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Vue3.0性能提升主要是通过哪几方面体现的？

一、编译阶段

回顾Vue2，我们知道每个组件实例都对应一个 watcher 实例，它会在组件渲染的过程中把用到的数据property记录为依赖，当依赖发生改变，触发setter，则会通知watcher，从而使关联的组件重新渲染

html

<template>
    <div id="content">
        <p class="text">静态文本</p>
        <p class="text">静态文本</p>
        <p class="text">{{ message }}</p>
        <p class="text">静态文本</p>
        ...
        <p class="text">静态文本</p>
    </div>
</template>

<template>
    <div id="content">
        <p class="text">静态文本</p>
        <p class="text">静态文本</p>
        <p class="text">{{ message }}</p>
        <p class="text">静态文本</p>
        ...
        <p class="text">静态文本</p>
    </div>
</template>

可以看到，组件内部只有一个动态节点，剩余一堆都是静态节点，所以这里很多 diff 和遍历其实都是不需要的，造成性能浪费

因此，Vue3在编译阶段，做了进一步优化。主要有如下：

diff算法优化
静态提升
事件监听缓存
SSR优化

diff算法优化

vue3在diff算法中相比vue2增加了静态标记

关于这个静态标记，其作用是为了会发生变化的地方添加一个flag标记，下次发生变化的时候直接找该地方进行比较

下图这里，已经标记静态节点的p标签在diff过程中则不会比较，把性能进一步提高

关于静态类型枚举如下

export const enum PatchFlags {
  TEXT = 1,// 动态的文本节点
  CLASS = 1 << 1,  // 2 动态的 class
  STYLE = 1 << 2,  // 4 动态的 style
  PROPS = 1 << 3,  // 8 动态属性，不包括类名和样式
  FULL_PROPS = 1 << 4,  // 16 动态 key，当 key 变化时需要完整的 diff 算法做比较
  HYDRATE_EVENTS = 1 << 5,  // 32 表示带有事件监听器的节点
  STABLE_FRAGMENT = 1 << 6,   // 64 一个不会改变子节点顺序的 Fragment
  KEYED_FRAGMENT = 1 << 7, // 128 带有 key 属性的 Fragment
  UNKEYED_FRAGMENT = 1 << 8, // 256 子节点没有 key 的 Fragment
  NEED_PATCH = 1 << 9,   // 512
  DYNAMIC_SLOTS = 1 << 10,  // 动态 solt
  HOISTED = -1,  // 特殊标志是负整数表示永远不会用作 diff
  BAIL = -2 // 一个特殊的标志，指代差异算法
}

export const enum PatchFlags {
  TEXT = 1,// 动态的文本节点
  CLASS = 1 << 1,  // 2 动态的 class
  STYLE = 1 << 2,  // 4 动态的 style
  PROPS = 1 << 3,  // 8 动态属性，不包括类名和样式
  FULL_PROPS = 1 << 4,  // 16 动态 key，当 key 变化时需要完整的 diff 算法做比较
  HYDRATE_EVENTS = 1 << 5,  // 32 表示带有事件监听器的节点
  STABLE_FRAGMENT = 1 << 6,   // 64 一个不会改变子节点顺序的 Fragment
  KEYED_FRAGMENT = 1 << 7, // 128 带有 key 属性的 Fragment
  UNKEYED_FRAGMENT = 1 << 8, // 256 子节点没有 key 的 Fragment
  NEED_PATCH = 1 << 9,   // 512
  DYNAMIC_SLOTS = 1 << 10,  // 动态 solt
  HOISTED = -1,  // 特殊标志是负整数表示永远不会用作 diff
  BAIL = -2 // 一个特殊的标志，指代差异算法
}

静态提升

Vue3中对不参与更新的元素，会做静态提升，只会被创建一次，在渲染时直接复用

这样就免去了重复的创建节点，大型应用会受益于这个改动，免去了重复的创建操作，优化了运行时候的内存占用

<span>你好</span>

<div>{{ message }}</div>

<span>你好</span>

<div>{{ message }}</div>

没有做静态提升之前

export function render(_ctx, _cache, $props, $setup, $data, $options) {
  return (_openBlock(), _createBlock(_Fragment, null, [
    _createVNode("span", null, "你好"),
    _createVNode("div", null, _toDisplayString(_ctx.message), 1 /* TEXT */)
  ], 64 /* STABLE_FRAGMENT */))
}

export function render(_ctx, _cache, $props, $setup, $data, $options) {
  return (_openBlock(), _createBlock(_Fragment, null, [
    _createVNode("span", null, "你好"),
    _createVNode("div", null, _toDisplayString(_ctx.message), 1 /* TEXT */)
  ], 64 /* STABLE_FRAGMENT */))
}

做了静态提升之后

const _hoisted_1 = /*#__PURE__*/_createVNode("span", null, "你好", -1 /* HOISTED */)

export function render(_ctx, _cache, $props, $setup, $data, $options) {
  return (_openBlock(), _createBlock(_Fragment, null, [
    _hoisted_1,
    _createVNode("div", null, _toDisplayString(_ctx.message), 1 /* TEXT */)
  ], 64 /* STABLE_FRAGMENT */))
}

// Check the console for the AST

const _hoisted_1 = /*#__PURE__*/_createVNode("span", null, "你好", -1 /* HOISTED */)

export function render(_ctx, _cache, $props, $setup, $data, $options) {
  return (_openBlock(), _createBlock(_Fragment, null, [
    _hoisted_1,
    _createVNode("div", null, _toDisplayString(_ctx.message), 1 /* TEXT */)
  ], 64 /* STABLE_FRAGMENT */))
}

// Check the console for the AST

静态内容_hoisted_1被放置在render 函数外，每次渲染的时候只要取 _hoisted_1 即可

同时 _hoisted_1 被打上了 PatchFlag ，静态标记值为 -1 ，特殊标志是负整数表示永远不会用于 Diff

事件监听缓存

默认情况下绑定事件行为会被视为动态绑定，所以每次都会去追踪它的变化

text

<div>
  <button @click = 'onClick'>点我</button>
</div>

<div>
  <button @click = 'onClick'>点我</button>
</div>

没开启事件监听器缓存

export const render = /*#__PURE__*/_withId(function render(_ctx, _cache, $props, $setup, $data, $options) {
  return (_openBlock(), _createBlock("div", null, [
    _createVNode("button", { onClick: _ctx.onClick }, "点我", 8 /* PROPS */, ["onClick"])
                                             // PROPS=1<<3,// 8 //动态属性，但不包含类名和样式
  ]))
})

export const render = /*#__PURE__*/_withId(function render(_ctx, _cache, $props, $setup, $data, $options) {
  return (_openBlock(), _createBlock("div", null, [
    _createVNode("button", { onClick: _ctx.onClick }, "点我", 8 /* PROPS */, ["onClick"])
                                             // PROPS=1<<3,// 8 //动态属性，但不包含类名和样式
  ]))
})

开启事件侦听器缓存后

export function render(_ctx, _cache, $props, $setup, $data, $options) {
  return (_openBlock(), _createBlock("div", null, [
    _createVNode("button", {
      onClick: _cache[1] || (_cache[1] = (...args) => (_ctx.onClick(...args)))
    }, "点我")
  ]))
}

export function render(_ctx, _cache, $props, $setup, $data, $options) {
  return (_openBlock(), _createBlock("div", null, [
    _createVNode("button", {
      onClick: _cache[1] || (_cache[1] = (...args) => (_ctx.onClick(...args)))
    }, "点我")
  ]))
}

上述发现开启了缓存后，没有了静态标记。也就是说下次diff算法的时候直接使用

SSR优化

当静态内容大到一定量级时候，会用createStaticVNode方法在客户端去生成一个static node，这些静态node，会被直接innerHtml，就不需要创建对象，然后根据对象渲染

div>
 <div>
  <span>你好</span>
 </div>
 ...  // 很多个静态属性
 <div>
  <span>{{ message }}</span>
 </div>
</div>

div>
 <div>
  <span>你好</span>
 </div>
 ...  // 很多个静态属性
 <div>
  <span>{{ message }}</span>
 </div>
</div>

编译后

import { mergeProps as _mergeProps } from "vue"
import { ssrRenderAttrs as _ssrRenderAttrs, ssrInterpolate as _ssrInterpolate } from "@vue/server-renderer"

export function ssrRender(_ctx, _push, _parent, _attrs, $props, $setup, $data, $options) {
  const _cssVars = { style: { color: _ctx.color }}
  _push(`<div${
    _ssrRenderAttrs(_mergeProps(_attrs, _cssVars))
  }><div><span>你好</span>...<div><span>你好</span><div><span>${
    _ssrInterpolate(_ctx.message)
  }</span></div></div>`)
}

import { mergeProps as _mergeProps } from "vue"
import { ssrRenderAttrs as _ssrRenderAttrs, ssrInterpolate as _ssrInterpolate } from "@vue/server-renderer"

export function ssrRender(_ctx, _push, _parent, _attrs, $props, $setup, $data, $options) {
  const _cssVars = { style: { color: _ctx.color }}
  _push(`<div${
    _ssrRenderAttrs(_mergeProps(_attrs, _cssVars))
  }><div><span>你好</span>...<div><span>你好</span><div><span>${
    _ssrInterpolate(_ctx.message)
  }</span></div></div>`)
}

二、源码体积

相比Vue2，Vue3整体体积变小了，除了移出一些不常用的API，再重要的是Tree shanking

任何一个函数，如ref、reavtived、computed等，仅仅在用到的时候才打包，没用到的模块都被摇掉，打包的整体体积变小

import { computed, defineComponent, ref } from 'vue';
export default defineComponent({
    setup(props, context) {
        const age = ref(18)

        let state = reactive({
            name: 'test'
        })

        const readOnlyAge = computed(() => age.value++) // 19

        return {
            age,
            state,
            readOnlyAge
        }
    }
});

import { computed, defineComponent, ref } from 'vue';
export default defineComponent({
    setup(props, context) {
        const age = ref(18)

        let state = reactive({
            name: 'test'
        })

        const readOnlyAge = computed(() => age.value++) // 19

        return {
            age,
            state,
            readOnlyAge
        }
    }
});

三、响应式系统

vue2中采用 defineProperty来劫持整个对象，然后进行深度遍历所有属性，给每个属性添加getter和setter，实现响应式

vue3采用proxy重写了响应式系统，因为proxy可以对整个对象进行监听，所以不需要深度遍历

可以监听动态属性的添加
可以监听到数组的索引和数组length属性
可以监听删除属性

关于这两个 API 具体的不同，我们下篇文章会进行一个更加详细的介绍

Vue3.0里为什么要用 Proxy API 替代 defineProperty API ？

一、Object.defineProperty

定义：Object.defineProperty() 方法会直接在一个对象上定义一个新属性，或者修改一个对象的现有属性，并返回此对象

为什么能实现响应式?

通过defineProperty 两个属性，get及set

属性的 getter 函数，当访问该属性时，会调用此函数。执行时不传入任何参数，但是会传入 this 对象（由于继承关系，这里的this并不一定是定义该属性的对象）。该函数的返回值会被用作属性的值

属性的 setter 函数，当属性值被修改时，会调用此函数。该方法接受一个参数（也就是被赋予的新值），会传入赋值时的 this 对象。默认为 undefined

下面通过代码展示：

定义一个响应式函数defineReactive

function update() {
    app.innerText = obj.foo
}

function defineReactive(obj, key, val) {
    Object.defineProperty(obj, key, {
        get() {
            console.log(`get ${key}:${val}`);
            return val
        },
        set(newVal) {
            if (newVal !== val) {
                val = newVal
                update()
            }
        }
    })
}

function update() {
    app.innerText = obj.foo
}

function defineReactive(obj, key, val) {
    Object.defineProperty(obj, key, {
        get() {
            console.log(`get ${key}:${val}`);
            return val
        },
        set(newVal) {
            if (newVal !== val) {
                val = newVal
                update()
            }
        }
    })
}

调用defineReactive，数据发生变化触发update方法，实现数据响应式

const obj = {}
defineReactive(obj, 'foo', '')
setTimeout(()=>{
    obj.foo = new Date().toLocaleTimeString()
},1000)

const obj = {}
defineReactive(obj, 'foo', '')
setTimeout(()=>{
    obj.foo = new Date().toLocaleTimeString()
},1000)

在对象存在多个key情况下，需要进行遍历

function observe(obj) {
    if (typeof obj !== 'object' || obj == null) {
        return
    }
    Object.keys(obj).forEach(key => {
        defineReactive(obj, key, obj[key])
    })
}

function observe(obj) {
    if (typeof obj !== 'object' || obj == null) {
        return
    }
    Object.keys(obj).forEach(key => {
        defineReactive(obj, key, obj[key])
    })
}

如果存在嵌套对象的情况，还需要在defineReactive中进行递归

function defineReactive(obj, key, val) {
    observe(val)
    Object.defineProperty(obj, key, {
        get() {
            console.log(`get ${key}:${val}`);
            return val
        },
        set(newVal) {
            if (newVal !== val) {
                val = newVal
                update()
            }
        }
    })
}

function defineReactive(obj, key, val) {
    observe(val)
    Object.defineProperty(obj, key, {
        get() {
            console.log(`get ${key}:${val}`);
            return val
        },
        set(newVal) {
            if (newVal !== val) {
                val = newVal
                update()
            }
        }
    })
}

当给key赋值为对象的时候，还需要在set属性中进行递归

set(newVal) {
    if (newVal !== val) {
        observe(newVal) // 新值是对象的情况
        notifyUpdate()
    }
}

set(newVal) {
    if (newVal !== val) {
        observe(newVal) // 新值是对象的情况
        notifyUpdate()
    }
}

上述例子能够实现对一个对象的基本响应式，但仍然存在诸多问题

现在对一个对象进行删除与添加属性操作，无法劫持到

const obj = {
    foo: "foo",
    bar: "bar"
}
observe(obj)
delete obj.foo // no ok
obj.jar = 'xxx' // no ok

const obj = {
    foo: "foo",
    bar: "bar"
}
observe(obj)
delete obj.foo // no ok
obj.jar = 'xxx' // no ok

当我们对一个数组进行监听的时候，并不那么好使了

const arrData = [1,2,3,4,5];
arrData.forEach((val,index)=>{
    defineProperty(arrData,index,val)
})
arrData.push() // no ok
arrData.pop()  // no ok
arrDate[0] = 99 // ok

const arrData = [1,2,3,4,5];
arrData.forEach((val,index)=>{
    defineProperty(arrData,index,val)
})
arrData.push() // no ok
arrData.pop()  // no ok
arrDate[0] = 99 // ok

可以看到数据的api无法劫持到，从而无法实现数据响应式，

所以在Vue2中，增加了set、delete API，并且对数组api方法进行一个重写

还有一个问题则是，如果存在深层的嵌套对象关系，需要深层的进行监听，造成了性能的极大问题

小结

检测不到对象属性的添加和删除
数组API方法无法监听到
需要对每个属性进行遍历监听，如果嵌套对象，需要深层监听，造成性能问题

二、proxy

Proxy的监听是针对一个对象的，那么对这个对象的所有操作会进入监听操作，这就完全可以代理所有属性了

在ES6系列中，我们详细讲解过Proxy的使用，就不再述说了

下面通过代码进行展示：

定义一个响应式方法reactive

function reactive(obj) {
    if (typeof obj !== 'object' && obj != null) {
        return obj
    }
    // Proxy相当于在对象外层加拦截
    const observed = new Proxy(obj, {
        get(target, key, receiver) {
            const res = Reflect.get(target, key, receiver)
            console.log(`获取${key}:${res}`)
            return res
        },
        set(target, key, value, receiver) {
            const res = Reflect.set(target, key, value, receiver)
            console.log(`设置${key}:${value}`)
            return res
        },
        deleteProperty(target, key) {
            const res = Reflect.deleteProperty(target, key)
            console.log(`删除${key}:${res}`)
            return res
        }
    })
    return observed
}

function reactive(obj) {
    if (typeof obj !== 'object' && obj != null) {
        return obj
    }
    // Proxy相当于在对象外层加拦截
    const observed = new Proxy(obj, {
        get(target, key, receiver) {
            const res = Reflect.get(target, key, receiver)
            console.log(`获取${key}:${res}`)
            return res
        },
        set(target, key, value, receiver) {
            const res = Reflect.set(target, key, value, receiver)
            console.log(`设置${key}:${value}`)
            return res
        },
        deleteProperty(target, key) {
            const res = Reflect.deleteProperty(target, key)
            console.log(`删除${key}:${res}`)
            return res
        }
    })
    return observed
}

测试一下简单数据的操作，发现都能劫持

const state = reactive({
    foo: 'foo'
})
// 1.获取
state.foo // ok
// 2.设置已存在属性
state.foo = 'fooooooo' // ok
// 3.设置不存在属性
state.dong = 'dong' // ok
// 4.删除属性
delete state.dong // ok

const state = reactive({
    foo: 'foo'
})
// 1.获取
state.foo // ok
// 2.设置已存在属性
state.foo = 'fooooooo' // ok
// 3.设置不存在属性
state.dong = 'dong' // ok
// 4.删除属性
delete state.dong // ok

再测试嵌套对象情况，这时候发现就不那么 OK 了

const state = reactive({
    bar: { a: 1 }
})

// 设置嵌套对象属性
state.bar.a = 10 // no ok

const state = reactive({
    bar: { a: 1 }
})

// 设置嵌套对象属性
state.bar.a = 10 // no ok

如果要解决，需要在get之上再进行一层代理

function reactive(obj) {
    if (typeof obj !== 'object' && obj != null) {
        return obj
    }
    // Proxy相当于在对象外层加拦截
    const observed = new Proxy(obj, {
        get(target, key, receiver) {
            const res = Reflect.get(target, key, receiver)
            console.log(`获取${key}:${res}`)
            return isObject(res) ? reactive(res) : res
        },
    return observed
}

function reactive(obj) {
    if (typeof obj !== 'object' && obj != null) {
        return obj
    }
    // Proxy相当于在对象外层加拦截
    const observed = new Proxy(obj, {
        get(target, key, receiver) {
            const res = Reflect.get(target, key, receiver)
            console.log(`获取${key}:${res}`)
            return isObject(res) ? reactive(res) : res
        },
    return observed
}

三、总结

Object.defineProperty只能遍历对象属性进行劫持

function observe(obj) {
    if (typeof obj !== 'object' || obj == null) {
        return
    }
    Object.keys(obj).forEach(key => {
        defineReactive(obj, key, obj[key])
    })
}

function observe(obj) {
    if (typeof obj !== 'object' || obj == null) {
        return
    }
    Object.keys(obj).forEach(key => {
        defineReactive(obj, key, obj[key])
    })
}

Proxy直接可以劫持整个对象，并返回一个新对象，我们可以只操作新的对象达到响应式目的

function reactive(obj) {
    if (typeof obj !== 'object' && obj != null) {
        return obj
    }
    // Proxy相当于在对象外层加拦截
    const observed = new Proxy(obj, {
        get(target, key, receiver) {
            const res = Reflect.get(target, key, receiver)
            console.log(`获取${key}:${res}`)
            return res
        },
        set(target, key, value, receiver) {
            const res = Reflect.set(target, key, value, receiver)
            console.log(`设置${key}:${value}`)
            return res
        },
        deleteProperty(target, key) {
            const res = Reflect.deleteProperty(target, key)
            console.log(`删除${key}:${res}`)
            return res
        }
    })
    return observed
}

function reactive(obj) {
    if (typeof obj !== 'object' && obj != null) {
        return obj
    }
    // Proxy相当于在对象外层加拦截
    const observed = new Proxy(obj, {
        get(target, key, receiver) {
            const res = Reflect.get(target, key, receiver)
            console.log(`获取${key}:${res}`)
            return res
        },
        set(target, key, value, receiver) {
            const res = Reflect.set(target, key, value, receiver)
            console.log(`设置${key}:${value}`)
            return res
        },
        deleteProperty(target, key) {
            const res = Reflect.deleteProperty(target, key)
            console.log(`删除${key}:${res}`)
            return res
        }
    })
    return observed
}

Proxy可以直接监听数组的变化（push、shift、splice）

const obj = [1,2,3]
const proxtObj = reactive(obj)
obj.psuh(4) // ok

const obj = [1,2,3]
const proxtObj = reactive(obj)
obj.psuh(4) // ok

Proxy有多达13种拦截方法,不限于apply、ownKeys、deleteProperty、has等等，这是Object.defineProperty不具备的

正因为defineProperty自身的缺陷，导致Vue2在实现响应式过程需要实现其他的方法辅助（如重写数组方法、增加额外set、delete方法）

// 数组重写
const originalProto = Array.prototype
const arrayProto = Object.create(originalProto)
['push', 'pop', 'shift', 'unshift', 'splice', 'reverse', 'sort'].forEach(method => {
  arrayProto[method] = function () {
    originalProto[method].apply(this.arguments)
    dep.notice()
  }
});

// set、delete
Vue.set(obj,'bar','newbar')
Vue.delete(obj),'bar')

// 数组重写
const originalProto = Array.prototype
const arrayProto = Object.create(originalProto)
['push', 'pop', 'shift', 'unshift', 'splice', 'reverse', 'sort'].forEach(method => {
  arrayProto[method] = function () {
    originalProto[method].apply(this.arguments)
    dep.notice()
  }
});

// set、delete
Vue.set(obj,'bar','newbar')
Vue.delete(obj),'bar')

Proxy 不兼容IE，也没有 polyfill, defineProperty 能支持到IE9

Vue3.0性能提升主要是通过哪几方面体现的？ ​

一、编译阶段 ​

diff算法优化 ​

静态提升 ​

事件监听缓存 ​

SSR优化 ​

二、源码体积 ​

三、响应式系统 ​

Vue3.0里为什么要用 Proxy API 替代 defineProperty API ？ ​

一、Object.defineProperty ​

二、proxy ​

三、总结 ​