vue 虚拟DOM的原理

为什么需要虚拟DOM?

  如果对前端工作进行抽象的话,主要就是维护状态和更新视图,而更新视图和维护状态都需要DOM操作。其实近年来,前端的框架主要发展方向就是解放DOM操作的复杂性。

  运行js的速度是很快的,大量的操作DOM就会很慢,时常在更新数据后会重新渲染页面,这样造成在没有改变数据的地方也重新渲染了DOM 节点,这样就造成了很大程度上的资源浪费。

  在jQuery出现以前,我们直接操作DOM结构,这种方法复杂度高,兼容性也较差。有了jQuery强大的选择器以及高度封装的API,我们可以更方便的操作DOM,jQuery帮我们处理兼容性问题,同时也使DOM操作变得简单。

  但是聪明的程序员不可能满足于此,各种MVVM框架应运而生,有angularJS、avalon、vue.js等,MVVM使用数据双向绑定,使得我们完全不需要操作DOM了,更新了状态,视图会自动更新。更新了视图数据状态也会自动更新,可以说MVVM使得前端的开发效率大幅提升。但是其大量的事件绑定使得其在复杂场景下的执行性能堪忧,有没有一种兼顾开发效率和执行效率的方案呢?由此引入Virtual DOM(虚拟DOM)。

  利用在内存中生成与真实DOM与之对应的数据结构,这个在内存中生成的结构称之为虚拟DOM 。

  当数据发生变化时,能够智能地计算出重新渲染组件的最小代价并应用到DOM操作上。

Virtual DOM 算法

  所谓的 Virtual DOM 算法。包括几个步骤:

  1.用 JavaScript 对象结构表示 DOM 树的结构;然后用这个树构建一个真正的 DOM 树,插到文档当中;

  2.当状态变更的时候,重新构造一棵新的对象树。然后用新的树和旧的树进行比较,记录两棵树差异;

  3.把2所记录的差异应用到步骤1所构建的真正的DOM树上,视图就更新了。

  Virtual DOM 本质上就是在 JS 和 DOM 之间做了一个缓存。可以类比 CPU 和硬盘,既然硬盘这么慢,我们就在它们之间加个缓存。

  既然 DOM 这么慢,我们就在它们 JS 和 DOM 之间加个缓存。CPU(JS)只操作内存(Virtual DOM),最后的时候再把变更写入硬盘(DOM)。

  所谓的virtual dom,也就是虚拟节点。它通过js的Object对象模拟DOM中的节点,然后再通过特定的render方法将其渲染成真实的DOM节点 dom。diff 则是通过JS层面的计算,返回一个patch对象,即补丁对象,在通过特定的操作解析patch对象,完成页面的重新渲染。

vue 虚拟DOM的原理

比较两棵虚拟DOM树的差异

  比较两棵DOM树的差异是 Virtual DOM 算法最核心的部分,这也是所谓的 Virtual DOM 的 diff 算法。

  两个树的完全的 diff 算法是一个时间复杂度为 O(n^3) 的问题。但是在前端当中,你很少会跨越层级地移动DOM元素。所以 Virtual DOM 只会对同一个层级的元素进行对比:

vue 虚拟DOM的原理

  上面的div只会和同一层级的div对比,第二层级的只会跟第二层级对比。这样算法复杂度就可以达到 O(n)。

  在实际的代码中,会对新旧两棵树进行一个深度优先的遍历,这样每个节点都会有一个唯一的标记,如下图所示:

vue 虚拟DOM的原理

Virtual DOM 算法实现

  Virtual DOM 算法得实现主要是用三个函数:element,diff,patch。然后就可以实际的进行使用,如下面代码所示:

// 1. 构建虚拟DOM
var tree = el('div', {'id': 'container'}, [
  el('h1', {style: 'color: blue'}, ['simple virtal dom']),
  el('p', ['Hello, virtual-dom']),
  el('ul', [el('li')])
])

// 2. 通过虚拟DOM构建真正的DOM
var root = tree.render()
document.body.appendChild(root)

// 3. 生成新的虚拟DOM
var newTree = el('div', {'id': 'container'}, [
  el('h1', {style: 'color: red'}, ['simple virtal dom']),
  el('p', ['Hello, virtual-dom']),
  el('ul', [el('li'), el('li')])
])

// 4. 比较两棵虚拟DOM树的不同
var patches = diff(tree, newTree)

// 5. 在真正的DOM元素上应用变更
patch(root, patches)

vue 虚拟DOM的原理

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