调了生命周期钩子 beforeCreatecreated,而 initRender 是在 created 钩子执行之后执行的,看到这里,也就明白了为什么 created 的时候不能操作DOM了。因为这个时候还没有渲染真正的DOM元素到文档中。created 仅仅代表数据状态的初始化完成。

根据四个 init* 方法的引用关系打开对应的文件查看对应的方法,我们发现,这些方法是在处理Vue实例对象,以及做一些初始化的工作,类似整理Vue构造函数一样,我同样针对Vue实例做了属性和方法的整理,如下:

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// 在 Vue.prototype._init 中添加的属性 		**********************************************************
this._uid = uid++
this._isVue = true
this.$options = {
components,
directives,
filters,
_base,
el,
data: mergedInstanceDataFn()
}
this._renderProxy = this
this._self = this

// 在 initLifecycle 中添加的属性 **********************************************************
this.$parent = parent
this.$root = parent ? parent.$root : this

this.$children = []
this.$refs = {}

this._watcher = null
this._inactive = false
this._isMounted = false
this._isDestroyed = false
this._isBeingDestroyed = false

// 在 initEvents 中添加的属性 **********************************************************
this._events = {}
this._updateListeners = function(){}

// 在 initState 中添加的属性 **********************************************************
this._watchers = []
// initData
this._data

// 在 initRender 中添加的属性 **********************************************************
this.$vnode = null // the placeholder node in parent tree
this._vnode = null // the root of the child tree
this._staticTrees = null
this.$slots
this.$scopedSlots
this._c
this.$createElement

以上就是一个Vue实例所包含的属性和方法,除此之外要注意的是,在 initEvents 中除了添加属性之外,如果有 vm.$options._parentListeners 还要调用 vm._updateListeners() 方法,在 initState 中又调用了一些其他init方法,如下:

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export function initState (vm: Component) {
vm._watchers = []
initProps(vm)
initMethods(vm)
initData(vm)
initComputed(vm)
initWatch(vm)
}

最后在 initRender 中如果有 vm.$options.el 还要调用 vm.$mount(vm.$options.el),如下:

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

这就是为什么如果不传递 el 选项就需要手动 mount 的原因了。

那么我们依照我们本节开头的的例子,以及初始化的先后顺序来逐一看一看都发生了什么。我们将 initState 中的 init* 方法展开来看,执行顺序应该是这样的(从上到下的顺序执行):

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initLifecycle(vm)
initEvents(vm)
callHook(vm, 'beforeCreate')
initProps(vm)
initMethods(vm)
initData(vm)
initComputed(vm)
initWatch(vm)
callHook(vm, 'created')
initRender(vm)

首先是 initLifecycle,这个函数的作用就是在实例上添加一些属性,然后是 initEvents,由于 vm.$options._parentListeners 的值为 undefined 所以也仅仅是在实例上添加属性, vm._updateListeners(listeners) 并不会执行,由于我们只传递了 eldata,所以 initPropsinitMethodsinitComputedinitWatch 这四个方法什么都不会做,只有 initData 会执行。最后是 initRender,除了在实例上添加一些属性外,由于我们传递了 el 选项,所以会执行 vm.$mount(vm.$options.el)

综上所述:按照我们的例子那样写,初始化工作只包含两个主要内容即:initDatainitRender

通过initData看Vue的数据相应系统

Vue的数据响应系统包含三个部分:ObserverDepWatcher。关于数据响应系统的内容真的已经被文章讲烂了,所以我就简单的说一下,力求大家能理解就ok,我们还是先看一下 initData 中的代码:

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function initData (vm: Component) {
let data = vm.$options.data
data = vm._data = typeof data === 'function'
? data.call(vm)
: data || {}
if (!isPlainObject(data)) {
data = {}
process.env.NODE_ENV !== 'production' && warn(
'data functions should return an object:\n' +
'https://vuejs.org/v2/guide/components.html#data-Must-Be-a-Function',
vm
)
}
// proxy data on instance
const keys = Object.keys(data)
const props = vm.$options.props
let i = keys.length
while (i--) {
if (props && hasOwn(props, keys[i])) {
process.env.NODE_ENV !== 'production' && warn(
`The data property "${keys[i]}" is already declared as a prop. ` +
`Use prop default value instead.`,
vm
)
} else {
proxy(vm, keys[i])
}
}
// observe data
observe(data)
data.__ob__ && data.__ob__.vmCount++
}

首先,先拿到 data 数据:let data = vm.$options.data,大家还记得此时 vm.$options.data 的值应该是通过 mergeOptions 合并处理后的 mergedInstanceDataFn 函数吗?所以在得到 data 后,它又判断了 data 的数据类型是不是 function,最终的结果是:data 还是我们传入的数据选项的 data,即:

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data: {
a: 1,
b: [1, 2, 3]
}

然后在实例对象上定义 _data 属性,该属性与 data 是相同的引用。

然后是一个 while 循环,循环的目的是在实例对象上对数据进行代理,这样我们就能通过 this.a 来访问 data.a 了,代码的处理是在 proxy 函数中,该函数非常简单,仅仅是在实例对象上设置与 data 属性同名的访问器属性,然后使用 _data 做数据劫持,如下:

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function proxy (vm: Component, key: string) {
if (!isReserved(key)) {
Object.defineProperty(vm, key, {
configurable: true,
enumerable: true,
get: function proxyGetter () {
return vm._data[key]
},
set: function proxySetter (val) {
vm._data[key] = val
}
})
}
}

做完数据的代理,就正式进入响应系统:

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observe(data)

我们说过,数据响应系统主要包含三部分:ObserverDepWatcher,代码分别存放在:observer/index.jsobserver/dep.js 以及 observer/watcher.js 文件中,这回我们换一种方式,我们先不看其源码,大家先跟着我的思路来思考,最后回头再去看代码,你会有一种:”奥,不过如此“的感觉。

假如,我们有如下代码:

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var data = {
a: 1,
b: {
c: 2
}
}

observer(data)

new Watch('a', () => {
alert(9)
})
new Watch('a', () => {
alert(90)
})
new Watch('b.c', () => {
alert(80)
})

这段代码目的是,首先定义一个数据对象 data,然后通过 observer 对其进行观测,之后定义了三个观察者,当数据有变化时,执行相应的方法,这个功能使用Vue的实现原来要如何去实现?其实就是在问 observer 怎么写?Watch 构造函数又怎么写?接下来我们逐一实现。

首先,observer 的作用是:将数据对象data的属性转换为访问器属性:

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class Observer {
constructor (data) {
this.walk(data)
}
walk (data) {
// 遍历 data 对象属性,调用 defineReactive 方法
let keys = Object.keys(data)
for(let i = 0; i < keys.length; i++){
defineReactive(data, keys[i], data[keys[i]])
}
}
}

// defineReactive方法仅仅将data的属性转换为访问器属性
function defineReactive (data, key, val) {
// 递归观测子属性
observer(val)

Object.defineProperty(data, key, {
enumerable: true,
configurable: true,
get: function () {
return val
},
set: function (newVal) {
if(val === newVal){
return
}
// 对新值进行观测
observer(newVal)
}
})
}

// observer 方法首先判断data是不是纯JavaScript对象,如果是,调用 Observer 类进行观测
function observer (data) {
if(Object.prototype.toString.call(data) !== '[object Object]') {
return
}
new Observer(data)
}

上面的代码中,我们定义了 observer 方法,该方法检测了数据data是不是纯JavaScript对象,如果是就调用 Observer 类,并将 data 作为参数透传。在 Observer 类中,我们使用 walk 方法对数据data的属性循环调用 defineReactive 方法,defineReactive 方法很简单,仅仅是将数据data的属性转为访问器属性,并对数据进行递归观测,否则只能观测数据data的直属子属性。这样我们的第一步工作就完成了,当我们修改或者获取data属性值的时候,通过 getset 即能获取到通知。

我们继续往下看,来看一下 Watch

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new Watch('a', () => {
alert(9)
})

现在的问题是,Watch 要怎么和 observer 关联?我们看看 Watch 它知道些什么,通过上面调用 Watch 的方式,传递给 Watch 两个参数,一个是 ‘a’ 我们可以称其为表达式,另外一个是回调函数。所以我们目前只能写出这样的代码:

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class Watch {
constructor (exp, fn) {
this.exp = exp
this.fn = fn
}
}

那么要怎么关联呢,大家看下面的代码会发生什么:

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class Watch {
constructor (exp, fn) {
this.exp = exp
this.fn = fn
data[exp]
}
}

多了一句 data[exp],这句话是在干什么?是不是在获取 data 下某个属性的值,比如 expa 的话,那么 data[exp] 就相当于在获取 data.a 的值,那这会放生什么?大家不要忘了,此时数据 data 下的属性已经是访问器属性了,所以这么做的结果会直接触发对应属性的 get 函数,这样我们就成功的和 observer 产生了关联,但这样还不够,我们还是没有达到目的,不过我们已经无限接近了,我们继续思考看一下可不可以这样:

既然在 Watch 中对表达式求值,能够触发 observerget,那么可不可以在 get 中收集 Watch 中函数呢?

答案是可以的,不过这个时候我们就需要 Dep 出场了,它是一个依赖收集器。我们的思路是:data 下的每一个属性都有一个唯一的 Dep 对象,在 get 中收集仅针对该属性的依赖,然后在 set 方法中触发所有收集的依赖,这样就搞定了,看如下代码:

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class Dep {
constructor () {
this.subs = []
}
addSub () {
this.subs.push(Dep.target)
}
notify () {
for(let i = 0; i < this.subs.length; i++){
this.subs[i].fn()
}
}
}
Dep.target = null
function pushTarget(watch){
Dep.target = watch
}

class Watch {
constructor (exp, fn) {
this.exp = exp
this.fn = fn
pushTarget(this)
data[exp]
}
}

上面的代码中,我们在 Watch 中增加了 pushTarget(this),可以发现,这句代码的作用是将 Dep.target 的值设置为该Watch对象。在 pushTarget 之后我们才对表达式进行求值,接着,我们修改 defineReactive 代码如下:

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function defineReactive (data, key, val) {
observer(val)
let dep = new Dep() // 新增
Object.defineProperty(data, key, {
enumerable: true,
configurable: true,
get: function () {
dep.addSub() // 新增
return val
},
set: function (newVal) {
if(val === newVal){
return
}
observer(newVal)
dep.notify() // 新增
}
})
}

如标注,新增了三句代码,我们知道,Watch 中对表达式求值会触发 get 方法,我们在 get 方法中调用了 dep.addSub,也就执行了这句代码:this.subs.push(Dep.target),由于在这句代码执行之前,Dep.target 的值已经被设置为一个 Watch 对象了,所以最终结果就是收集了一个 Watch 对象,然后在 set 方法中我们调用了 dep.notify,所以当data属性值变化的时候,就会通过 dep.notify 循环调用所有收集的Watch对象中的回调函数:

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notify () {
for(let i = 0; i < this.subs.length; i++){
this.subs[i].fn()
}
}

这样 observerDepWatch 三者就联系成为一个有机的整体,实现了我们最初的目标,完整的代码可以戳这里:observer-dep-watch。这里还给大家挖了个坑,因为我们没有处理对数组的观测,由于比较复杂并且这又不是我们讨论的重点,如果大家想了解可以戳我的这篇文章:JavaScript实现MVVM之我就是想监测一个普通对象的变化,另外,在 Watch 中对表达式求值的时候也只做了直接子属性的求值,所以如果 exp 的值为 a.b 的时候,就不可以用了,Vue的做法是使用 . 分割表达式字符串为数组,然后遍历一下对其进行求值,大家可以查看其源码。如下:

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/**
* Parse simple path.
*/
const bailRE = /[^\w.$]/
export function parsePath (path: string): any {
if (bailRE.test(path)) {
return
} else {
const segments = path.split('.')
return function (obj) {
for (let i = 0; i < segments.length; i++) {
if (!obj) return
obj = obj[segments[i]]
}
return obj
}
}
}

Vue 的求值代码是在 src/core/util/lang.js 文件中 parsePath 函数中实现的。总结一下Vue的依赖收集过程应该是这样的:

实际上,Vue并没有直接在 get 中调用 addSub,而是调用的 dep.depend,目的是将当前的 dep 对象收集到 watch 对象中,如果要完整的流程,应该是这样的:(大家注意数据的每一个字段都拥有自己的 dep 对象和 get 方法。)

这样 Vue 就建立了一套数据响应系统,之前我们说过,按照我们的例子那样写,初始化工作只包含两个主要内容即:initDatainitRender。现在 initData 我们分析完了,接下来看一看 initRender

通过initRender看Vue的 render(渲染) 与 re-render(重新渲染)

initRender 方法中,因为我们的例子中传递了 el 选项,所以下面的代码会执行:

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

这里,调用了 $mount 方法,在还原Vue构造函数的时候,我们整理过所有的方法,其中 $mount 方法在两个地方出现过:

1、在 web-runtime.js 文件中:

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

它的作用是通过 el 获取相应的DOM元素,然后调用 lifecycle.js 文件中的 _mount 方法。

2、在 web-runtime-with-compiler.js 文件中:

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// 缓存了来自 web-runtime.js 的 $mount 方法
const mount = Vue.prototype.$mount
// 重写 $mount 方法
Vue.prototype.$mount = function (
el?: string | Element,
hydrating?: boolean
): Component {
// 根据 el 获取相应的DOM元素
el = el && query(el)
// 不允许你将 el 挂载到 html 标签或者 body 标签
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
// 如果我们没有写 render 选项,那么就尝试将 template 或者 el 转化为 render 函数
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) {
const { render, staticRenderFns } = compileToFunctions(template, {
warn,
shouldDecodeNewlines,
delimiters: options.delimiters
}, this)
options.render = render
options.staticRenderFns = staticRenderFns
}
}
// 调用已经缓存下来的 web-runtime.js 文件中的 $mount 方法
return mount.call(this, el, hydrating)
}

分析一下可知 web-runtime-with-compiler.js 的逻辑如下:
1、缓存来自 web-runtime.js 文件的 $mount 方法

2、判断有没有传递 render 选项,如果有直接调用来自 web-runtime.js 文件的 $mount 方法

3、如果没有传递 render 选项,那么查看有没有 template 选项,如果有就使用 compileToFunctions 函数根据其内容编译成 render 函数

4、如果没有 template 选项,那么查看有没有 el 选项,如果有就使用 compileToFunctions 函数将其内容(template = getOuterHTML(el))编译成 render 函数

5、将编译成的 render 函数挂载到 this.$options 属性下,并调用缓存下来的 web-runtime.js 文件中的 $mount 方法
简单的用一张图表示 mount 方法的调用关系,从上至下调用:

不过不管怎样,我们发现这些步骤的最终目的是生成 render 函数,然后再调用 lifecycle.js 文件中的 _mount 方法,我们看看这个方法做了什么事情,查看 _mount 方法的代码,这是简化过得:

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Vue.prototype._mount = function (
el?: Element | void,
hydrating?: boolean
): Component {
const vm: Component = this

// 在Vue实例对象上添加 $el 属性,指向挂载点元素
vm.$el = el

// 触发 beforeMount 生命周期钩子
callHook(vm, 'beforeMount')

vm._watcher = new Watcher(vm, () => {
vm._update(vm._render(), hydrating)
}, noop)

// 如果是第一次mount则触发 mounted 生命周期钩子
if (vm.$vnode == null) {
vm._isMounted = true
callHook(vm, 'mounted')
}
return vm
}

上面的代码很简单,该注释的都注释了,唯一需要看的就是这段代码:

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vm._watcher = new Watcher(vm, () => {
vm._update(vm._render(), hydrating)
}, noop)

看上去很眼熟有没有?我们平时使用Vue都是这样使用 watch的:

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this.$watch('a', (newVal, oldVal) => {

})
// 或者
this.$watch(function(){
return this.a + this.b
}, (newVal, oldVal) => {

})

第一个参数是 表达式或者函数,第二个参数是回调函数,第三个参数是可选的选项。原理是 Watch 内部对表达式求值或者对函数求值从而触发数据的 get 方法收集依赖。可是 _mount 方法中使用 Watcher 的时候第一个参数 vm 是什么鬼。我们不妨去看看源码中 $watch 函数是如何实现的,根据之前还原Vue构造函数中所整理的内容可知:$warch 方法是在 src/core/instance/state.js 文件中的 stateMixin 方法中定义的,源码如下:

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Vue.prototype.$watch = function (
expOrFn: string | Function,
cb: Function,
options?: Object
): Function {
const vm: Component = this
options = options || {}
options.user = true
const watcher = new Watcher(vm, expOrFn, cb, options)
if (options.immediate) {
cb.call(vm, watcher.value)
}
return function unwatchFn () {
watcher.teardown()
}
}

我们可以发现,$warch 其实是对 Watcher 的一个封装,内部的 Watcher 的第一个参数实际上也是 vm 即:Vue实例对象,这一点我们可以在 Watcher 的源码中得到验证,打开 observer/watcher.js 文件查看:

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export default class Watcher {

constructor (
vm: Component,
expOrFn: string | Function,
cb: Function,
options?: Object = {}
) {

}
}

可以发现真正的 Watcher 第一个参数实际上就是 vm。第二个参数是表达式或者函数,然后以此类推,所以现在再来看 _mount 中的这段代码:

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vm._watcher = new Watcher(vm, () => {
vm._update(vm._render(), hydrating)
}, noop)

忽略第一个参数 vm,也就说,Watcher 内部应该对第二个参数求值,也就是运行这个函数:

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

所以 vm._render() 函数被第一个执行,该函数在 src/core/instance/render.js 中,该方法中的代码很多,下面是简化过的:

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Vue.prototype._render = function (): VNode {
const vm: Component = this
// 解构出 $options 中的 render 函数
const {
render,
staticRenderFns,
_parentVnode
} = vm.$options
...

let vnode
try {
// 运行 render 函数
vnode = render.call(vm._renderProxy, vm.$createElement)
} catch (e) {
...
}

// set parent
vnode.parent = _parentVnode
return vnode
}

_render 方法首先从 vm.$options 中解构出 render 函数,大家应该记得:vm.$options.render 方法是在 web-runtime-with-compiler.js 文件中通过 compileToFunctions 方法将 templateel 编译而来的。解构出 render 函数后,接下来便执行了该方法:

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

其中使用 call 指定了 render 函数的作用域环境为 vm._renderProxy,这个属性在我们整理实例对象的时候知道,他是在 Vue.prototype._init 方法中被添加的,即:vm._renderProxy = vm,其实就是Vue实例对象本身,然后传递了一个参数:vm.$createElement。那么 render 函数到底是干什么的呢?让我们根据上面那句代码猜一猜,我们已经知道 render 函数是从 templateel 编译而来的,如果没错的话应该是返回一个虚拟DOM对象。我们不妨使用 console.log 打印一下 render 函数,当我们的模板这样编写时:

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<ul id="app">
<li>{{a}}</li>
</ul>

打印的 render 函数如下:

我们修改模板为:

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<ul id="app">
<li v-for="i in b">{{a}}</li>
</ul>

打印出来的 render 函数如下:

其实了解Vue2.x版本的同学都知道,Vue提供了 render 选项,作为 template 的代替方案,同时为JavaScript提供了完全编程的能力,下面两种编写模板的方式实际是等价的:

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// 方案一:
new Vue({
el: '#app',
data: {
a: 1
},
template: '<ul><li>{{a}}</li><li>{{a}}</li></ul>'
})

// 方案二:
new Vue({
el: '#app',
render: function (createElement) {
createElement('ul', [
createElement('li', this.a),
createElement('li', this.a)
])
}
})

现在我们再来看我们打印的 render 函数:

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function anonymous() {
with(this){
return _c('ul', {
attrs: {"id": "app"}
},[
_c('li', [_v(_s(a))])
])
}
}

是不是与我们自己写 render 函数很像?因为 render 函数的作用域被绑定到了Vue实例,即:render.call(vm._renderProxy, vm.$createElement),所以上面代码中 _c_v_s 以及变量 a相当于Vue实例下的方法和变量。大家还记得诸如 _c_v_s 这样的方法在哪里定义的吗?我们在整理Vue构造函数的时候知道,他们在 src/core/instance/render.js 文件中的 renderMixin 方法中定义,除了这些之外还有诸如:_l_m_o 等等。其中 _l 就在我们使用 v-for 指令的时候出现了。所以现在大家知道为什么这些方法都被定义在 render.js 文件中了吧,因为他们就是为了构造出 render 函数而存在的。

现在我们已经知道了 render 函数的长相,也知道了 render 函数的作用域是Vue实例本身即:this(vm)。那么当我们执行 render 函数时,其中的变量如:a,就相当于:this.a,我们知道这是在求值,所以 _mount 中的这段代码:

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vm._watcher = new Watcher(vm, () => {
vm._update(vm._render(), hydrating)
}, noop)

vm._render 执行的时候,所依赖的变量就会被求值,并被收集为依赖。按照Vue中 watcher.js 的逻辑,当依赖的变量有变化时不仅仅回调函数被执行,实际上还要重新求值,即还要执行一遍:

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

这实际上就做到了 re-render,因为 vm._update 就是文章开头所说的虚拟DOM中的最后一步:patch

vm_render 方法最终返回一个 vnode 对象,即虚拟DOM,然后作为 vm_update 的第一个参数传递了过去,我们看一下 vm_update 的逻辑,在 src/core/instance/lifecycle.js 文件中有这么一段代码:

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if (!prevVnode) {
// initial render
vm.$el = vm.__patch__(
vm.$el, vnode, hydrating, false /* removeOnly */,
vm.$options._parentElm,
vm.$options._refElm
)
} else {
// updates
vm.$el = vm.__patch__(prevVnode, vnode)
}

如果还没有 prevVnode 说明是首次渲染,直接创建真实DOM。如果已经有了 prevVnode 说明不是首次渲染,那么就采用 patch 算法进行必要的DOM操作。这就是Vue更新DOM的逻辑。只不过我们没有将 virtual DOM 内部的实现。

现在我们来好好理理思路,当我们写如下代码时:

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new Vue({
el: '#app',
data: {
a: 1,
b: [1, 2, 3]
}
})

Vue所做的事:

1、构建数据响应系统,使用 Observer 将数据data转换为访问器属性;将 el 编译为 render 函数,render 函数返回值为虚拟DOM
2、在 _mount 中对 _update 求值,而 _update 又会对 render 求值,render 内部又会对依赖的变量求值,收集为被求值的变量的依赖,当变量改变时,_update 又会重新执行一遍,从而做到 re-render。

用一张详细一点的图表示就是这样的:

到此,我们从大体流程,挑着重点的走了一遍Vue,但是还有很多细节我们没有提及,比如:
1、将模板转为 render 函数的时候,实际是先生成的抽象语法树(AST),再将抽象语法树转成的 render 函数,而且这一整套的代码我们也没有提及,因为他在复杂了,其实这部分内容就是在完正则。

2、我们也没有详细的讲 Virtual DOM 的实现原理,网上已经有文章讲了,大家可以搜一搜。

3、我们的例子中仅仅传递了 eldata 选项,大家知道 Vue 支持的选项很多,比如我们都没有讲到,但都是触类旁通的,比如你搞清楚了 data 选项再去看 computed 选项或者 props 选项就会很容易,比如你知道了 Watcher 的工作机制再去看 watch 选项就会很容易。

本篇文章作为Vue源码的启蒙文章,也许还有很多缺陷,全当抛砖引玉了。