Vue3官网中有下面这样一张图，基本展现出了Vue3的渲染原理：
本文会从源码角度来草率的看一下Vue3的运行全流程，旨在加深对上图的理解，从下面这个很简单的使用示例开始：
import { createApp, ref } from "vue";
createApp({
template: `
<div class="card">
<button type="button" @click="count++">count is {{ count }}</button>
</div>
`,
setup() {
const count = ref(0);
return {
count,
};
},
}).mount("#app");
通过createApp方法创建应用实例，传了一个组件的选项对象，包括模板template、组合式 API 的入口setup函数，在setup函数里使用ref创建了一个响应式数据，然后return给模板使用，最后调用实例的mount方法将模板渲染到id为app的元素内。后续只要修改count的值页面就会自动刷新，麻雀虽小，但是也代表了Vue的核心。
首先调用了createApp方法：
const createApp = ((...args) => {
const app = createRenderer(rendererOptions).createApp(...args);
return app;
});
通过createRenderer创建了一个渲染器，rendererOptions是一个对象，上面主要是操作DOM的方法：
{
insert: (child, parent, anchor) => {
parent.insertBefore(child, anchor || null);
},
//...
}
这么做主要是方便跨平台，比如在其他非浏览器环境，可以替换成对应的节点操作方法。
function createRenderer(options) {
return baseCreateRenderer(options);
}
function baseCreateRenderer(options, createHydrationFns) {
// ...
return {
render,
hydrate,
createApp: createAppAPI(render, hydrate)
};
}
baseCreateRenderer方法非常长，包含了渲染器的所有方法，比如mount、patch等，createApp是通过createAppAPI方法调用返回的：
function createAppAPI(render, hydrate) {
return function createApp(rootComponent, rootProps = null) {
if (!isFunction(rootComponent)) {
rootComponent = Object.assign({}, rootComponent);
}
const context = createAppContext();
let isMounted = false;
const app = (context.app = {
_uid: uid$1++,
_component: rootComponent,
_props: rootProps,
_container: null,
_context: context,
_instance: null,
version,
get config() {},
set config() {},
use(){},
mixin(){},
component(){},
directive(){},
mount(){},
unmount(){},
provide(){}
});
return app;
}
}
这个就是最终的createApp方法，所谓的应用实例app其实就是一个对象，我们传进去的组件选项作为根组件存储在_component属性上，另外还可以看到应用实例提供的一些方法，比如注册插件的use方法，挂载实例的mount方法等。
context其实也是一个普通对象：
function createAppContext() {
return {
app: null,
config: {
isNativeTag: NO,
performance: false,
globalProperties: {},
optionMergeStrategies: {},
errorHandler: undefined,
warnHandler: undefined,
compilerOptions: {}
},
mixins: [],
components: {},
directives: {},
provides: Object.create(null),
optionsCache: new WeakMap(),
propsCache: new WeakMap(),
emitsCache: new WeakMap()
};
}
这个上下文对象会保存在应用实例和根VNode上，可能是后续渲染时会用到。
接下来看一下创建实例后挂载的mount方法：
mount(rootContainer, isHydrate, isSVG) {
// 没有挂载过
if (!isMounted) {
// 创建虚拟DOM
const vnode = createVNode(rootComponent, rootProps);
vnode.appContext = context;
// 渲染
render(vnode, rootContainer, isSVG);
isMounted = true;
// 实例和容器元素互相关联
app._container = rootContainer;
rootContainer.__vue_app__ = app;
// 返回根组件的实例
return getExposeProxy(vnode.component) || vnode.component.proxy;
}
}
主要就是做了两件事，创建虚拟DOM，然后渲染。
createVNode方法：
const createVNode = _createVNode;
function _createVNode(type, props = null, children = null, patchFlag = 0, dynamicProps = null, isBlockNode = false) {
const shapeFlag = isString(type)
? 1 /* ShapeFlags.ELEMENT */
: isSuspense(type)
? 128 /* ShapeFlags.SUSPENSE */
: isTeleport(type)
? 64 /* ShapeFlags.TELEPORT */
: isObject(type)
? 4 /* ShapeFlags.STATEFUL_COMPONENT */
: isFunction(type)
? 2 /* ShapeFlags.FUNCTIONAL_COMPONENT */
: 0;
return createBaseVNode(type, props, children, patchFlag, dynamicProps, shapeFlag, isBlockNode, true);
}
createVNode方法会根据组件的类型生成一个标志，后续会通过这个标志做一些优化之类的处理。我们传的是一个组件选项，也就是一个普通对象，shapeFlag的值为4。
然后调用了createBaseVNode方法：
function createBaseVNode(type, props = null, children = null, patchFlag = 0, dynamicProps = null, shapeFlag = type === Fragment ? 0 : 1 /* ShapeFlags.ELEMENT */, isBlockNode = false, needFullChildrenNormalization = false) {
const vnode = {
__v_isVNode: true,
__v_skip: true,
type,
props,
key: props && normalizeKey(props),
ref: props && normalizeRef(props),
scopeId: currentScopeId,
slotScopeIds: null,
children,
component: null,
suspense: null,
ssContent: null,
ssFallback: null,
dirs: null,
transition: null,
el: null,
anchor: null,
target: null,
targetAnchor: null,
staticCount: 0,
shapeFlag,
patchFlag,
dynamicProps,
dynamicChildren: null,
appContext: null,
ctx: currentRenderingInstance
};
return vnode;
}
可以看到返回的虚拟DOM也是一个普通对象，我们传进去的组件选项会存储在type属性上。
虚拟DOM创建完后就会调用render方法将虚拟DOM渲染为实际的DOM节点，render方法是通过参数传给createAppAPI的：
const render = (vnode, container, isSVG) => {
if (vnode == null) {
// 卸载
if (container._vnode) {
unmount(container._vnode, null, null, true);
}
}
else {
// 首次渲染或者更新
patch(container._vnode || null, vnode, container, null, null, null, isSVG);
}
flushPreFlushCbs();
flushPostFlushCbs();
container._vnode = vnode;
};
如果要渲染的新VNode不存在，那么从容器元素上获取之前VNode进行卸载，否则调用patch方法进行打补丁，如果是首次渲染，container._vnode不存在，那么直接将新VNode渲染为DOM元素即可，否则会对比新旧VNode，使用diff算法进行打补丁，Vue2中使用的是双端diff算法，Vue3中使用的是快速diff算法。
打补丁结束后清空了两个回调队列，可以看到事件队列还分为前后两个，那么我们常用的nextTick方法注册的回调在哪个队列呢，实际上，两个都不在：
const resolvedPromise = Promise.resolve();
let currentFlushPromise = null;
function nextTick(fn) {
const p = currentFlushPromise || resolvedPromise;
return fn ? p.then(this ? fn.bind(this) : fn) : p;
}
Promise.resolve()方法会创建一个Resolved状态的Promise对象。
nextTick方法就是这么简单，如果currentFlushPromise有值，那么使用这个Promise注册回调，否则使用默认的resolvedPromise将回调放到微任务队列。
currentFlushPromise会在调用queueFlush方法时赋值，也就是生成一个新的Promise对象：
function queueFlush() {
if (!isFlushing && !isFlushPending) {
isFlushPending = true;
currentFlushPromise = resolvedPromise.then(flushJobs);
}
}
flushJobs和前面的flushPreFlushCbs方法里冲刷的都是queue队列，而flushPostFlushCbs方法里冲刷的是pendingPostFlushCbs队列，flushJobs方法在冲刷完queue队列后才会冲刷pendingPostFlushCbs队列。而如果是冲刷中调用nextTick添加的回调会在这两个队列都清空后才会执行。
扯远了，回到render方法，接下来看看render方法里调用的patch方法：
const patch = (n1, n2, container, anchor = null, parentComponent = null, parentSuspense = null, isSVG = false, slotScopeIds = null, optimized = (process.env.NODE_ENV !== 'production') && isHmrUpdating ? false : !!n2.dynamicChildren) => {
// 新旧VNode相同直接返回
if (n1 === n2) {
return;
}
// 如果新旧VNode的类型不同，那么也不需要打补丁了，直接卸载旧的，挂载新的
if (n1 && !isSameVNodeType(n1, n2)) {
anchor = getNextHostNode(n1);
unmount(n1, parentComponent, parentSuspense, true);
n1 = null;
}
const { type, ref, shapeFlag } = n2;
switch (type) {
case Text:
// ...
break;
// ...
default:
// ...
else if (shapeFlag & 6 /* ShapeFlags.COMPONENT */) {
processComponent(n1, n2, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, slotScopeIds, optimized);
}
// ...
}
}
patch方法就是用来打补丁更新实际DOM的，switch里面根据VNode的类型不同做的处理也不同，因为我们的例子传的是一个组件选项对象，所以会走processComponent处理分支：
const processComponent = (n1, n2, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, slotScopeIds, optimized) => {
// 如果旧的VNode不存在，那么调用挂载方法
if (n1 == null) {
mountComponent(n2, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized);
}
// 新旧都存在，那么进行更新操作
else {
updateComponent(n1, n2, optimized);
}
};
根据是否存在旧的VNode判断是调用挂载方法还是更新方法，先看mountComponent方法：
const mountComponent = (initialVNode, container, anchor, parentComponent, parentSuspense, isSVG, optimized) => {
const instance = (initialVNode.component = createComponentInstance(initialVNode, parentComponent, parentSuspense));
setupComponent(instance);
setupRenderEffect(instance, initialVNode, container, anchor, parentSuspense, isSVG, optimized);
}
首先调用createComponentInstance方法创建组件实例，返回的其实也是一个普通对象：
function createComponentInstance(vnode, parent, suspense) {
const type = vnode.type;
const appContext = (parent ? parent.appContext : vnode.appContext) || emptyAppContext;
const instance = {
uid: uid++,
vnode,
type,
parent,
appContext,
// 还有非常多属性
// ...
}
return instance;
}
然后调用了setupComponent方法：
function setupComponent(instance, isSSR = false) {
const { props, children } = instance.vnode;
const isStateful = instance.vnode.shapeFlag & 4;
initProps(instance, props, isStateful, isSSR);
initSlots(instance, children);
const setupResult = isStateful
? setupStatefulComponent(instance, isSSR)
: undefined;
return setupResult;
}
初始化props和slots，然后如果shapeFlag为4会调用setupStatefulComponent方法，前面说了我们传的组件选项对应的shapeFlag就是4，所以会走setupStatefulComponent方法：
function setupStatefulComponent(instance, isSSR) {
const { setup } = Component;
if (setup) {
const setupResult = callWithErrorHandling(setup, instance, 0, [instance.props, setupContext]);
handleSetupResult(instance, setupResult, isSSR);
}
}
在这个方法里会调用组件选项的setup方法，这个函数中返回的对象会暴露给模板和组件实例，看一下handleSetupResult方法：
function handleSetupResult(instance, setupResult, isSSR) {
if (isFunction(setupResult)) {
instance.render = setupResult;
} else if (isObject(setupResult)) {
instance.setupState = proxyRefs(setupResult);
}
finishComponentSetup(instance, isSSR);
}
如果setup返回的是一个函数，那么这个函数会直接被作为渲染函数。否则如果返回的是一个对象，会使用proxyRefs将这个对象转为Proxy代理的响应式对象。
最后又调用了finishComponentSetup方法：
function finishComponentSetup(instance, isSSR) {
const Component = instance.type;
if (!instance.render) {
if (!isSSR && compile && !Component.render) {
const template = Component.template ||
resolveMergedOptions(instance).template;
if (template) {
const { isCustomElement, compilerOptions } = instance.appContext.config;
const { delimiters, compilerOptions: componentCompilerOptions } = Component;
const finalCompilerOptions = extend(extend({
isCustomElement,
delimiters
}, compilerOptions), componentCompilerOptions);
Component.render = compile(template, finalCompilerOptions);
}
}
instance.render = (Component.render || NOOP);
}
}
这个函数主要是判断组件是否存在渲染函数render，如果不存在则判断是否存在template选项，我们传的组件选项显然是没有render属性，而是传的模板template，所以会使用compile方法来将模板编译成渲染函数。
回到mountComponent方法，最后调用了setupRenderEffect，这个方法很重要：
const setupRenderEffect = (instance, initialVNode, container, anchor, parentSuspense, isSVG, optimized) => {
// 组件更新方法
const componentUpdateFn = () => {}
// 创建一个effect
const effect = (instance.effect = new ReactiveEffect(componentUpdateFn, () => queueJob(update), instance.scope));
// 调用effect的run方法执行componentUpdateFn方法
const update = (instance.update = () => effect.run());
update();
}
这一步就涉及到Vue3的响应式原理了，核心就是使用Proxy拦截数据，然后在属性读取时将属性和读取该属性的函数（称为副作用函数）关联起来，然后在更新该属性时取出该属性关联的副作用函数出来执行，详细的内容网上已经有非常多的文章了，有兴趣的可以自己搜一搜，或者直接看源码也是可以的。
简化后的ReactiveEffect类就是这样的：
let activeEffect;
class ReactiveEffect {
constructor(fn, scheduler = null, scope) {
this.fn = fn;
}
run() {
activeEffect = this;
try {
return this.fn();
} finally {
activeEffect = null
}
}
}
执行它的run方法时会把自身赋值给全局的activeEffect变量，然后执行副作用函数时如果读取了Proxy代理后的对象的某个属性时就会将对象、属性和这个ReactiveEffect示例关联存储起来，如果属性发生改变，会取出关联的ReactiveEffect实例，执行它的run方法，达到自动更新的目的。
我们使用的是ref方法创建的数据，ref方法返回的响应式数据虽然不是通过Proxy代理的，但是读取修改操作同样是会被拦截的，和Proxy代理的数据拦截时做的事情是一样的。
接下来看看传给它的组件更新方法componentUpdateFn：
const componentUpdateFn = () => {
// 组件没有挂载过
if (!instance.isMounted) {
const subTree = (instance.subTree = renderComponentRoot(instance));
patch(null, subTree, container, anchor, instance, parentSuspense, isSVG);
initialVNode.el = subTree.el;
instance.isMounted = true;
} else {// 组件已经挂载过
const nextTree = renderComponentRoot(instance);
patch(prevTree, nextTree, hostParentNode(prevTree.el), getNextHostNode(prevTree), instance, parentSuspense, isSVG);
next.el = nextTree.el;
}
}
组件无论是首次挂载，还是更新，做的事情核心是一样的，先调用renderComponentRoot方法生成组件模板的虚拟DOM，然后调用patch方法打补丁。
function renderComponentRoot(instance) {
const { type: Component, vnode, proxy, withProxy, props, propsOptions: [propsOptions], slots, attrs, emit, render, renderCache, data, setupState, ctx, inheritAttrs } = instance;
let result = render.call(proxyToUse, proxyToUse, renderCache, props, setupState, data, ctx)
return result
}
renderComponentRoot核心就是调用组件的渲染函数render方法生成组件模板的虚拟DOM，然后扔给patch方法更新就好了。
看完了mountComponent方法，再来看看updateComponent方法：
const updateComponent = (n1, n2, optimized) => {
const instance = (n2.component = n1.component);
if (shouldUpdateComponent(n1, n2, optimized)) {
// 需要更新
instance.next = n2;
instance.update();
}else {
// 不需要更新
n2.el = n1.el;
instance.vnode = n2;
}
}
先调用shouldUpdateComponent方法判断组件是否需要更新，大致是通过是否存在过渡效果、是否存在动态slots、props是否发生改变、子节点是否发改变等来判断。
如果需要更新，那么会执行instance.update方法，这个方法就是前面setupRenderEffect方法里保存的effect.run方法，所以最终执行的也是componentUpdateFn方法。
到这里，从我们创建实例到页面渲染，再到更新的全流程就讲完了，总结一下，大致就是:
1.每个Vue组件都需要产出一份虚拟DOM，也就是组件的render函数的返回值，render函数你可以直接手写，也可以通过template传递模板字符串，由Vue内部来编译成渲染函数，平常我们开发时写的Vue单文件，最终也会编译成普通的Vue组件选项对象；
2.render函数会作为副作用函数执行，也就是如果在模板中使用到了响应式数据（所谓响应式数据就是能拦截到它的各种读取、修改操作），那么响应式数据和属性会与render函数关联起来，那么当响应式数据被修改以后，就能找到依赖它的render函数，那么就可以通知依赖的组件进行更新；
2.有了虚拟DOM之后，Vue内部的渲染器就能将它渲染成真实的DOM，如果是更新的情况，也就是存在新旧两个虚拟DOM，那么Vue会通过比较，必要时会使用diff算法进行高效的更新真实DOM；
所以只要你实现一个渲染器，能将虚拟DOM渲染成真实DOM，并且能高效的根据新旧虚拟DOM对比完成更新，再实现一个编译器，能将模板编译成渲染函数，最后再基于Proxy实现一个响应系统就可以实现一个Vue3了，是不是很简单，心动不如行动，下一个框架等你来创造！