快来看看Vue的虚拟DOM和Diff算法的原理

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了快来看看Vue的虚拟DOM和Diff算法的原理相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

阅读前言


能看到本篇文章的您,想必也是一位前端开发者吧,或者就是对前端有兴趣的伙伴。那么对于前端现在比较流行的框架技术也有一定的了解吧react还是vue,不管是那个框架在你去了解的时候都会听到一个虚拟DOM的名词,而且这个名词还会一直伴随着我们的开发。
那么您知道这个虚拟DOM与我们用原生js或jq时候打交道的真实DOM有什么区别吗?这个虚拟DOM究竟是个什么东西呢?
快来看看Vue的虚拟DOM和Diff算法的原理


01

什么是虚拟DOM  

所谓的Virtual dom,也就是我们常说的虚拟节点,它是通过JSObject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的节点。

02

为什么使用虚拟DOM  

既然知道了什么是虚拟DOM,我们不禁会疑问,为什么在Vue或者React这样的框架中,会考虑采用这样的方式?其实在我们使用JQuery这样的库的时候,我们不禁会大量操作DOM,那么DOM元素的变化自然会引起页面的回流或者重绘,页面的DOM重排自然会导致页面性能下降,那么如何尽可能的去减少DOM的操作是框架需要考虑的一个重要问题!
其实,作为框架并不一定需要使用虚拟DOM,关键看使用框架的过程中是否会频繁引起大面积的DOM操作,虚拟DOM的出现也是为了减弱频繁的大面积重绘引发的性能问题!


也许我们可以用这样的一个公式去计算一下虚拟DOM的损耗:
总损耗 = 虚拟DOM增删改 + (与Diff算法效率有关)真实DOM差异增删改 + (较少的节点)排版与重绘


真实DOM的损耗:

总损耗 = 真实DOM完全增删改 + (可能较多的节点)排版与重绘


具体的virtual dom渲染的一个流程图如下所示: 

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03

真实DOM与虚拟DOM的区别  

说回到真实DOM,真实DOM与虚拟DOM的区别又有那些呢?

  • 虚拟DOM不会进行排版与重绘操作

  • 真实DOM频繁排版与重绘的效率是相当低的

  • 虚拟DOM进行频繁修改,然后一次性比较并修改真实DOM中需要改的部分,最后并在真实DOM中进行排版与重绘,减少过多DOM节点排版与重绘损耗

  • 虚拟DOM有效降低大面积(真实DOM节点)的重绘与排版,因为最终与真实DOM比较差异,可以只渲染局部

代码例子:

真实DOM

<div> <p>test</p></div>

虚拟DOM

var Vnode = { tag: 'div', children: [ { tag: 'p', text: 'test' } ]};


04

DOM Diff  

在上边我们说过了虚拟DOM,了解到这是一种为尽可能减少页面对页面DOM频繁操作的方式。通过上边虚拟DOM渲染图可以看到一个DIff起着核心的作用,那么作为核心存在的Diff又是什么呢?
DOM Diff指的是通过Diff算法去比较虚拟DOM的变化


参考下图,我们一起来了解DOM Diff:

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所以我们能够看到,DIFF算法在执行时有三个维度,分别是Tree DIFFComponent DIFFElement DIFF,执行时按顺序依次执行,它们的差异仅仅因为DIFF粒度不同、执行先后顺序不同。


05

当数据发生变化时,Vue是怎么更新节点的?  

其实很简单,先根据真实DOM生成一棵virtual DOM,当virtual DOM某个节点的数据改变后会生成一个新的Vnode,然后Vnode和oldVnode作对比,发现有不一样的地方就直接修改在真实的DOM上,然后使oldVnode的值为Vnode。
diff的过程就是调用名为patch的函数,比较新旧节点,一边比较一边给真实的DOM打补丁(patch)。


再来看一个很形象的图:

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05.1

patch 

来看看patch是怎么打补丁的:

function patch (oldVnode, vnode) { // some code if (sameVnode(oldVnode, vnode)) { patchVnode(oldVnode, vnode) } else { const oEl = oldVnode.el // 当前oldVnode对应的真实元素节点 let parentEle = api.parentNode(oEl) // 父元素 createEle(vnode) // 根据Vnode生成新元素 if (parentEle !== null) { api.insertBefore(parentEle, vnode.el, api.nextSibling(oEl)) // 将新元素添加进父元素 api.removeChild(parentEle, oldVnode.el) // 移除以前的旧元素节点 oldVnode = null } } // some code  return vnode}

patch函数接收两个参数VnodeoldVnode分别代表新的节点和之前的旧节点

  • 判断两节点是否值得比较,值得比较则执行patchVnode

function sameVnode (a, b) { return ( a.key === b.key && // key值 a.tag === b.tag && // 标签名 a.isComment === b.isComment && // 是否为注释节点 // 是否都定义了data,data包含一些具体信息,例如onclick , style isDef(a.data) === isDef(b.data) &&  sameInputType(a, b) // 当标签是<input>的时候,type必须相同 )}
  • 不值得比较则用Vnode替换oldVnode

如果两个节点都是一样的,那么就深入检查他们的子节点。如果两个节点不一样那就说明Vnode完全被改变了,就可以直接替换oldVnode。

虽然这两个节点不一样但是他们的子节点一样怎么办?别忘了,diff可是逐层比较的,如果第一层不一样那么就不会继续深入比较第二层了。

05.2

patchVnode  

当我们确定两个节点值得比较之后我们会对两个节点指定patchVnode方法。那么这个方法做了什么呢?

function patchVnode (oldVnode, vnode) { const el = vnode.el = oldVnode.el let i, oldCh = oldVnode.children, ch = vnode.children if (oldVnode === vnode) return if (oldVnode.text !== null && vnode.text !== null && oldVnode.text !== vnode.text) { api.setTextContent(el, vnode.text) }else { updateEle(el, vnode, oldVnode) if (oldCh && ch && oldCh !== ch) { updateChildren(el, oldCh, ch) }else if (ch){ createEle(vnode) //create el's children dom }else if (oldCh){ api.removeChildren(el) } }}
  • 找到对应的真实dom,称为el

  • 判断VnodeoldVnode是否指向同一个对象,如果是,那么直接return

  • 如果他们都有文本节点并且不相等,那么将el的文本节点设置为Vnode的文本节点。

  • 如果oldVnode有子节点而Vnode没有,则删除el的子节点

  • 如果oldVnode没有子节点而Vnode有,则将Vnode的子节点真实化之后添加到el

  • 如果两者都有子节点,则执行updateChildren函数比较子节点,这一步很重要

这里需要好好说updateChildren


05.3 

updateChildren 


这里的代码有些多,放上去看起来也比较麻烦

  • Vnode的子节点VcholdVnode的子节点oldCh提取出来

  • oldChvCh各有两个头尾的变量StartIdxEndIdx,它们的2个变量相互比较,一共有4种比较方式。如果4种比较都没匹配,如果设置了key,就会用key进行比较,在比较的过程中,变量会往中间靠,一旦StartIdx > EndIdx表明oldChvCh至少有一个已经遍历完了,就会结束比较。

我们可以看一下下面的图:

  • 首先是两个树节点,左边的是旧的节点,右边是新的节点


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  • 我们将它们取出来并分别用s和e指针指向它们的头child和尾child


快来看看Vue的虚拟DOM和Diff算法的原理

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  • 现在分别对oldS、oldE、S、E两两做sameVnode比较,有四种比较方式,当其中两个能匹配上,那么真实dom中的相应节点会移到Vnode相应的位置,具体如下:


1. 如果是oldS和E匹配上了,那么真实dom中的第一个节点会移到最后

2. 如果是oldE和S匹配上了,那么真实dom中的最后一个节点会移到最前,匹配上的两个指针向中间移动

3. 如果四种匹配没有一对是成功的,那么遍历oldChild,S挨个和他们匹配,匹配成功就在真实dom中将成功的节点移到最前面,如果依旧没有成功的,那么将S对应的节点插入到dom中对应的oldS位置,oldS和S指针向中间移动。



  • 第一步

oldS = a, oldE = d;S = a, E = b;

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  • 第二步

oldS = b, oldE = d;S = c, E = b;

oldSE匹配,就将原本的b节点移动到最后,因为E是最后一个节点,他们位置要一致,这就是上面说的:当其中两个能匹配上那么真实dom中的相应节点会移到Vnode相应的位置,此时dom的位置为:a d b

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  • 第三步

oldS = d, oldE = d;S = c, E = d;

oldE和E匹配,位置不变此时dom的位置为:a d b

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  • 第四步


oldS++;oldE--;oldS > oldE;

遍历结束,说明oldCh先遍历完。就将剩余的vCh节点根据自己的的index插入到真实dom中去,此时dom位置为:a c d b

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这个匹配过程的结束有两个条件:

oldS > oldE表示oldCh先遍历完,那么就将多余的vCh根据index添加到dom中去(如上图)

S > E表示vCh先遍历完,那么就在真实dom中将区间为**[oldS, oldE]**的多余节点删掉



比如像下面这个样子:

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  • 第五步

当这些节点sameVnode成功后就会紧接着执行patchVnode了,就这样层层递归下去,直到将oldVnodeVnode中的所有子节点比对完。也将dom的所有补丁都打好啦。
if (sameVnode(oldStartVnode, newStartVnode)) { patchVnode(oldStartVnode, newStartVnode)}


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总结


上面是对虚拟DOM和DIffDOM算法的分析与描述,这里再放一张了解DIff过程的图:

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END

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