Vue3 的编译优化之 Block 和 Block Tree

题目描述
Vue3 的编译优化中引入了 Block 和 Block Tree 的概念，这是对传统虚拟 DOM Diff 算法的重要优化。请详细解释什么是 Block，什么是 Block Tree，以及它们是如何提升 Vue3 的渲染性能的。

解题过程

1. 传统虚拟 DOM Diff 的性能瓶颈

   • 在 Vue 2 或 React 中，当组件的状态发生变化时，会生成一个新的虚拟 DOM 树。
   • Diff 算法需要递归地比较新旧两棵完整的虚拟 DOM 树，找出差异并更新真实 DOM。
   • 这种比较是“盲目”的，算法并不知道到底是哪部分数据发生了变化，因此必须遍历整个树结构。对于一个包含大量动态节点（即其属性或子节点可能会变化的节点）的模板，这种全量比较会带来不必要的性能开销。

2. Vue3 的解决方案：动态节点收集

   • Vue3 的编译器在编译模板时，会进行静态分析。它会识别出模板中的哪些节点是静态的（永远不会改变），哪些是动态的（可能因响应式数据变化而改变）。
   • 核心思想是：既然数据是响应式的，我们知道是什么发生了变化，那么就没有必要去比较那些不可能发生变化的部分。
   • 因此，Vue3 的编译器会在生成的渲染函数中，主动收集一个区块内所有的动态节点。这个被标记的“区块”就是 Block。

3. 什么是 Block？

   • 定义：一个 Block 本质上是一个特殊的虚拟节点。它除了包含普通虚拟节点的信息外，还有一个额外的属性（通常叫做 dynamicChildren）。
   • dynamicChildren 数组：这个属性是一个数组，它保存了当前 Block 范围内所有直接动态子节点的引用。
   • Block 的根节点：通常，带有结构性指令（如 v-if, v-for）的节点会成为一个 Block 的根节点，因为它内部的节点结构是动态变化的。对于一个组件模板，其最外层的节点通常也是一个 Block 根节点。
   • 举个例子：

     <div> <!-- 这个 div 是一个 Block 根节点 -->
       <span>静态标题</span> <!-- 静态节点，不会被收集 -->
       <span :id="dynamicId">{{ dynamicText }}</span> <!-- 动态节点，被收集 -->
       <p v-if="show">动态段落</p> <!-- 动态节点，被收集 -->
     </div>
     

     • 编译后，这个最外层的 div 虚拟节点就是一个 Block。
     • 它的 dynamicChildren 数组将包含两个引用：一个是具有动态 :id 和动态文本的 span，另一个是受 v-if 控制的 p。
     • 那个纯静态的 span 节点不会被收集到 dynamicChildren 中。

4. Block 如何优化 Diff（即 Patch）过程？

   • 当这个组件需要更新时，Vue 会执行一个优化的 Block Patch 算法。
   • 传统 Diff：比较整个 div 节点下的所有子节点（3个 span 和可能的 p）。
   • Block Diff：
     1. Vue 会直接找到这个 Block 节点。
     2. 它只比较 dynamicChildren 数组中收集到的动态节点。
     3. 它会跳过对那个静态 span 节点的比较，因为它根本不在需要比较的列表里。
   • 这样做极大地减少了需要比较的节点数量，尤其是在静态内容远多于动态内容的场景下，性能提升非常显著。这种比较是靶向更新。

5. 什么是 Block Tree？

   • 一个复杂的模板中会存在嵌套的结构，比如 v-for 里面套着 v-if。这就形成了 Block 的嵌套。
   • Block Tree 就是由这些嵌套的 Block 组成的一个树形结构。
   • 父子 Block 的关系：每个子 Block 都是其父 Block 的一个动态子节点。也就是说，子 Block 的根节点会被收集到父 Block 的 dynamicChildren 数组中。
   • 举个例子：

     <div> <!-- 根 Block -->
       <div v-for="item in list" :key="item.id"> <!-- 这是一个子 Block（v-for） -->
         <span>{{ item.name }}</span> <!-- 这个 span 是子Block的动态节点 -->
         <p v-if="item.showDesc">{{ item.desc }}</p> <!-- 这个 p 是子Block的另一个动态节点 -->
       </div>
     </div>
     

     • 最外层的 div 是根 Block。
     • 带有 v-for 的 div 本身是一个子 Block（我们称之为 Block_vfor）。
     • 在根 Block 的 dynamicChildren 数组中，只包含一个元素：Block_vfor。它不关心 Block_vfor 内部具体有哪些 span 或 p。
     • 在 Block_vfor 自己的 dynamicChildren 数组中，则收集了它内部的动态节点：{{ item.name }} 对应的 span 和受 v-if 控制的 p。

6. Block Tree 的更新过程

   • 当 list 发生变化时，更新过程是：
     1. 首先，进行根 Block 的 Diff。根 Block 发现它的动态子节点（即 Block_vfor）需要更新。
     2. 然后，递归地对 Block_vfor 这个子 Block 进行 Diff。Block_vfor 会根据自己的 dynamicChildren 数组，高效地更新它内部的动态节点（比如根据 key 进行列表的增删、移动，或者切换 p 标签的显示隐藏）。
   • 这种树形结构允许 Vue 将 Diff 过程“局部化”。更新一个嵌套很深的组件时，只需要更新从根 Block 到目标 Block 路径上的 Block，而路径之外的其他 Block 完全不受影响。

总结
Block 和 Block Tree 是 Vue3 编译阶段做出的关键优化。通过静态分析，编译器将模板划分为不同的 Block，并收集每个 Block 内的动态节点。在运行时，Vue 的渲染器通过直接遍历 Block 的 dynamicChildren 数组来执行靶向的 Diff 算法，完全跳过了静态内容的比较，并沿着 Block Tree 进行高效的局部更新，从而大幅提升了渲染性能。