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Vue部分源码解析

本文是参考github上的一个项目来写的，有很多地方别人写的很好了，我就直接复制粘贴过来了。也有很多我自己理解的部分。

主要是为了快速学习，做下记录。

参考的Github项目地址

Flow静态类型检查​

为保证编译时期的代码正确性，Vue用Flow做类型检查，包括类型推断和类型注释。

因为 Babel 和 ESLint 都有对应的 Flow 插件以支持语法，可以完全沿用现有的构建配置，非常小成本的改动就可以拥有静态类型检查的能力。

类型推断​

不需要其他代码就能根据变量使用的上下文来判断变量应该的类型。

/*@flow*/

function split(str) {
  return str.split(' ')
}

split(11)

类型注释​

在参数的后面加个冒号，冒号后面跟着希望该变量是什么类型。

示例：

/*@flow*/

function add(x: number, y: number): number {
  return x + y
}

add('Hello', 11)

数组泛型T。

/*@flow*/

var arr: Array<number> = [1, 2, 3]

arr.push('Hello')

"|"这个符号表示或者

/*@flow*/

class Bar {
  x: string;           // x 是字符串
  y: string | number;  // y 可以是字符串或者数字
  z: boolean;

  constructor(x: string, y: string | number) {
    this.x = x
    this.y = y
    this.z = false
  }
}

var bar: Bar = new Bar('hello', 4)

var obj: { a: string, b: number, c: Array<string>, d: Bar } = {
  a: 'hello',
  b: 11,
  c: ['hello', 'world'],
  d: new Bar('hello', 3)
}

/*@flow*/

var foo: ?string = null

此时，foo 可以为字符串，也可以为 null。

Flow 在 Vue.js 源码中的应用​

有时候我们想引用第三方库，或者自定义一些类型，但 Flow 并不认识，因此检查的时候会报错。为了解决这类问题，Flow 提出了一个 libdef 的概念，可以用来识别这些第三方库或者是自定义类型，而 Vue.js 也利用了这一特性。

在 Vue.js 的主目录下有 .flowconfig 文件， 它是 Flow 的配置文件，感兴趣的同学可以看官方文档。这其中的 [libs] 部分用来描述包含指定库定义的目录，默认是名为 flow-typed 的目录。

这里 [libs] 配置的是 flow，表示指定的库定义都在 flow 文件夹内。我们打开这个目录，会发现文件如下：

flow
├── compiler.js        # 编译相关
├── component.js       # 组件数据结构
├── global-api.js      # Global API 结构
├── modules.js         # 第三方库定义
├── options.js         # 选项相关
├── ssr.js             # 服务端渲染相关
├── vnode.js           # 虚拟 node 相关

可以看到，Vue.js 有很多自定义类型的定义，在阅读源码的时候，如果遇到某个类型并想了解它完整的数据结构的时候，可以回来翻阅这些数据结构的定义。

目录设计​

Vue.js 的源码都在 src 目录下，其目录结构如下。

src
├── compiler        # 编译相关 
├── core            # 核心代码 
├── platforms       # 不同平台的支持
├── server          # 服务端渲染
├── sfc             # .vue 文件解析
├── shared          # 共享代码

Vue源码构建​

Vue.js 源码是基于 Rollup 构建的，它的构建相关配置都在 scripts 目录下。

构建脚本​

基于 NPM 托管的项目都有一个 package.json 文件，项目的描述文件，它的内容是一个标准的 JSON 对象。

我们通常会配置 script 字段作为 NPM 的执行脚本，Vue.js 源码构建的脚本如下：

{
  "script": {
    "build": "node scripts/build.js",
    "build:ssr": "npm run build -- web-runtime-cjs,web-server-renderer",
    "build:weex": "npm run build -- weex"
  }
}

这里总共有 3 条命令，作用都是构建 Vue.js，后面 2 条是在第一条命令的基础上，添加一些环境参数。

当在命令行运行 npm run build 的时候，实际上就会执行 node scripts/build.js，接下来我们来看看它实际是怎么构建的。

构建过程​

打开构建的入口 JS 文件，在 scripts/build.js 中：

let builds = require('./config').getAllBuilds()

// filter builds via command line arg
if (process.argv[2]) {
  const filters = process.argv[2].split(',')
  builds = builds.filter(b => {
    return filters.some(f => b.output.file.indexOf(f) > -1 || b._name.indexOf(f) > -1)
  })
} else {
  // filter out weex builds by default
  builds = builds.filter(b => {
    return b.output.file.indexOf('weex') === -1
  })
}

build(builds)

这段代码逻辑非常简单，先从配置文件读取配置，再通过命令行参数对构建配置做过滤，这样就可以构建出不同用途的 Vue.js 了。接下来我们看一下配置文件，在 scripts/config.js 中：

const builds = {
  // Runtime only (CommonJS). Used by bundlers e.g. Webpack & Browserify
  'web-runtime-cjs': {
    entry: resolve('web/entry-runtime.js'),
    dest: resolve('dist/vue.runtime.common.js'),
    format: 'cjs',
    banner
  },
  // Runtime+compiler CommonJS build (CommonJS)
  'web-full-cjs': {
    entry: resolve('web/entry-runtime-with-compiler.js'),
    dest: resolve('dist/vue.common.js'),
    format: 'cjs',
    alias: { he: './entity-decoder' },
    banner
  },
  // Runtime only (ES Modules). Used by bundlers that support ES Modules,
  // e.g. Rollup & Webpack 2
  'web-runtime-esm': {
    entry: resolve('web/entry-runtime.js'),
    dest: resolve('dist/vue.runtime.esm.js'),
    format: 'es',
    banner
  },
  // Runtime+compiler CommonJS build (ES Modules)
  'web-full-esm': {
    entry: resolve('web/entry-runtime-with-compiler.js'),
    dest: resolve('dist/vue.esm.js'),
    format: 'es',
    alias: { he: './entity-decoder' },
    banner
  },
  // runtime-only build (Browser)
  'web-runtime-dev': {
    entry: resolve('web/entry-runtime.js'),
    dest: resolve('dist/vue.runtime.js'),
    format: 'umd',
    env: 'development',
    banner
  },
  // runtime-only production build (Browser)
  'web-runtime-prod': {
    entry: resolve('web/entry-runtime.js'),
    dest: resolve('dist/vue.runtime.min.js'),
    format: 'umd',
    env: 'production',
    banner
  },
  // Runtime+compiler development build (Browser)
  'web-full-dev': {
    entry: resolve('web/entry-runtime-with-compiler.js'),
    dest: resolve('dist/vue.js'),
    format: 'umd',
    env: 'development',
    alias: { he: './entity-decoder' },
    banner
  },
  // Runtime+compiler production build  (Browser)
  'web-full-prod': {
    entry: resolve('web/entry-runtime-with-compiler.js'),
    dest: resolve('dist/vue.min.js'),
    format: 'umd',
    env: 'production',
    alias: { he: './entity-decoder' },
    banner
  },
  // ...
}

对于单个配置，它是遵循 Rollup 的构建规则的。其中 entry 属性表示构建的入口 JS 文件地址，dest 属性表示构建后的 JS 文件地址。format 属性表示构建的格式，cjs 表示构建出来的文件遵循 CommonJS 规范，es 表示构建出来的文件遵循 ES Module 规范。 umd 表示构建出来的文件遵循 UMD 规范。

以 web-runtime-cjs 配置为例，它的 entry 是 resolve('web/entry-runtime.js')，先来看一下 resolve 函数的定义。

源码目录：scripts/config.js

const aliases = require('./alias')
const resolve = p => {
  const base = p.split('/')[0]
  if (aliases[base]) {
    return path.resolve(aliases[base], p.slice(base.length + 1))
  } else {
    return path.resolve(__dirname, '../', p)
  }
}

这里的 resolve 函数实现非常简单，它先把 resolve 函数传入的参数 p 通过 / 做了分割成数组，然后取数组第一个元素设置为 base。在我们这个例子中，参数 p 是 web/entry-runtime.js，那么 base 则为 web。base 并不是实际的路径，它的真实路径借助了别名的配置，我们来看一下别名配置的代码，在 scripts/alias 中：

const path = require('path')

module.exports = {
  vue: path.resolve(__dirname, '../src/platforms/web/entry-runtime-with-compiler'),
  compiler: path.resolve(__dirname, '../src/compiler'),
  core: path.resolve(__dirname, '../src/core'),
  shared: path.resolve(__dirname, '../src/shared'),
  web: path.resolve(__dirname, '../src/platforms/web'),
  weex: path.resolve(__dirname, '../src/platforms/weex'),
  server: path.resolve(__dirname, '../src/server'),
  entries: path.resolve(__dirname, '../src/entries'),
  sfc: path.resolve(__dirname, '../src/sfc')
}

很显然，这里 web 对应的真实的路径是 path.resolve(__dirname, '../src/platforms/web')，这个路径就找到了 Vue.js 源码的 web 目录。然后 resolve 函数通过 path.resolve(aliases[base], p.slice(base.length + 1)) 找到了最终路径，它就是 Vue.js 源码 web 目录下的 entry-runtime.js。因此，web-runtime-cjs 配置对应的入口文件就找到了。

它经过 Rollup 的构建打包后，最终会在 dist 目录下生成 vue.runtime.common.js。

Runtime Only VS Runtime + Compiler​

  • Runtime Only

我们在使用 Runtime Only 版本的 Vue.js 的时候，通常需要借助如 webpack 的 vue-loader 工具把 .vue 文件编译成 JavaScript，因为是在编译阶段做的，所以它只包含运行时的 Vue.js 代码，因此代码体积也会更轻量。

  • Runtime + Compiler

我们如果没有对代码做预编译，但又使用了 Vue 的 template 属性并传入一个字符串，则需要在客户端编译模板，如下所示：

// 需要编译器的版本
new Vue({
  template: '<div>{{ hi }}</div>'
})

// 这种情况不需要
new Vue({
  render (h) {
    return h('div', this.hi)
  }
})

因为在 Vue.js 2.0 中，最终渲染都是通过 render 函数，如果写 template 属性，则需要编译成 render 函数，那么这个编译过程会发生运行时，所以需要带有编译器的版本。

很显然，这个编译过程对性能会有一定损耗，所以通常我们更推荐使用 Runtime-Only 的 Vue.js。

Vue的入口​

分析 Runtime + Compiler 构建出来的 Vue.js，它的入口是 src/platforms/web/entry-runtime-with-compiler.js：

import Vue from './runtime/index'

其中，Vue是从这里导入的。

去找'./runtime/index',它定义在 src/platforms/web/runtime/index.js 中：

import Vue from 'core/index'

接着去找这个Vue，看一下真正初始化 Vue 的地方，在 src/core/index.js 中：

import Vue from './instance/index'
import { initGlobalAPI } from './global-api/index'
import { isServerRendering } from 'core/util/env'
import { FunctionalRenderContext } from 'core/vdom/create-functional-component'

initGlobalAPI(Vue)

Object.defineProperty(Vue.prototype, '$isServer', {
  get: isServerRendering
})

Object.defineProperty(Vue.prototype, '$ssrContext', {
  get () {
    /* istanbul ignore next */
    return this.$vnode && this.$vnode.ssrContext
  }
})

// expose FunctionalRenderContext for ssr runtime helper installation
Object.defineProperty(Vue, 'FunctionalRenderContext', {
  value: FunctionalRenderContext
})

Vue.version = '__VERSION__'

export default Vue

这里有 2 处关键的代码，import Vue from './instance/index' 和 initGlobalAPI(Vue)，初始化全局 Vue API（我们稍后介绍），我们先来看第一部分，在 src/core/instance/index.js 中：

Vue 的定义​

import { initMixin } from './init'
import { stateMixin } from './state'
import { renderMixin } from './render'
import { eventsMixin } from './events'
import { lifecycleMixin } from './lifecycle'
import { warn } from '../util/index'

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')
  }
  this._init(options)
}

initMixin(Vue)
stateMixin(Vue)
eventsMixin(Vue)
lifecycleMixin(Vue)
renderMixin(Vue)

export default Vue

这就是Vue的庐山真面目，其实就是一个用Function实现的类，我们只能通过new Vue去实例化。

tip

有些同学看到这不禁想问，为何 Vue 不用 ES6 的 Class 去实现呢？我们往后看这里有很多 xxxMixin 的函数调用，并把 Vue 当参数传入，它们的功能都是给 Vue 的 prototype 上扩展一些方法（这里具体的细节会在之后的文章介绍，这里不展开），Vue 按功能把这些扩展分散到多个模块中去实现，而不是在一个模块里实现所有，这种方式是用 Class 难以实现的。这么做的好处是非常方便代码的维护和管理，这种编程技巧也非常值得我们去学习。

初始化全局API​

Vue.js 在整个初始化过程中，除了给它的原型 prototype 上扩展方法，还会给 Vue 这个对象本身扩展全局的静态方法，它的定义在 src/core/global-api/index.js 中：

export function initGlobalAPI (Vue: GlobalAPI) {
  // config
  const configDef = {}
  configDef.get = () => config
  if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
    configDef.set = () => {
      warn(
        'Do not replace the Vue.config object, set individual fields instead.'
      )
    }
  }
  Object.defineProperty(Vue, 'config', configDef)

  // exposed util methods.
  // NOTE: these are not considered part of the public API - avoid relying on
  // them unless you are aware of the risk.
  Vue.util = {
    warn,
    extend,
    mergeOptions,
    defineReactive
  }

  Vue.set = set
  Vue.delete = del
  Vue.nextTick = nextTick

  Vue.options = Object.create(null)
  ASSET_TYPES.forEach(type => {
    Vue.options[type + 's'] = Object.create(null)
  })

  // this is used to identify the "base" constructor to extend all plain-object
  // components with in Weex's multi-instance scenarios.
  Vue.options._base = Vue

  extend(Vue.options.components, builtInComponents)

  initUse(Vue)
  initMixin(Vue)
  initExtend(Vue)
  initAssetRegisters(Vue)
}
tip

Vue官方指南中的那些全局API，这里面的东西之前一直不会用，现在可以看源代码了。

  1. Vue.extend
  2. Vue.nextTick
  3. Vue.set
  4. Vue.delete
  5. Vue.directive
  6. Vue.filter
  7. Vue.component
  8. Vue.use
  9. Vue.mixin
  10. Vue.compile
  11. Vue.observable
  12. Vue.version
tip

有一点要注意的是，Vue.util 暴露的方法最好不要依赖，因为它可能经常会发生变化，是不稳定的。

数据驱动​

Vue.js 一个核心思想是数据驱动。所谓数据驱动，是指视图是由数据驱动生成的，我们对视图的修改，不会直接操作 DOM，而是通过修改数据，即数据驱动视图。

在 Vue.js 中我们可以采用简洁的模板语法来声明式的将数据渲染为 DOM：

<div id="app">
  {{ message }}
</div>
var app = new Vue({
  el: '#app',
  data: {
    message: 'Hello Vue!'
  }
})

看看new Vue的时候发生了什么​

来看一下源码，在src/core/instance/index.js 中。

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')
  }
  this._init(options)
}

可以看到 Vue 只能通过 new 关键字初始化，然后会调用 this._init 方法， 该方法在 src/core/instance/init.js 中定义。

tip

$options中的$符号并不是什么语法和关键字，而是为了让用户区分vue中的变量和用户自定义的变量而已，只是加了个前缀字符，加$为了表示特殊含义。

tip

`vue-perf-start:${vm._uid}`是插值表达式，配合${XXX}，取到XXX变量的值，注意两侧有``号。

tip

ES6中​

es6中也可以采用${XXX}来在字符串中插入变量（这个记住要利用v-bind）

jquery中​

利用$作为选择器，其实是jquery库对原生JavaScript对选择元素进行的一种封装！

devtool中​

$是在console中是冗长的函数document.querySelector的一个别名 :::

Vue.prototype._init = function (options?: Object) {
  const vm: Component = this
  // a uid
  vm._uid = uid++

  let startTag, endTag
  /* istanbul ignore if */
  if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && config.performance && mark) {
    startTag = `vue-perf-start:${vm._uid}`
    endTag = `vue-perf-end:${vm._uid}`
    mark(startTag)
  }

  // a flag to avoid this being observed
  vm._isVue = true
  // merge options
  if (options && options._isComponent) {
    // optimize internal component instantiation
    // since dynamic options merging is pretty slow, and none of the
    // internal component options needs special treatment.
    initInternalComponent(vm, options)
  } else {
    vm.$options = mergeOptions(
      resolveConstructorOptions(vm.constructor),
      options || {},
      vm
    )
  }
  /* istanbul ignore else */
  if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
    initProxy(vm)
  } else {
    vm._renderProxy = vm
  }
  // expose real self
  vm._self = vm
  initLifecycle(vm)
  initEvents(vm)
  initRender(vm)
  callHook(vm, 'beforeCreate')
  initInjections(vm) // resolve injections before data/props
  initState(vm)
  initProvide(vm) // resolve provide after data/props
  callHook(vm, 'created')

  /* istanbul ignore if */
  if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && config.performance && mark) {
    vm._name = formatComponentName(vm, false)
    mark(endTag)
    measure(`vue ${vm._name} init`, startTag, endTag)
  }

  if (vm.$options.el) {
    vm.$mount(vm.$options.el)
  }
}

Vue 初始化主要就干了几件事情，合并配置，初始化生命周期，初始化事件中心，初始化渲染，初始化 data、props、computed、watcher 等等。

由于我们这一章的目标是弄清楚模板和数据如何渲染成最终的 DOM，所以各种初始化逻辑我们先不看。在初始化的最后，检测到如果有 el 属性，则调用 vm.$mount 方法挂载 vm，挂载的目标就是把模板渲染成最终的 DOM，那么接下来我们来分析 Vue 的挂载过程。

Vue实例挂载​

Vue 中我们是通过 $mount 实例方法去挂载 vm 的，$mount 方法在多个文件中都有定义。

vue-mount

先来看一下 src/platform/web/entry-runtime-with-compiler.js 文件中定义：

其中，Vue不能被挂载到html标签和body标签上就是在这里限制的。

  /* istanbul ignore if */
  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
  }

这里，先暂存了一下Vue原型上的$mount方法，并重新定义了$mount方法，最终，调用了原来的$mount方法。

原先原型上的 $mount 方法在 src/platform/web/runtime/index.js 中定义，之所以这么设计完全是为了复用，因为它是可以被 runtime only 版本的 Vue 直接使用的。

如果$options中没有定义render方法，那么则会把el或template转换成render方法。

这里我们要牢记，在 Vue 2.0 版本中，所有 Vue 的组件的渲染最终都需要 render 方法，无论我们是用单文件 .vue 方式开发组件，还是写了 el 或者 template 属性，最终都会转换成 render 方法，那么这个过程是 Vue 的一个“在线编译”的过程，它是调用 compileToFunctions 方法实现的。 :::

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

  /* istanbul ignore if */
  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
  // resolve template/el and convert to render function
  if (!options.render) {
    let template = options.template
    if (template) {
      if (typeof template === 'string') {
        if (template.charAt(0) === '#') {
          template = idToTemplate(template)
          /* istanbul ignore if */
          if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && !template) {
            warn(
              `Template element not found or is empty: ${options.template}`,
              this
            )
          }
        }
      } else if (template.nodeType) {
        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) {
      /* istanbul ignore if */
      if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && config.performance && mark) {
        mark('compile')
      }

      const { render, staticRenderFns } = compileToFunctions(template, {
        outputSourceRange: process.env.NODE_ENV !== 'production',
        shouldDecodeNewlines,
        shouldDecodeNewlinesForHref,
        delimiters: options.delimiters,
        comments: options.comments
      }, this)
      options.render = render
      options.staticRenderFns = staticRenderFns

      /* istanbul ignore if */
      if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && config.performance && mark) {
        mark('compile end')
        measure(`vue ${this._name} compile`, 'compile', 'compile end')
      }
    }
  }
  return mount.call(this, el, hydrating)
}

原先定义在原型上的$mount方法​

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

$mount 方法支持传入 2 个参数，第一个是 el，它表示挂载的元素，可以是字符串，也可以是 DOM 对象，如果是字符串在浏览器环境下会调用 query 方法转换成 DOM 对象的。第二个参数是和服务端渲染相关，在浏览器环境下我们不需要传第二个参数。

$mount 方法实际上会去调用 mountComponent 方法，这个方法定义在 src/core/instance/lifecycle.js 文件中：

export function mountComponent (
  vm: Component,
  el: ?Element,
  hydrating?: boolean
): Component {
  vm.$el = el
  if (!vm.$options.render) {
    vm.$options.render = createEmptyVNode
    if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
      /* istanbul ignore if */
      if ((vm.$options.template && vm.$options.template.charAt(0) !== '#') ||
        vm.$options.el || el) {
        warn(
          'You are using the runtime-only build of Vue where the template ' +
          'compiler is not available. Either pre-compile the templates into ' +
          'render functions, or use the compiler-included build.',
          vm
        )
      } else {
        warn(
          'Failed to mount component: template or render function not defined.',
          vm
        )
      }
    }
  }
  callHook(vm, 'beforeMount')

  let updateComponent
  /* istanbul ignore if */
  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}`

      mark(startTag)
      const vnode = vm._render()
      mark(endTag)
      measure(`vue ${name} render`, startTag, endTag)

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

  // we set this to vm._watcher inside the watcher's constructor
  // since the watcher's initial patch may call $forceUpdate (e.g. inside child
  // component's mounted hook), which relies on vm._watcher being already defined
  new Watcher(vm, updateComponent, noop, {
    before () {
      if (vm._isMounted) {
        callHook(vm, 'beforeUpdate')
      }
    }
  }, true /* isRenderWatcher */)
  hydrating = false

  // manually mounted instance, call mounted on self
  // mounted is called for render-created child components in its inserted hook
  if (vm.$vnode == null) {
    vm._isMounted = true
    callHook(vm, 'mounted')
  }
  return vm
}

在mountComponent方法中，在渲染之前触发beforeMount回调，然后调用 updateComponent 方法，在此方法中调用 vm._render 方法先生成虚拟 Node，最终调用 vm._update 更新 DOM。

Watcher 在这里起到两个作用，一个是初始化的时候会执行回调函数，另一个是当 vm 实例中的监测的数据发生变化的时候执行回调函数，这块儿我们会在之后的章节中介绍。

函数最后判断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。 这里注意 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。

下图为Vue官网的“Vue生命周期”。

vue-life-cycle

render函数​

Vue 的 _render 方法是实例的一个私有方法，它用来把实例渲染成一个虚拟 Node。它的定义在 src/core/instance/render.js 文件中：

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

  // reset _rendered flag on slots for duplicate slot check
  if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
    for (const key in vm.$slots) {
      // $flow-disable-line
      vm.$slots[key]._rendered = false
    }
  }

  if (_parentVnode) {
    vm.$scopedSlots = _parentVnode.data.scopedSlots || emptyObject
  }

  // set parent vnode. this allows render functions to have access
  // to the data on the placeholder node.
  vm.$vnode = _parentVnode
  // render self
  let vnode
  try {
    vnode = render.call(vm._renderProxy, vm.$createElement)
  } catch (e) {
    handleError(e, vm, `render`)
    // return error render result,
    // or previous vnode to prevent render error causing blank component
    /* istanbul ignore else */
    if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
      if (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
      }
    } else {
      vnode = vm._vnode
    }
  }
  // return empty vnode in case the render function errored out
  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()
  }
  // set parent
  vnode.parent = _parentVnode
  return vnode
}

再回到 _render 函数中的 render 方法的调用：

vnode = render.call(vm._renderProxy, vm.$createElement)

可以看到，render 函数中的 createElement 方法就是 vm.$createElement 方法：

export function initRender (vm: Component) {
  // ...
  // bind the createElement fn to this instance
  // so that we get proper render context inside it.
  // args order: tag, data, children, normalizationType, alwaysNormalize
  // internal version is used by render functions compiled from templates
  vm._c = (a, b, c, d) => createElement(vm, a, b, c, d, false)
  // normalization is always applied for the public version, used in
  // user-written render functions.
  vm.$createElement = (a, b, c, d) => createElement(vm, a, b, c, d, true)
}

实际上，vm.$createElement 方法定义是在执行 initRender 方法的时候，可以看到除了 vm.$createElement 方法，还有一个 vm._c 方法，它是被模板编译成的 render 函数使用，而 vm.$createElement 是用户手写 render 方法使用的， 这俩个方法支持的参数相同，并且内部都调用了 createElement 方法。

虚拟DOM​

浏览器中的真实DOM中的元素是很庞大的，随便打印一个div元素，打印出来的属性非常多，因为浏览器的标准就把DOM设计得非常复杂，因此，如果频繁地去更新DOM，就会产生一定的性能问题。

而使用VirtualDOM就是用一个原生的JS对象去描述一个DOM对象，它比创建真实的DOM元素的代价要小。

在Vue.js中，就是用VNode这样一个Class去描述，它是定义在 src/core/vdom/vnode.js 中的。

export default class VNode {
  tag: string | void;
  data: VNodeData | void;
  children: ?Array<VNode>;
  text: string | void;
  elm: Node | void;
  ns: string | void;
  context: Component | void; // rendered in this component's scope
  key: string | number | void;
  componentOptions: VNodeComponentOptions | void;
  componentInstance: Component | void; // component instance
  parent: VNode | void; // component placeholder node

  // strictly internal
  raw: boolean; // contains raw HTML? (server only)
  isStatic: boolean; // hoisted static node
  isRootInsert: boolean; // necessary for enter transition check
  isComment: boolean; // empty comment placeholder?
  isCloned: boolean; // is a cloned node?
  isOnce: boolean; // is a v-once node?
  asyncFactory: Function | void; // async component factory function
  asyncMeta: Object | void;
  isAsyncPlaceholder: boolean;
  ssrContext: Object | void;
  fnContext: Component | void; // real context vm for functional nodes
  fnOptions: ?ComponentOptions; // for SSR caching
  fnScopeId: ?string; // functional scope id support

  constructor (
    tag?: string,
    data?: VNodeData,
    children?: ?Array<VNode>,
    text?: string,
    elm?: Node,
    context?: Component,
    componentOptions?: VNodeComponentOptions,
    asyncFactory?: Function
  ) {
    this.tag = tag
    this.data = data
    this.children = children
    this.text = text
    this.elm = elm
    this.ns = undefined
    this.context = context
    this.fnContext = undefined
    this.fnOptions = undefined
    this.fnScopeId = undefined
    this.key = data && data.key
    this.componentOptions = componentOptions
    this.componentInstance = undefined
    this.parent = undefined
    this.raw = false
    this.isStatic = false
    this.isRootInsert = true
    this.isComment = false
    this.isCloned = false
    this.isOnce = false
    this.asyncFactory = asyncFactory
    this.asyncMeta = undefined
    this.isAsyncPlaceholder = false
  }

  // DEPRECATED: alias for componentInstance for backwards compat.
  /* istanbul ignore next */
  get child (): Component | void {
    return this.componentInstance
  }
}

可以看到 Vue.js 中的 Virtual DOM 的定义还是略微复杂一些的，因为它这里包含了很多 Vue.js 的特性。这里千万不要被这些茫茫多的属性吓到，实际上 Vue.js 中 Virtual DOM 是借鉴了一个开源库 snabbdom 的实现，然后加入了一些 Vue.js 特色的东西。我建议大家如果想深入了解 Vue.js 的 Virtual DOM 前不妨先阅读这个库的源码，因为它更加简单和纯粹。

Virtual DOM 除了它的数据结构的定义，映射到真实的 DOM 实际上要经历 VNode 的 create、diff、patch 等过程。那么在 Vue.js 中，VNode 的 create 是通过之前提到的 createElement 方法创建的，我们接下来分析这部分的实现。

createElement​

Vue.js 利用 createElement 方法创建 VNode，它定义在 src/core/vdom/create-element.js 中：

// wrapper function for providing a more flexible interface
// without getting yelled at by flow
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 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，在处理这些参数后，调用真正创建 VNode 的函数 _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.$vnode.ns) || config.getTagNamespace(tag)
    if (config.isReservedTag(tag)) {
      // platform built-in elements
      vnode = new VNode(
        config.parsePlatformTagName(tag), data, children,
        undefined, undefined, context
      )
    } else if (isDef(Ctor = resolveAsset(context.$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()
  }
}

_createElement 方法有 5 个参数，context 表示 VNode 的上下文环境，它是 Component 类型；tag 表示标签，它可以是一个字符串，也可以是一个 Component；data 表示 VNode 的数据，它是一个 VNodeData 类型，可以在 flow/vnode.js 中找到它的定义，这里先不展开说；children 表示当前 VNode 的子节点，它是任意类型的，它接下来需要被规范为标准的 VNode 数组；normalizationType 表示子节点规范的类型，类型不同规范的方法也就不一样，它主要是参考 render 函数是编译生成的还是用户手写的。

createElement 函数的流程略微有点多，我们接下来主要分析 2 个重点的流程 —— children 的规范化以及 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。

这里根据 normalizationType 的不同，调用了 normalizeChildren(children) 和 simpleNormalizeChildren(children) 方法，它们的定义都在 src/core/vdom/helpers/normalzie-children.js 中：

// The template compiler attempts to minimize the need for normalization by
// statically analyzing the template at compile time.
//
// For plain HTML markup, normalization can be completely skipped because the
// generated render function is guaranteed to return Array<VNode>. There are
// two cases where extra normalization is needed:

// 1. When the children contains components - because a functional component
// may return an Array instead of a single root. In this case, just a simple
// normalization is needed - if any child is an Array, we flatten the whole
// thing with Array.prototype.concat. It is guaranteed to be only 1-level deep
// because functional components already normalize their own children.
export function simpleNormalizeChildren (children: any) {
  for (let i = 0; i < children.length; i++) {
    if (Array.isArray(children[i])) {
      return Array.prototype.concat.apply([], children)
    }
  }
  return children
}

// 2. When the children contains constructs that always generated nested Arrays,
// e.g. <template>, <slot>, v-for, or when the children is provided by user
// with hand-written render functions / JSX. In such cases a full normalization
// is needed to cater to all possible types of children values.
export function normalizeChildren (children: any): ?Array<VNode> {
  return isPrimitive(children)
    ? [createTextVNode(children)]
    : Array.isArray(children)
      ? normalizeArrayChildren(children)
      : undefined
}

simpleNormalizeChildren 方法调用场景是 render 函数是编译生成的。理论上编译生成的 children 都已经是 VNode 类型的，但这里有一个例外，就是 functional component 函数式组件返回的是一个数组而不是一个根节点，所以会通过 Array.prototype.concat 方法把整个 children 数组打平，让它的深度只有一层。

normalizeChildren 方法的调用场景有 2 种，一个场景是 render 函数是用户手写的，当 children 只有一个节点的时候，Vue.js 从接口层面允许用户把 children 写成基础类型用来创建单个简单的文本节点，这种情况会调用 createTextVNode 创建一个文本节点的 VNode；另一个场景是当编译 slot、v-for 的时候会产生嵌套数组的情况，会调用 normalizeArrayChildren 方法，接下来看一下它的实现：

function normalizeArrayChildren (children: any, nestedIndex?: string): Array<VNode> {
  const res = []
  let i, c, lastIndex, last
  for (i = 0; i < children.length; i++) {
    c = children[i]
    if (isUndef(c) || typeof c === 'boolean') continue
    lastIndex = res.length - 1
    last = res[lastIndex]
    //  nested
    if (Array.isArray(c)) {
      if (c.length > 0) {
        c = normalizeArrayChildren(c, `${nestedIndex || ''}_${i}`)
        // merge adjacent text nodes
        if (isTextNode(c[0]) && isTextNode(last)) {
          res[lastIndex] = createTextVNode(last.text + (c[0]: any).text)
          c.shift()
        }
        res.push.apply(res, c)
      }
    } else if (isPrimitive(c)) {
      if (isTextNode(last)) {
        // merge adjacent text nodes
        // this is necessary for SSR hydration because text nodes are
        // essentially merged when rendered to HTML strings
        res[lastIndex] = createTextVNode(last.text + c)
      } else if (c !== '') {
        // convert primitive to vnode
        res.push(createTextVNode(c))
      }
    } else {
      if (isTextNode(c) && isTextNode(last)) {
        // merge adjacent text nodes
        res[lastIndex] = createTextVNode(last.text + c.text)
      } else {
        // default key for nested array children (likely generated by v-for)
        if (isTrue(children._isVList) &&
          isDef(c.tag) &&
          isUndef(c.key) &&
          isDef(nestedIndex)) {
          c.key = `__vlist${nestedIndex}_${i}__`
        }
        res.push(c)
      }
    }
  }
  return res
}

normalizeArrayChildren 接收 2 个参数，children 表示要规范的子节点，nestedIndex 表示嵌套的索引，因为单个 child 可能是一个数组类型。 normalizeArrayChildren 主要的逻辑就是遍历 children，获得单个节点 c，然后对 c 的类型判断，如果是一个数组类型，则递归调用 normalizeArrayChildren; 如果是基础类型，则通过 createTextVNode 方法转换成 VNode 类型；否则就已经是 VNode 类型了，如果 children 是一个列表并且列表还存在嵌套的情况，则根据 nestedIndex 去更新它的 key。这里需要注意一点，在遍历的过程中，对这 3 种情况都做了如下处理：如果存在两个连续的 text 节点，会把它们合并成一个 text 节点。

经过对 children 的规范化，children 变成了一个类型为 VNode 的 Array。

VNode 的创建​

回到 createElement 函数，规范化 children 后，接下来会去创建一个 VNode 的实例：

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
    vnode = new VNode(
      config.parsePlatformTagName(tag), data, children,
      undefined, undefined, context
    )
  } else if (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)
}

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 tag 是一个 Component 类型，则直接调用 createComponent 创建一个组件类型的 VNode 节点。对于 createComponent 创建组件类型的 VNode 的过程，我们之后会去介绍，本质上它还是返回了一个 VNode。

update​

Vue 的 _update 是实例的一个私有方法，它被调用的时机有 2 个，一个是首次渲染，一个是数据更新的时候；由于我们这一章节只分析首次渲染部分，数据更新部分会在之后分析响应式原理的时候涉及。_update 方法的作用是把 VNode 渲染成真实的 DOM，它的定义在 src/core/instance/lifecycle.js 中：

Vue.prototype._update = function (vnode: VNode, hydrating?: boolean) {
  const vm: Component = this
  const prevEl = vm.$el
  const prevVnode = vm._vnode
  const prevActiveInstance = activeInstance
  activeInstance = vm
  vm._vnode = vnode
  // Vue.prototype.__patch__ is injected in entry points
  // based on the rendering backend used.
  if (!prevVnode) {
    // initial render
    vm.$el = vm.__patch__(vm.$el, vnode, hydrating, false /* removeOnly */)
  } else {
    // updates
    vm.$el = vm.__patch__(prevVnode, vnode)
  }
  activeInstance = prevActiveInstance
  // update __vue__ reference
  if (prevEl) {
    prevEl.__vue__ = null
  }
  if (vm.$el) {
    vm.$el.__vue__ = vm
  }
  // if parent is an HOC, update its $el as well
  if (vm.$vnode && vm.$parent && vm.$vnode === vm.$parent._vnode) {
    vm.$parent.$el = vm.$el
  }
  // updated hook is called by the scheduler to ensure that children are
  // updated in a parent's updated hook.
}

_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，因此在 web 平台中它的定义在 src/platforms/web/runtime/index.js 中：

Vue.prototype.__patch__ = inBrowser ? patch : noop

可以看到，甚至在 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，它的定义在 src/platforms/web/runtime/patch.js中：

import * as nodeOps from 'web/runtime/node-ops'
import { createPatchFunction } from 'core/vdom/patch'
import baseModules from 'core/vdom/modules/index'
import platformModules from 'web/runtime/modules/index'

// the directive module should be applied last, after all
// built-in modules have been applied.
const modules = platformModules.concat(baseModules)

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

该方法的定义是调用 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，我们这里先不详细介绍，来看一下 createPatchFunction 的实现，它定义在 src/core/vdom/patch.js 中：

const hooks = ['create', 'activate', 'update', 'remove', 'destroy']

export function createPatchFunction (backend) {
  let i, j
  const cbs = {}

  const { modules, nodeOps } = backend

  for (i = 0; i < hooks.length; ++i) {
    cbs[hooks[i]] = []
    for (j = 0; j < modules.length; ++j) {
      if (isDef(modules[j][hooks[i]])) {
        cbs[hooks[i]].push(modules[j][hooks[i]])
      }
    }
  }

  // ...

  return function patch (oldVnode, vnode, hydrating, removeOnly) {
    if (isUndef(vnode)) {
      if (isDef(oldVnode)) invokeDestroyHook(oldVnode)
      return
    }

    let isInitialPatch = false
    const insertedVnodeQueue = []

    if (isUndef(oldVnode)) {
      // empty mount (likely as component), create new root element
      isInitialPatch = true
      createElm(vnode, insertedVnodeQueue)
    } else {
      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)
        )

        // update parent placeholder node element, recursively
        if (isDef(vnode.parent)) {
          let ancestor = vnode.parent
          const patchable = isPatchable(vnode)
          while (ancestor) {
            for (let i = 0; i < cbs.destroy.length; ++i) {
              cbs.destroy[i](ancestor)
            }
            ancestor.elm = vnode.elm
            if (patchable) {
              for (let i = 0; i < cbs.create.length; ++i) {
                cbs.create[i](emptyNode, ancestor)
              }
              // #6513
              // invoke insert hooks that may have been merged by create hooks.
              // e.g. for directives that uses the "inserted" hook.
              const insert = ancestor.data.hook.insert
              if (insert.merged) {
                // start at index 1 to avoid re-invoking component mounted hook
                for (let i = 1; i < insert.fns.length; i++) {
                  insert.fns[i]()
                }
              }
            } else {
              registerRef(ancestor)
            }
            ancestor = ancestor.parent
          }
        }

        // destroy old node
        if (isDef(parentElm)) {
          removeVnodes(parentElm, [oldVnode], 0, 0)
        } else if (isDef(oldVnode.tag)) {
          invokeDestroyHook(oldVnode)
        }
      }
    }

    invokeInsertHook(vnode, insertedVnodeQueue, isInitialPatch)
    return vnode.elm
  }
}

createPatchFunction 内部定义了一系列的辅助方法，最终返回了一个 patch 方法，这个方法就赋值给了 vm._update 函数里调用的 vm.__patch__。

在介绍 patch 的方法实现之前，我们可以思考一下为何 Vue.js 源码绕了这么一大圈，把相关代码分散到各个目录。因为前面介绍过，patch 是平台相关的，在 Web 和 Weex 环境，它们把虚拟 DOM 映射到 “平台 DOM” 的方法是不同的，并且对 “DOM” 包括的属性模块创建和更新也不尽相同。因此每个平台都有各自的 nodeOps 和 modules，它们的代码需要托管在 src/platforms 这个大目录下。

而不同平台的 patch 的主要逻辑部分是相同的，所以这部分公共的部分托管在 core 这个大目录下。差异化部分只需要通过参数来区别，这里用到了一个函数柯里化的技巧，通过 createPatchFunction 把差异化参数提前固化，这样不用每次调用 patch 的时候都传递 nodeOps 和 modules 了，这种编程技巧也非常值得学习。

在这里，nodeOps 表示对 “平台 DOM” 的一些操作方法，modules 表示平台的一些模块，它们会在整个 patch 过程的不同阶段执行相应的钩子函数。这些代码的具体实现会在之后的章节介绍。

回到 patch 方法本身，它接收 4个参数，oldVnode 表示旧的 VNode 节点，它也可以不存在或者是一个 DOM 对象；vnode 表示执行 _render 后返回的 VNode 的节点；hydrating 表示是否是服务端渲染；removeOnly 是给 transition-group 用的，之后会介绍。

patch 的逻辑看上去相对复杂，因为它有着非常多的分支逻辑，为了方便理解，我们并不会在这里介绍所有的逻辑，仅会针对我们之前的例子分析它的执行逻辑。之后我们对其它场景做源码分析的时候会再次回顾 patch 方法。

先来回顾我们的例子：

var app = new Vue({
  el: '#app',
  render: function (createElement) {
    return createElement('div', {
      attrs: {
        id: 'app'
      },
    }, this.message)
  },
  data: {
    message: 'Hello Vue!'
  }
})

然后我们在 vm._update 的方法里是这么调用 patch 方法的：

// initial render
vm.$el = vm.__patch__(vm.$el, vnode, hydrating, false /* removeOnly */)

结合我们的例子，我们的场景是首次渲染，所以在执行 patch 函数的时候，传入的 vm.$el 对应的是例子中 id 为 app 的 DOM 对象，这个也就是我们在 index.html 模板中写的 <div id="app">， vm.$el 的赋值是在之前 mountComponent 函数做的，vnode 对应的是调用 render 函数的返回值，hydrating 在非服务端渲染情况下为 false，removeOnly 为 false。

确定了这些入参后，我们回到 patch 函数的执行过程，看几个关键步骤。

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)
  )
}

由于我们传入的 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，这个方法在这里非常重要，来看一下它的实现：

function createElm (
  vnode,
  insertedVnodeQueue,
  parentElm,
  refElm,
  nested,
  ownerArray,
  index
) {
  if (isDef(vnode.elm) && isDef(ownerArray)) {
    // This vnode was used in a previous render!
    // now it's used as a new node, overwriting its elm would cause
    // potential patch errors down the road when it's used as an insertion
    // reference node. Instead, we clone the node on-demand before creating
    // associated DOM element for it.
    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。 我们来看一下它的一些关键逻辑，createComponent 方法目的是尝试创建子组件，这个逻辑在之后组件的章节会详细介绍，在当前这个 case 下它的返回值为 false；接下来判断 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：

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)))
  }
}

createChildren 的逻辑很简单，实际上是遍历子虚拟节点，递归调用 createElm，这是一种常用的深度优先的遍历算法，这里要注意的一点是在遍历过程中会把 vnode.elm 作为父容器的 DOM 节点占位符传入。

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

 if (isDef(data)) {
  invokeCreateHooks(vnode, insertedVnodeQueue)
}

function invokeCreateHooks (vnode, insertedVnodeQueue) {
  for (let i = 0; i < cbs.create.length; ++i) {
    cbs.create[i](emptyNode, vnode)
  }
  i = vnode.data.hook // Reuse variable
  if (isDef(i)) {
    if (isDef(i.create)) i.create(emptyNode, vnode)
    if (isDef(i.insert)) insertedVnodeQueue.push(vnode)
  }
}

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。来看一下 insert 方法，它的定义在 src/core/vdom/patch.js 上。

insert(parentElm, vnode.elm, refElm)

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)
    }
  }
}

insert 逻辑很简单，调用一些 nodeOps 把子节点插入到父节点中，这些辅助方法定义在 src/platforms/web/runtime/node-ops.js 中：

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

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

其实就是调用原生 DOM 的 API 进行 DOM 操作，看到这里，很多同学恍然大悟，原来 Vue 是这样动态创建的 DOM。

在 createElm 过程中，如果 vnode 节点不包含 tag，则它有可能是一个注释或者纯文本节点，可以直接插入到父元素中。在我们这个例子中，最内层就是一个文本 vnode，它的 text 值取的就是之前的 this.message 的值 Hello Vue!。

再回到 patch 方法，首次渲染我们调用了 createElm 方法，这里传入的 parentElm 是 oldVnode.elm 的父元素，在我们的例子是 id 为 #app div 的父元素，也就是 Body；实际上整个过程就是递归创建了一个完整的 DOM 树并插入到 Body 上。

最后，我们根据之前递归 createElm 生成的 vnode 插入顺序队列，执行相关的 insert 钩子函数，这部分内容我们之后会详细介绍。

总结​

那么至此我们从主线上把模板和数据如何渲染成最终的 DOM 的过程分析完毕了，我们可以通过下图更直观地看到从初始化 Vue 到最终渲染的整个过程。

new-vue

我们这里只是分析了最简单和最基础的场景，在实际项目中，我们是把页面拆成很多组件的，Vue 另一个核心思想就是组件化。那么下一章我们就来分析 Vue 的组件化过程。