Vue源码：vue实例挂载篇

0.从new一个Vue对象开始

let vm = new Vue({
    el: '#app',
    /*some options*/
});

在new一个Vue对象的时候，内部究竟发生了什么？

new 一个 Vue 实例时，调用栈如下：

1.Vue构造函数

Vue的构造类只做了一件事情，就是调用_init函数进行初始化。

function Vue (options) {
  if (process.env.NODE_ENV !== 'production' &&
    !(this instanceof Vue)) {
    warn('Vue is a constructor and should be called with the `new` keyword')
  }
  /*初始化*/
  this._init(options)
}

2._init，初始化

_init主要做了这两件事：

初始化（包括生命周期、事件、render 函数、state 等）。
$mount 组件。

Vue.prototype._init = function (options?: Object) {
    const vm: Component = this

    vm._isVue = true
  
    vm._self = vm
    initLifecycle(vm)
    initEvents(vm)
    initRender(vm)
    callHook(vm, 'beforeCreate')
    initInjections(vm) 
    initState(vm)
    initProvide(vm) 
    callHook(vm, 'created')

    if (vm.$options.el) {
      /*把组件挂载到页面成为真实DOM*/
      vm.$mount(vm.$options.el)
    }
  }

initData

首先判断data是不是函数，如果是函数的话执行getData。getData做的事情很简单：return data.call(vm, vm);，因为vue推荐我们把data定义为一个函数然后返回具体的data对象，因此getData只需执行一次data拿到返回值即可。
判断是否与props属性名冲突，然后将data挂载到vue实例中。这里是通过proxy对vue实例的getter，setter做一层代理转发，比如this.message访问data时实际上转发到this.data.message。
对数据做响应式化。

function initData(vm: Component) {
  let data = vm.$options.data;
  data = vm._data = typeof data === "function" ? getData(data, vm) : data || {};

  const keys = Object.keys(data);
  const props = vm.$options.props;
  const methods = vm.$options.methods;
  let i = keys.length;
  while (i--) {
    const key = keys[i];
    if (props && hasOwn(props, key)) {
      process.env.NODE_ENV !== "production" &&
        warn(
          `The data property "${key}" is already declared as a prop. ` +
            `Use prop default value instead.`,
          vm
        );
    } else if (!isReserved(key)) {
      // 将data挂载到vue实例中
      proxy(vm, `_data`, key);
    }
  }
    
  observe(data, true /* asRootData */);
}

export function proxy(target: Object, sourceKey: string, key: string) {
  sharedPropertyDefinition.get = function proxyGetter() {
    return this[sourceKey][key];
  };
  sharedPropertyDefinition.set = function proxySetter(val) {
    this[sourceKey][key] = val;
  };
  Object.defineProperty(target, key, sharedPropertyDefinition);
}

3.mount，将vue实例挂载到页面

首先将原型上的$mount方法缓存下来。
然后重新定义$mount方法。

之所以这么设计完全是为了复用，因为原生的$mount方法是可以被runtime only版本的 Vue 直接使用的。而在runtime-compiler版本中需要添加额外的逻辑。
接下来的是很关键的逻辑 —— 如果没有定义 render 方法，则会把 template 字符串或者是 el 编译成 render 函数。 即调用compileToFunctions处理模板templete。如果存在render方法则优先使用render。

const mount = Vue.prototype.$mount
Vue.prototype.$mount = function (
  el?: string | Element,
  hydrating?: boolean
): Component {
  el = el && query(el)

  /* 对 el 做了限制，Vue 不能挂载在 body、html 这样的根节点上 */
  if (el === document.body || el === document.documentElement) {
    process.env.NODE_ENV !== 'production' && warn(
      `Do not mount Vue to <html> or <body> - mount to normal elements instead.`
    )
    return this
  }

  const options = this.$options
  if (!options.render) {
    let template = options.template
    /*template存在的时候取template，不存在的时候取el的outerHTML*/
    if (template) {
      /*当template是字符串的时候*/
      if (typeof template === 'string') {
        if (template.charAt(0) === '#') {
          template = idToTemplate(template)
          if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && !template) {
            warn(
              `Template element not found or is empty: ${options.template}`,
              this
            )
          }
        }
      } else if (template.nodeType) {
        /*当template为DOM节点的时候*/
        template = template.innerHTML
      } else {
        if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
          warn('invalid template option:' + template, this)
        }
        return this
      }
    } else if (el) {
      template = getOuterHTML(el)
    }
    if (template) {
      const { render, staticRenderFns } = compileToFunctions(template, {
        shouldDecodeNewlines,
        delimiters: options.delimiters
      }, this)
      options.render = render
      options.staticRenderFns = staticRenderFns
    }
  }

  return mount.call(this, el, hydrating)
}

然后执行缓存的mount方法。

Vue.prototype.$mount = function (
  el?: string | Element,
  hydrating?: boolean
): Component {
  el = el && inBrowser ? query(el) : undefined
  return mountComponent(this, el, hydrating)
}

这个方法实际上会去调用 mountComponent 函数。mountComponent 核心就是先实例化一个渲染Watcher，在它的回调函数中会调用 updateComponent 方法，这个方法内部会调用 vm._render() 生成虚拟 DOM，然后调用 vm.update 更新 DOM。
函数最后判断为当前是否为根节点（ vm.$vnode 表示 Vue 实例的父虚拟 Node，所以它为 Null 则表示当前是根 Vue 的实例），为根节点的时候设置 vm._isMounted 为 true，表示这个实例已经挂载了，同时执行 mounted 钩子函数。

export function mountComponent (
  vm: Component,
  el: ?Element,
  hydrating?: boolean
): Component {
  vm.$el = el

  // 调用beforeMount生命周期钩子
  callHook(vm, 'beforeMount')

  let updateComponent
  if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && config.performance && mark) {
    updateComponent = () => {
      const name = vm._name
      const id = vm._uid
      const startTag = `vue-perf-start:${id}`
      const endTag = `vue-perf-end:${id}`

      const vnode = vm._render()

      measure(`vue ${name} render`, startTag, endTag)

      vm._update(vnode, hydrating)
        
      measure(`vue ${name} patch`, startTag, endTag)
    }
  } else {
    updateComponent = () => {
      vm._update(vm._render(), hydrating)
    }
  }

  new Watcher(vm, updateComponent, noop, {
    before () {
      if (vm._isMounted && !vm._isDestroyed) {
        callHook(vm, 'beforeUpdate')
      }
    }
  }, true /* isRenderWatcher */)
  hydrating = false

  if (vm.$vnode == null) {
    vm._isMounted = true
    callHook(vm, 'mounted')
  }
  return vm
}

vm._render()

vm._render 通过执行 createElement 方法并返回的是 vnode，它是一个虚拟 DOM。

Vue.prototype._render = function (): VNode {
    const vm: Component = this
    const { render, _parentVnode } = vm.$options

    if (_parentVnode) {
      vm.$scopedSlots = normalizeScopedSlots(
        _parentVnode.data.scopedSlots,
        vm.$slots,
        vm.$scopedSlots
      )
    }

    vm.$vnode = _parentVnode
    let vnode
    try {
      currentRenderingInstance = vm
      vnode = render.call(vm._renderProxy, vm.$createElement)
    } catch (e) {
      handleError(e, vm, `render`)
      if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && vm.$options.renderError) {
        try {
          vnode = vm.$options.renderError.call(vm._renderProxy, vm.$createElement, e)
        } catch (e) {
          handleError(e, vm, `renderError`)
          vnode = vm._vnode
        }
      } else {
        vnode = vm._vnode
      }
    } finally {
      currentRenderingInstance = null
    }
    if (Array.isArray(vnode) && vnode.length === 1) {
      vnode = vnode[0]
    }
    if (!(vnode instanceof VNode)) {
      if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && Array.isArray(vnode)) {
        warn(
          'Multiple root nodes returned from render function. Render function ' +
          'should return a single root node.',
          vm
        )
      }
      vnode = createEmptyVNode()
    }
    vnode.parent = _parentVnode
    return vnode
  }

这里的$createElement其实就是在initRender函数中定义的vm.$createElement。

export function initRender (vm: Component) {

  vm._c = (a, b, c, d) => createElement(vm, a, b, c, d, false)

  vm.$createElement = (a, b, c, d) => createElement(vm, a, b, c, d, true)
}

createElement

createElement方法实际上是对 _createElement 方法的封装，它允许传入的参数更加灵活，比如说可以不传Data属性，它内部会判断有无Data，若无则属性赋值前移。

因此，真正执行的是_createElement方法。

export function createElement (
  context: Component,
  tag: any,
  data: any,
  children: any,
  normalizationType: any,
  alwaysNormalize: boolean
): VNode | Array<VNode> {
  if (Array.isArray(data) || isPrimitive(data)) {
    normalizationType = children
    children = data
    data = undefined
  }
  if (isTrue(alwaysNormalize)) {
    normalizationType = ALWAYS_NORMALIZE
  }
  return _createElement(context, tag, data, children, normalizationType)
}

_createElement

export function _createElement (
  context: Component,
  tag?: string | Class<Component> | Function | Object,
  data?: VNodeData,
  children?: any,
  normalizationType?: number
): VNode | Array<VNode> {
  if (isDef(data) && isDef((data: any).__ob__)) {
    process.env.NODE_ENV !== 'production' && warn(
      `Avoid using observed data object as vnode data: ${JSON.stringify(data)}\n` +
      'Always create fresh vnode data objects in each render!',
      context
    )
    return createEmptyVNode()
  }
  // object syntax in v-bind
  if (isDef(data) && isDef(data.is)) {
    tag = data.is
  }
  if (!tag) {
    // in case of component :is set to falsy value
    return createEmptyVNode()
  }
  // warn against non-primitive key
  if (process.env.NODE_ENV !== 'production' &&
    isDef(data) && isDef(data.key) && !isPrimitive(data.key)
  ) {
    if (!__WEEX__ || !('@binding' in data.key)) {
      warn(
        'Avoid using non-primitive value as key, ' +
        'use string/number value instead.',
        context
      )
    }
  }
  // support single function children as default scoped slot
  if (Array.isArray(children) &&
    typeof children[0] === 'function'
  ) {
    data = data || {}
    data.scopedSlots = { default: children[0] }
    children.length = 0
  }
  if (normalizationType === ALWAYS_NORMALIZE) {
    children = normalizeChildren(children)
  } else if (normalizationType === SIMPLE_NORMALIZE) {
    children = simpleNormalizeChildren(children)
  }
  let vnode, ns
  if (typeof tag === 'string') {
    let Ctor
    ns = (context.$vnode && context.$vnode.ns) || config.getTagNamespace(tag)
    if (config.isReservedTag(tag)) {
      // platform built-in elements
      if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && isDef(data) && isDef(data.nativeOn) && data.tag !== 'component') {
        warn(
          `The .native modifier for v-on is only valid on components but it was used on <${tag}>.`,
          context
        )
      }
      vnode = new VNode(
        config.parsePlatformTagName(tag), data, children,
        undefined, undefined, context
      )
    } else if ((!data || !data.pre) && isDef(Ctor = resolveAsset(context.$options, 'components', tag))) {
      // component
      vnode = createComponent(Ctor, data, context, children, tag)
    } else {
      // unknown or unlisted namespaced elements
      // check at runtime because it may get assigned a namespace when its
      // parent normalizes children
      vnode = new VNode(
        tag, data, children,
        undefined, undefined, context
      )
    }
  } else {
    // direct component options / constructor
    vnode = createComponent(tag, data, context, children)
  }
  if (Array.isArray(vnode)) {
    return vnode
  } else if (isDef(vnode)) {
    if (isDef(ns)) applyNS(vnode, ns)
    if (isDef(data)) registerDeepBindings(data)
    return vnode
  } else {
    return createEmptyVNode()
  }
}

这里面有两个关键流程：children 的规范化和 VNode 的创建。

children的规范化

由于 Virtual DOM 实际上是一个树状结构，每一个 VNode 可能会有若干个子节点，这些子节点应该也是 VNode 的类型。_createElement 接收的第 4 个参数 children 是任意类型的，因此我们需要把它们规范成 VNode 类型的 children 数组。

VNode的创建

这里先对 tag 做判断，如果是 string 类型，则接着判断如果是内置的一些节点，则直接创建一个普通 VNode，如果是为已注册的组件名，则通过 createComponent 创建一个组件类型的 VNode，否则创建一个未知的标签的 VNode。如果是 tag 一个 Component 类型，则直接调用 createComponent 创建一个组件类型的 VNode 节点。

vm._update()

经过 vm._render 我们得到了一个 VNode，接下来就是要把这个 VNode 渲染成一个真实的 DOM 并渲染出来，这个过程是通过 vm._update 完成的。

_update 被调用的时机有 2 个，一个是首次渲染，一个是数据更新的时候。这里只分析首次渲染部分。_update 方法的作用是把 VNode 渲染成真实的 DOM。

Vue.prototype._update = function (vnode: VNode, hydrating?: boolean) {
    const vm: Component = this
    const prevEl = vm.$el
    const prevVnode = vm._vnode
    const restoreActiveInstance = setActiveInstance(vm)
    vm._vnode = vnode

    if (!prevVnode) {
      vm.$el = vm.__patch__(vm.$el, vnode, hydrating, false /* removeOnly */)
    } else {
      vm.$el = vm.__patch__(prevVnode, vnode)
    }
    restoreActiveInstance()

    if (prevEl) {
      prevEl.__vue__ = null
    }
    if (vm.$el) {
      vm.$el.__vue__ = vm
    }

    if (vm.$vnode && vm.$parent && vm.$vnode === vm.$parent._vnode) {
      vm.$parent.$el = vm.$el
    }
  }

_update 的核心就是调用 vm.__patch__ 方法，这个方法实际上在不同的平台，比如 web 和 weex 上的定义是不一样的。

  Vue.prototype.__patch__ = inBrowser ? patch : noop

在 web 平台上，是否是服务端渲染也会对这个方法产生影响。因为在服务端渲染中，没有真实的浏览器 DOM 环境，所以不需要把 VNode 最终转换成 DOM，因此是一个空函数，而在浏览器端渲染中，它指向了 patch 方法。

  export const patch: Function = createPatchFunction({ nodeOps, modules })

方法的定义是调用 createPatchFunction 方法的返回值，这里传入了一个对象，包含 nodeOps 参数和 modules 参数。其中，nodeOps 封装了一系列 DOM 操作的方法，modules 定义了一些模块的钩子函数的实现。

接下来回到patch的主要执行过程：

const isRealElement = isDef(oldVnode.nodeType)
if (!isRealElement && sameVnode(oldVnode, vnode)) {
  // patch existing root node
  patchVnode(oldVnode, vnode, insertedVnodeQueue, removeOnly)
} else {
  if (isRealElement) {
    // mounting to a real element
    // check if this is server-rendered content and if we can perform
    // a successful hydration.
    if (oldVnode.nodeType === 1 && oldVnode.hasAttribute(SSR_ATTR)) {
      oldVnode.removeAttribute(SSR_ATTR)
      hydrating = true
    }
    if (isTrue(hydrating)) {
      if (hydrate(oldVnode, vnode, insertedVnodeQueue)) {
        invokeInsertHook(vnode, insertedVnodeQueue, true)
        return oldVnode
      } else if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
        warn(
          'The client-side rendered virtual DOM tree is not matching ' +
          'server-rendered content. This is likely caused by incorrect ' +
          'HTML markup, for example nesting block-level elements inside ' +
          '<p>, or missing <tbody>. Bailing hydration and performing ' +
          'full client-side render.'
        )
      }
    }      
    // either not server-rendered, or hydration failed.
    // create an empty node and replace it
    oldVnode = emptyNodeAt(oldVnode)
  }

  // replacing existing element
  const oldElm = oldVnode.elm
  const parentElm = nodeOps.parentNode(oldElm)

  // create new node
  createElm(
    vnode,
    insertedVnodeQueue,
    // extremely rare edge case: do not insert if old element is in a
    // leaving transition. Only happens when combining transition +
    // keep-alive + HOCs. (#4590)
    oldElm._leaveCb ? null : parentElm,
    nodeOps.nextSibling(oldElm)
  )
}

我们传入的 oldVnode 实际上是一个 DOM container，所以 isRealElement 为 true，接下来又通过 emptyNodeAt 方法把 oldVnode 转换成 VNode 对象，然后再调用 createElm 方法。

function createElm (
  vnode,
  insertedVnodeQueue,
  parentElm,
  refElm,
  nested,
  ownerArray,
  index
) {
  if (isDef(vnode.elm) && isDef(ownerArray)) {
    vnode = ownerArray[index] = cloneVNode(vnode)
  }

  vnode.isRootInsert = !nested // for transition enter check
  if (createComponent(vnode, insertedVnodeQueue, parentElm, refElm)) {
    return
  }

  const data = vnode.data
  const children = vnode.children
  const tag = vnode.tag
  if (isDef(tag)) {
    if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
      if (data && data.pre) {
        creatingElmInVPre++
      }
      if (isUnknownElement(vnode, creatingElmInVPre)) {
        warn(
          'Unknown custom element: <' + tag + '> - did you ' +
          'register the component correctly? For recursive components, ' +
          'make sure to provide the "name" option.',
          vnode.context
        )
      }
    }

    vnode.elm = vnode.ns
      ? nodeOps.createElementNS(vnode.ns, tag)
      : nodeOps.createElement(tag, vnode)
    setScope(vnode)

    /* istanbul ignore if */
    if (__WEEX__) {
      // ...
    } else {
      createChildren(vnode, children, insertedVnodeQueue)
      if (isDef(data)) {
        invokeCreateHooks(vnode, insertedVnodeQueue)
      }
      insert(parentElm, vnode.elm, refElm)
    }

    if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && data && data.pre) {
      creatingElmInVPre--
    }
  } else if (isTrue(vnode.isComment)) {
    vnode.elm = nodeOps.createComment(vnode.text)
    insert(parentElm, vnode.elm, refElm)
  } else {
    vnode.elm = nodeOps.createTextNode(vnode.text)
    insert(parentElm, vnode.elm, refElm)
  }
}

createElm 的作用是通过虚拟节点创建真实的 DOM 并插入到它的父节点中。

对于最简单的渲染case来说，createElm 的执行过程如下：

判断 vnode 是否包含 tag，如果包含，先简单对 tag 的合法性在非生产环境下做校验，看是否是一个合法标签；然后再去调用平台 DOM 的操作去创建一个占位符元素。

vnode.elm = vnode.ns
  ? nodeOps.createElementNS(vnode.ns, tag)
  : nodeOps.createElement(tag, vnode)

接下来调用 createChildren 方法去创建子元素，实际上是做的就是遍历子虚拟节点，递归调用 createElm。

createChildren(vnode, children, insertedVnodeQueue)

function createChildren (vnode, children, insertedVnodeQueue) {
  if (Array.isArray(children)) {
    if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
      checkDuplicateKeys(children)
    }
    for (let i = 0; i < children.length; ++i) {
      createElm(children[i], insertedVnodeQueue, vnode.elm, null, true, children, i)
    }
  } else if (isPrimitive(vnode.text)) {
    nodeOps.appendChild(vnode.elm, nodeOps.createTextNode(String(vnode.text)))
  }
}

接着再调用 invokeCreateHooks 方法执行所有的 create 的钩子并把 vnode push 到 insertedVnodeQueue 中。

最后调用 insert 方法把 DOM 插入到父节点中，因为是递归调用，子元素会优先调用 insert，所以整个 vnode 树节点的插入顺序是先子后父。

function insert (parent, elm, ref) {
  if (isDef(parent)) {
    if (isDef(ref)) {
      if (ref.parentNode === parent) {
        nodeOps.insertBefore(parent, elm, ref)
      }
    } else {
      nodeOps.appendChild(parent, elm)
    }
  }
}

可以看到，insert 逻辑很简单，调用一些 nodeOps 把子节点插入到父节点中。这些方法其实就是调用原生DOM的API进行DOM操作。

export function insertBefore (parentNode: Node, newNode: Node, referenceNode: Node) {
  parentNode.insertBefore(newNode, referenceNode)
}

export function appendChild (node: Node, child: Node) {
  node.appendChild(child)
}

总结

patch 过程主要是调用 createElm 方法来创建真实 DOM。createElm 会调用 createChildren 方法，这个方法再调用 createElm 创建子 DOM，这样实际上是递归的创建一个完整 DOM。因此最先插入的是递归最深处即叶子节点对应的真实 DOM，在回溯过程中继续插入 DOM 直至得到完整 DOM。

参考：

Vue.js技术揭秘

Vue.js源码解析

Vue.js源码分析