摘要：Vue的相关技术原理成为了前端岗位面试中的必考知识点，掌握 Vue 对于前端工程师来说更像是一门“必修课”。

本文原作者为尹婷，擅长前端组件库研发和微信机器人。

我们发现， Vue 越来越受欢迎了。

不管是BAT大厂，还是创业公司，Vue都被广泛的应用。对比Angular 和 React，三者都是非常优秀的前端框架，但从 GitHub 上来看，Vue 已经达到了 170 万的 Star。Vue的相关技术原理也成为了前端岗位面试中的必考知识点，掌握 Vue 对于前端工程师来说更像是一门“必修课”。为此，华为云社区邀请了90后前端开发工程师尹婷带来了《Vue3.0新特性介绍以及搭建一个vue组件库》的分享。

了解Vue3.0先从六大特性说起

Vue.js 是一个JavaScriptMVVM库，是一套构建用户界面的渐进式框架。在2019年10月05日凌晨，Vue3的源代码alpha。目前已经发布正式版，作者表示， Vue 3.0具有六大特性：Tree Shaking；Composition；Fragment；Teleport；Suspense；渲染Performance。渲染Performance主要是框架内部的性能优化，相对比较底层，本文会主要为大家介绍前四个特性的解读。

Tree Shaking

大多数编译器都会为我们的代码进行一个死代码的去除工作。首先我们要了解一下，什么是死代码呢？

以下几个特性的代码，我们把它称之为死代码：代码不会被执行，不可到达；代码执行的结果不会被用到；代码只会影响死变量（只写不读）。比如我们给一个变量赋值，但是并没有去用这个变量，那么这就是一个死变量。这就是在我们定义阶段会把它去除的一部分，比如说roll up消除死代码的工作。

如上图示例，左边是开发的源码提供的两个函数，但最终只用到了baz函数。在最后打包的时候，会把foo函数去除掉，只把baz这个函数打包进浏览器里面运行。Tree Shaking是消除死代码的一种方式，更关注于无用模块的消除，消除那些引用了但并没有被使用的模块。

左边这块代码，export有两个函数，一个是post，一个是get，但是在我们生产里边真正使用到只有post。那么rollup在打包之后，就会直接消除掉get的函数，然后只把post的函数打包进入我们的生产里。除了rollup支持这个特性外，webpack也支持。

接下来，我们看一下VUE3.0对Tree Shaking的支持都做了哪些事情？

首先以VUE2和VUE3对nextTick的使用进行对比：VUE2把nextTick挂载到VUE实例上的一个global API式；VUE3先把nextTick模块剔除，在要使用的时候，再把这个模块引入。

通过这个对比，我们可以看到使用VUE2的时候，即使没有nextTick或者其他方法，但由于它是一个GLOBA API，它一定会被挂载到一个实例上，最后打包生产代码的时候，会把这个函数给打包进去，这一段代码进而也会影响到文件体积。在VUE3.0如果不需要这个模块的话，最后打包的这个文件里边就不会有这一块代码。通过这种方式就减少了最后生产代码的体积。

当然，不只是nextTick，在VUE3.0内部也做了其他很多tree-shaking。例如：如果不使用keep-alive组件或v-show指令，它会少引入很多跟keep-alive或者v-show不相关的包。

上图为Vue2.0的这段代码，左边是引入utils函数，然后把这个函数指为mixins。这一段代码是在Vue2里边是最常用到的，但这段代码是有问题的。
如果对这个项目不熟悉，第一次看到这个代码的时候，由于不知道这个utils里边有哪些属性和方法，也就是说这个mixins对于开发者就是个黑盒。很容易遇到一种场景：在开发组件初期，应用了mixins的一个方法，现在不需要使用该方法了，在删除的过程发现不知道其他的地方是否引用过mixins其他的属性和方法。

Composition

如果使用的是Vue3.0 的Composition，该怎么规避这个问题呢？如上图所示，假设它是一个组件实例，我们使用useMouse函数并返回了X和Y两个变量。从左边代码可以看到useMouse函数就是根，它监听了鼠标的移动事件之后，返回了鼠标的XY坐标。通过这种方式来组织代码，就可以很明确的知道这个函数返回的变量和改变的值。

接下来我们再看一个Composition的例子：左边是在Vue2中最常用的一段代码，首先在data里边声明first name和last name，然后在回帖的时候去请求接口，拿到接口返回到值，在computed之后获取他的full Name。那么，这段代码的问题是什么呢？

这里的computed，因为我们不知道返回的full Name的逻辑是什么。在获取了data之后，是希望通过data的返回值来拿到它的first name和last name，然后来获取它的full name。但是这一段代码的逻辑在获取接口之后就已经断掉，这就是Vue2.0 设计不合理的一个地方，导致我们的逻辑是分裂派的，分裂在个配置下。那么，如果用Composition的话，怎么样实现呢？

请求接口之后，直接拿到它的返回数据，然后把这个返回数据的值赋给computed函数里，这里就可以拿到full Name。通过这段代码可以看到，逻辑是更加的聚合了。

如何做到使用useMouse函数，里边的变量也是可响应的。在Vue 3.0中提供了两个函数：reactive和ref。reactive可以传一个对象进去，然后这个函数返回之后的state，是可响应的；ref是直接传一个值进去，然后返回到看法对象，它也是可响应的。如果我们在setup函数里边返回一个可响应值的对象，是可以在字符串模板渲染的时候使用。比如，有时候我们直接在修改data的时候，视图也会相应的改变。

Vue2中，一般会采用mixins来复用逻辑代码，但存在一些问题：例如代码来源不清晰、方法属性等冲突。基于此，在vue3中引入了Composition API（组合API），使用纯函数分隔复用代码，和React中的hooks的概念很相似。

Composition的优点是暴露给模板的属性来源清晰，它是从函数返回的；第二，可以进行逻辑重用；第三，返回值可以被任意的命名，不存在秘密空间的冲突；第四，没有创建额外的组件实力带来的性能损耗。

以前我们如果想要获取一个响应式的data，我们必须要把这个data放在component里边，然后在data里边进行声明，这样的话才能使这个对象是可响应的，现在可直接使用reactive和ref函数就可以使被保变成可响应的。

Fragment

在书写vue2时，由于组件必须只有一个根节点，很多时候会添加一些没有意义的节点用于包裹。Fragment组件就是用于解决这个问题的（这和React中的Fragment组件是一样的）。

Fragment其实就是在Vue2的一个组间里边，它的template必须要有一个根的DIV把它包住，然后再写里边的you。在Vue3，我们就不需要这个根的DIV来把这个组件包住了。上图就是2和3的对比。

Teleport

Teleport其实就是React中的Portal。Portal 提供了一种将子节点渲染到存在于父组件以外的 DOM 节点的优秀的方案。Teleport提供一个Teleport的组件，会指定一个目标的元素，比如说这里指定的是body，然后Teleport任何的内容都会渲染到这个目标元素中，也就是说下面的这一部分Teleport代码，它会直接渲染到body。

那么关于Teleport应用的位置，我们可以为大家举个例子来说明一下。比如说我们在做组件的时候，经常会实现一个dialog。dialog的背景是一个黑的铺满全屏DIV，我们对它的布局是position: absolute。如果父级元素是relative布局，我们的这个背景层就会受它的父元素的影响。那么此时，如果用Teleport直接把父组件定为body，这样它就不会再受到副组件元素样式的影响，就可以确认一个我们想要的黑色背景画。

下面我写一下react和vue的diff算法的比对,我是一边写代码，一边写文章，整理一下思路。注：这里只讨论tag属性相同并且多个children的情况，不相同的tag直接替换，删除，这没啥好写的。

用这个例子来说明：

简单diff，把原有的删掉，把更新后的插入。

变化前后的标签都是li，所以只用比对vnodeData和children即可，复用原有的DOM。

先只从这个例子出发,我只用遍历旧的vnode，然后把旧的vnode和新的vnode patch就行。

这样就省掉移除和新增dom的开销，现在的问题是，我的例子刚好是新旧vnode数量一样，如果不一样就有问题，示例改成这样：

实现思路改成：先看看是旧的长度长，还是新的长，如果旧的长，我就遍历新的，然后把多出来的旧节点删掉，如果新的长，我就遍历旧的，然后多出来的新vnode加上。

仍然有可优化的空间，还是下面这幅图：

通过我们上面的diff算法，实现的过程会比对 preve vnode和next vnode，标签相同，则只用比对vnodedata和children。发现

 标签的子节点（文本节点a,b,c）不同，于是分别删除文本节点a,b,c，然后重新生成新的文本节点c,b,a。但是实际上这几个

 只是位置不同，那优化的方案就是复用已经生成的dom，把它移动到正确的位置。

怎么移动？我们使用key来将新旧vnode做一次映射。

首先我们找到可以复用的vnode，可以做两次遍历，外层遍历next vnode，内层遍历prev vnode

如果next vnode和prev vnode只是位置移动，vnodedata和children没有任何变动，调用patchVnode之后不会有任何dom操作。
接下来只需要把这个key相同的vnode移动到正确的位置即可。我们的问题变成了怎么移动。

首先需要知道两个事情:

• 每一个prev vnode都引用了一个真实dom节点，每个next vnode这个时候都没有真实dom节点。
• 调用patchVnode的时候会把prevVnode引用的真实Dom的引用赋值给nextVnode，就像这样：

还是拿上面的例子，外层遍历next vnode,遍历第一个元素的时候， 第一个vnode是li©，然后去prev vnode里找，在最后一个节点找到了，这里外层是第一个元素，不做任何移动的操作，我们记录一下这个vnode在prevVnode中的索引位置lastIndex，接下来在遍历的时候，如果j<lastIndex，说明原本prevVnode在前面的元素，在nextVnode中变到了后面来了，那么我们就把prevVnode[j]放到nextVnode[i-1]的后面。

这里多说一句，dom操作的api里，只有insertBefore()，没有insertAfter()。也就是说只有把某个dom插入到某个元素前面这个方法，没有插入到某个元素后面这个方法，所以我们只能用insertBefore()。那么思路就变成了，当j<lastIndex的时候，把prevChildren[j]插入到nextVnode[i-1]的真实dom的后面元素的前面。

当j>=lastIndex的时候，说明这个顺序是正确的的，不用移动，然后把lastIndex = j;
也就是说，只把prevVnode中后面的元素往前移动，原本顺序是正确的就不变。
现在我们的diff的代码变成了这样：

同样的问题，如果新旧vnode的元素数量一样，那就已经可以工作了。接下来要做的就是新增节点和删除节点。

首先是新增节点，整个框架中将vnode挂载到真实dom上都调用patch函数，patch里调用createElm来生成真实dom。按照上面的实现，如果nextVnode中有一个节点是prevVnode中没有的，就有问题：

在prevVnode中找不到li(d)，那我们需要调用createElm挂在这个新的节点，因为这里的节点需要超入到li(b)和li©之间，所以需要用insertBefore()。在每次遍历nextVnode的时候用一个变量find=false表示是否能够在prevVnode中找到节点，如果找到了就find=true。如果内层遍历后find是false，那说明这是一个新的节点。

我们的createElm函数需要判断一下第四个参数，如果没有就是用appendChild直接把元素放到父节点的最后，如果有第四个参数，则需要调用insertBefore来插入到正确的位置。

接下来要做的是删除prevVnode多余节点：

在nextVnode中已经没有li(d)了，我们需要在执行完上面所讲的所有流程后在遍历一次prevVnode，然后拿到nextVnode里去找，如果找不到相同key的节点，那就说明这个节点已经被删除了，我们直接用removeChild方法删除Dom。

完整的代码：https://github.com/TingYinHelen/tempo/blob/main/src/platforms/web/patch.js在react-diff分支(目前有可能代码仓库还没有开源，等我实现更完善的时候会开源出来，项目结构可能有变化，看tempo仓库就行)

这里我的代码实现的diff算法很明显看出来时间复杂度是O(n2)。那么这里在算法上依然又可以优化的空间，这里我把nextChildren和prevChildren都设计成了数组的类型，这里可以把nextChildren、prevChildren设计成对象类型，用户传入的key作为对象的key，把vnode作为对象的value，这样就可以只循环nextChildren，然后通过prevChildren[key]的方式找到prevChidren中可复用的dom。这样就可以把时间复杂度降到O(n)。

以上就是react的diff算法的实现。

vue的diff算法

先说一下上面代码的问题，举个例子，下面这个情况：

如果按照react的方法，整个过程会移动2次：
li©是第一个节点，不需要移动，lastIndex=2
li(b), j=1, j<lastIndex, 移动到li©后面 (第1次移动)
li(a), j=0, j<lastIndex, 移动到li(b)后面 (第2次移动)

但是通过肉眼来看，其实只用把li©移动到第一个就行，只需要移动1一次。
于是vue2这么来设计的：

首先找到四个节点vnode：prev的第一个，next的第一个，prev的最后一个，next的最后一个，然后分别把这四个节点作比对：1. 把prev的第一个节点和next的第一个比对；2. 把prev的最后一个和next的最后一个比对；3.prev的第一个和next的最后一个；4. next的第一个和prev的最后一个。如果找到相同key的vnode，就做移动，移动后把前面的指针往后移动，后面的指针往前移动，直到前后的指针重合，如果key不相同就只patch更新vnodedata和children。下面来走一下流程：

1. li(a)和li(b)，key不同，只patch，不移动
2. li(d)和li©，key不同，只patch，不移动
3. li(a)和li©，key不同，只patch，不移动
4. li(d)和li(d)，key相同，先patch，需要移动移动，移动的方法就是把prev的li(d)移动到li(a)的前面。然后移动指针，因为prev的最后一个做了移动，所以把prev的指向后面的指针往前移动一个，因为next的第一个vnode已经找到了对应的dom，所以next的前面的指针往后移动一个。

现在比对的图变成了下面这样：

这个时候的真实DOM：

继续比对

1. li(a)和li(b)，key不同，只patch，不移动。
2. li©和li©，相同相同，先patch，因为next的最后一个元素也刚好是prev的最后一个，所以不移动，prev和next都往前移动指针。

这个时候真实DOM：

现在最新的比对图：

继续比对

1. li(a)和li(b)，key不同，只patch，不移动。
2. li(b)和li(a)，key不同，只patch，不移动。
3. li(a) 和li (a)，key相同，patch，把prev的li(a)移动到next的后面指针的元素的后面。

真实的DOM变成了这样：

比对的图变成这样：

继续比对：
li(b)和li(b)的key相同，patch，都是前指针相同所以不移动，移动指针
这个时候前指针就在后指针后面了，这个比对就结束了。

这就完成了常规的比对，还有不常规的，如下图：

经过1，2，3，4次比对后发现，没有相同的key值能够移动。

这种情况我们没有办法，只有用老办法，用newStartIndex的key拿去依次到prev里的vnode，直到找到相同key值的老的vnode，先patch，然后获取真实dom移动到正确的位置(放到oldStartIndex前面)，然后在prevChildren中把移动过后的vnode设置为undefined，在下次指针移动到这里的时候直接跳过，并且next的start指针向右移动。

function updateChildren (elm, prevChildren, nextChildren) {
  let oldStartIndex = 0;
  let oldEndIndex = prevChildren.length - 1;
  let newStartIndex = 0;
  let newEndIndex = nextChildren.length - 1;

  while (oldStartIndex <= oldEndIndex && newStartIndex <= newEndIndex) {
    let oldStartVnode = prevChildren[oldStartIndex];
    let oldEndVnode = prevChildren[oldEndIndex];
    let newStartVnode = nextChildren[newStartIndex];
    let newEndVnode = nextChildren[newEndIndex];

    if (oldStartVnode === undefined) {
      oldStartVnode = prevChildren[++oldStartIndex];
    }
    if (oldEndVnode === undefined) {
      oldEndVnode = prevChildren[--oldEndIndex];
    }

    if (oldStartVnode.key === newStartVnode.key) {
      patchVnode(newStartVnode, oldStartVnode);
      oldStartIndex++;
      newStartIndex++;
    } else if (oldEndVnode.key === newEndVnode.key) {
      patchVnode(newEndVnode, oldEndVnode);
      oldEndIndex--;
      newEndIndex--;
    } else if (oldStartVnode.key === newEndVnode.key) {
      patchVnode(newEndVnode, oldStartVnode);
      elm.insertBefore(oldStartVnode.elm, oldEndVnode.elm.nextSibling);
      newEndIndex--;
      oldStartIndex++;
    } else if (oldEndVnode.key === newStartVnode.key) {
      patchVnode(newStartVnode, oldEndVnode);
      elm.insertBefore(oldEndVnode.elm, oldStartVnode.elm);
      oldEndIndex--;
      newStartIndex++;
    } else {
      const idxInOld = prevChildren.findIndex(child => child.key === newStartVnode.key);
      if (idxInOld >= 0) {
        elm.insertBefore(prevChildren[idxInOld].elm, oldStartVnode.elm);
        prevChildren[idxInOld] = undefined;
        newStartIndex++;
      }
    }
  }
}

接下来就是新增节点：

这种排列方法，按照上面的方法，经过1，2，3，4比对后找不到相同key，然后然后用newStartIndex到老的vnode中去找，仍然找不着，这个时候说明是一个新节点，把它插入到oldStartIndex前面

最后是删除节点，我把他作为课后作业，同学可以自己实现最后的删除的算法。

完整代码在 https://github.com/TingYinHelen/ tempo的vue分支。

PS.本文部分内容参考自《比对一下react,vue2.x,vue3.x的diff算法》。

点击关注，第一时间了解华为云新鲜技术~