虚拟Dom

Posted 2021-04-13 lenhartGG

序言：

   七月底，继梅雨天气过后，南方的气温可谓直线飙升。南方的夏天不像北方那么干热，空气中弥漫大量的水汽，仿佛处于桑拿房一样。何以降温，唯有空调。很久没写博客了，加上最近天气炎热，最近整个人都变懒了，很颓，所以想想还是把之前的笔记整理一下。

今天简单说下我个人对于虚拟DOM的一些理解，不足之处，希望各位大神提出不足，抒发己见，一起学习探讨，共同进步。

什么是DOM?现在前端为何要构建虚拟DOM而放弃直接操作DOM？

首先理解什么是DOM，DOM全称是 Document Object Model，也就是文档对象模型。说白了，DOM对象本身也是一个js对象，所以严格说，并不是操作dom这个对象慢，而是操作这个对象后，所触发浏览器的一些行为，导致页面不能即使展现在用户面前。例如：布局（layout）和绘制（paint）。

浏览器是如何呈现一个界面的？

一个浏览器有许多模块，其中负责呈现页面的是渲染引擎模块，比较熟悉的有WebKit和Gecko等。

浏览器呈现一个页面的大致过程：

• 解析html，并生成一棵DOM tree

• 解析各种样式并结合DOM tree生成一棵Render tree

• 对Render tree的各个节点计算布局信息，比如box的位置与尺寸

• 根据Render tree并利用浏览器的UI层进行绘制

 

  其中DOM tree和Render tree上的节点并非一一对应，比如一个"display:none"的节点就只会存在于DOM tree上，而不会出现在Render tree上，因为这个节点不需要被绘制。

绘制（paint）是一个耗时的过程，然而布局（layout）是一个更耗时的过程，我们无法确定layout一定是自上而下或是自下而上进行的，甚至一次layout会牵涉到整个文档布局的重新计算。

但是layout是肯定无法避免的，所以我们主要是要最小化layout的次数。

什么情况下浏览器会进行layout？

一般情况下，浏览器的layout是lazy的，也就是说：在js脚本执行时，是不会去更新DOM的，任何对DOM的修改都会被暂存在一个队列中，在当前js的执行上下文完成执行后，会根据这个队列中的修改，进行一次layout。然而有时希望在js代码中立刻获取最新的DOM节点信息，浏览器就不得不提前执行layout，这是导致DOM性能问题的主因。

如下的操作会打破常规，并触发浏览器执行layout：

• 通过js获取需要计算的DOM属性

• 添加或删除DOM元素

• resize浏览器窗口大小

• 改变字体

• css伪类的激活，比如:hover

• 通过js修改DOM元素样式且该样式涉及到尺寸的改变

原生中对于减少layout的一些方法

　针对一系列DOM操作（DOM元素的增删改），可以有如下方案：

• documentFragment

• display: none

• cloneNode

　　比如（仅以documentFragment为例）：

var fragment = document.createDocumentFragment(); for (var i=0; i < items.length; i++){  var item = document.createElement("li"); item.appendChild(document.createTextNode("Option " + i); fragment.appendChild(item);}list.appendChild(fragment);  

这类优化方案的核心思想都是相同的，就是先对一个不在Render tree上的节点进行一系列操作，再把这个节点添加回Render tree，这样无论多么复杂的DOM操作，最终都只会触发一次layout。

使用requestAnimationFrame

    任何可能导致重绘的操作都应该放入requestAnimationFrame

    在现实项目中，代码按模块划分，很难像上例那样组织批量读写。那么这时可以把写操作放在requestAnimationFrame的callback中，统一让写操作在下一次paint之前执行。

诸如此类的一些原生的优化dom操作的方式还有很多，那么为什么我们要用react或者vue呢？virtual DOM又有什么好处？

首先用了requestAnimationFrame后就变成了异步编程的问题了。如果我们要让读写状态同步，那必然需要在DOM的基础上写个Wrapper来内部控制异步读写，不过这是很麻烦的。

而react作用就是可以帮我们解决这种问题。因为react中这些优化是默认实施的，这不用再去进行那些复杂的操作，而且性能也很好。前端框架的存在就是为了减轻程序员的工作，让编程更加容易，另一方面使用框架可以让我们的项目更易去维护。

  而且，DOM 完全不属于javascript (也不在Javascript 引擎中存在).。Javascript其实是一个非常独立的引擎，DOM其实是浏览器引出的一组让Javascript操作HTML文档的API而已。在即时编译的时代，调用DOM的开销是很大的。而Virtual DOM的执行完全都在Javascript 引擎中，完全不会有这个开销。

  React.js 相对于直接操作原生DOM有很大的性能优势，很大程度上都要归功于virtual DOM的batching 和diff。batching把所有的DOM操作搜集起来，一次性提交给真实的DOM。Diff算法通过对比新旧虚拟DOM树记录之间的差异

diff算法时间复杂度也从标准的的Diff算法的O(n^3)降到了O(n)。

虚拟DOM的设计思想：

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

原生DOM vs virtual DOM

  Dom对象一个空的div元素的第一层属性列表：

  像onvolumechange 事件在视频/音频（audio/video）的音量发生改变时触发。

该事件可以通过以下方式调用：

·   增大或降低音量

·    媒体播放器静音或解除静音

  有必要让每一个 div 节点都包括 onvolumechange 属性吗？这个是错误的吗？答案是否定的，这只是老旧的 DOM Level 0 版本中传统事件模型里的一个事件回调，它“必须为所有的HTML 元素所支持，既作为内容属性也作为 IDL（IDL是Interface description language的缩写，指接口描述语言，是CORBA规范的一部分，是跨平台开发的基础。） 属性”，定义于 W3C的 HTML 规范中的 Section 6.1.6.2，无可回避。

  与之对应的，以下是 React 中伪 DOM div 元素的第一层属性列表：

可以看出虚拟DOM需要计算的属性相对原生而言会少很多，这样效率就很快，每次操作之后先修改虚拟dom结构，通过对比之前的状态，计算出最小的dom修改步骤，再通知真实DOM做最小的修改。虚拟DOM操作最后归根结底还是作用到真实 DOM操作。

  打个可能不太恰当的比方，一个菜鸟级沙画师，一次只会画一张，要改变就只能抹平重新画，而Virtual DOM就相当于模板画，diff算法，好比一个大师在旁指导，告诉这个菜鸟你不需要抹平重画，只需改掉一些地方就能实现下一张图的效果。

  以上是个人对虚拟DOM的一些理解，不足之处，可以指出，一起探讨，共同进步。