Vue3 的 SFC 编译优化之动态子节点块（Block）与树形结构（Block Tree）的协同更新原理

一、知识描述

在 Vue3 的编译优化中，"动态子节点块"（Block）和"Block Tree" 是提升渲染效率的关键设计。传统虚拟 DOM 的 diff 算法需要完整遍历新旧树，而 Vue3 通过编译时分析模板，识别动态部分，构建块（Block）和块树（Block Tree），运行时可以实现靶向更新——只更新动态节点，跳过静态内容。其中，Block 负责收集自身内部的动态子节点，Block Tree 则管理嵌套块的更新关系，两者协同实现高效的树形结构更新。

二、原理详解（循序渐进）

步骤 1：模板编译阶段——识别动态与静态节点

Vue3 的编译器在编译单文件组件（SFC）时，会分析模板的每个节点：

• 如果节点是静态的（例如纯文本、无动态绑定的元素），会进行静态提升（hoist）或预字符串化，不参与更新。
• 如果节点含有动态绑定（如 {{ data }}、:class、v-if、v-for 等），则标记为动态节点。

例子：

<div>
  <span>静态文本</span>
  <p>{{ dynamicText }}</p>
  <button @click="handleClick">按钮</button>
</div>

编译器会识别：

• <span> 是静态节点。
• <p> 是动态节点（因为 {{ dynamicText }}）。
• <button> 是动态节点（因为有事件绑定）。
• 外层的 <div> 因包含动态子节点，会被提升为 Block。

步骤 2：创建 Block 并收集动态子节点

对于包含动态子节点的父节点，Vue3 会将其编译成一个 Block 节点。Block 在虚拟 DOM 中是一个特殊的 VNode，它内部维护一个数组 dynamicChildren，用于收集所有动态子节点（包括嵌套的动态节点，但排除静态节点）。

编译结果示例：

// 编译后的渲染函数伪代码
function render() {
  return (openBlock(), createElementBlock("div", null, [
    createElementVNode("span", null, "静态文本"),
    createElementVNode("p", null, toDisplayString(dynamicText), 1 /* TEXT */),
    createElementVNode("button", { onClick: handleClick }, "按钮", 8 /* PROPS */, ["onClick"])
  ]))
}

• openBlock() 表示开启一个新的 Block。
• createElementBlock 创建 Block 节点（即外层的 <div>）。
• 第三个参数是子节点数组，但 Block 会自动收集动态子节点（即 <p> 和 <button>）到 dynamicChildren 中。
• 静态节点 <span> 不会被收集到 dynamicChildren，因为它永远不会变化。

关键点：Block 的 dynamicChildren 是一个数组，按顺序存储了所有动态子节点的引用。这样在更新时，无需遍历整个子树，直接遍历 dynamicChildren 即可。

步骤 3：嵌套 Block 与 Block Tree 的形成

当模板中存在嵌套的动态结构（如 v-if、v-for、组件）时，每个动态结构都会形成一个 Block，并建立父子关系，形成 Block Tree。

例子：

<div>
  <section v-if="show">
    <p>{{ text }}</p>
  </section>
  <ul>
    <li v-for="item in list">{{ item }}</li>
  </ul>
</div>

编译后：

• 外层的 <div> 是根 Block（因为包含动态子节点）。
• <section v-if="show"> 是一个嵌套 Block（因为条件渲染内部是动态的）。
• <ul> 也是一个嵌套 Block（因为 v-for 是动态的）。
• 这些 Block 通过父子的 VNode 引用关系，形成树形结构，即 Block Tree。

Block Tree 的意义：

• 每个 Block 负责自己内部的动态节点收集。
• 更新时，从根 Block 开始递归遍历 Block Tree，只更新每个 Block 的 dynamicChildren，实现局部更新。

步骤 4：渲染与更新——Block Tree 的协同更新流程

在组件更新阶段，渲染器会执行 patch 过程，比较新旧 VNode 树。对于 Block 节点，渲染器有特殊处理：

1. Block 的 patch：

   • 当 patch 一个 Block 节点时，渲染器会直接比较其 dynamicChildren 数组（而不是所有子节点）。
   • 遍历 dynamicChildren，根据每个动态子节点的类型和 PatchFlag，调用相应的 patch 函数（如 patchElement、patchText 等）。
   • 静态子节点完全跳过，不参与 diff。

2. Block Tree 的递归更新：

   • 如果 dynamicChildren 中有嵌套的 Block 节点（例如 v-if 生成的 Block），则递归进入该 Block，更新其内部的 dynamicChildren。
   • 这样，Block Tree 的更新是深度优先的，但只遍历动态节点，形成高效的更新路径。

性能优势：

• 传统 diff 需要递归遍历整棵树，时间复杂度 O(n)。
• Block Tree 的 diff 只遍历动态节点，时间复杂度降至 O(动态节点数量)。
• 静态内容完全跳过，适合大型应用。

步骤 5：动态结构变化时的 Block Tree 更新

当动态结构变化时（如 v-if 切换、v-for 列表变化），Block Tree 的结构可能改变。Vue3 通过以下机制处理：

• Block 的稳定性：每个 Block 在渲染时生成，但 Block 的引用在更新时可能变化（如 v-if 切换时，会销毁旧 Block，创建新 Block）。父 Block 的 dynamicChildren 会相应更新。
• Fragment Block：对于 v-for 列表，每个列表项不单独形成 Block，而是整个 <ul> 作为一个 Block，其 dynamicChildren 收集所有 <li>。列表变化时，通过 key 和 diff 算法更新 dynamicChildren 中的动态节点。

三、总结

Vue3 的 Block 与 Block Tree 机制，是编译时优化与运行时渲染的完美结合：

1. 编译时：分析模板，将动态节点收集到 Block 的 dynamicChildren 中，建立 Block Tree。
2. 运行时：通过 Block Tree 实现靶向更新，只更新动态节点，跳过静态内容。
3. 协同效果：Block 负责局部动态节点的收集与更新，Block Tree 负责嵌套动态结构的递归更新，两者协同大幅提升了渲染效率。

这种设计使得 Vue3 在复杂组件更新时，性能接近手动优化的 JavaScript 代码，同时保持了声明式开发的便利性。