虚拟Dom详解

Posted 2021-04-13 前端邦邦堂

随着Vue和React的风声水起，伴随着诸多框架的成长，虚拟DOM渐渐成了我们经常议论和讨论的话题。什么是虚拟DOM，虚拟DOM是如何渲染的，那么Vue的虚拟Dom和React的虚拟DOM到底有什么区别等等等…一系列的话题都在不断的讨论中。为此也做了一些学习简单的侃一侃虚拟DOM到底是什么？

什么是虚拟Dom

虚拟Dom首次产生是React框架最先提出和使用的，其卓越的性能很快得到广大开发者的认可，继React之后vue2.0也在其核心引入了虚拟DOM的概念。在没有虚拟DOM的时候，我们在创建页面的时候一般都是使用html标签一个一个的去搭建我们的页面，既然有了DOM节点以后，为什么不直接使用原生DOM，那么原生DOM到底有什么弊端呢？原因是这个样子的，原生DOM中一个Node节点有N多的属性，一旦对DOM进行操作的时候会影响页面性能的核心问题主要在于DOM操作导致了页面的重绘或重排，为了减少由于重绘和重排对网页性能的影响，所以无论在什么项目中尽可能少的去操作DOM节点是性能优化的一大重点。

所谓的虚拟DOM到底是什么？也就是通过javascript语言来描述一段HTML代码。其实使用JavaScript描述一段HTML代码是很简单的：

HTML:

<div class="" id="app">
  <p class="text">节点一</p>
</div>

JavaScript：

const createElement = () => {
  return {
    "tag":"div",
    "prop":{
      "id":"app"
    },
    "children":[
      {
        "tag":"p",
        "prop":{
          "class":"text"
        },
        "children":["节点一"]
      }
    ]
  }
}

上面的代码中，只是简单的使用了JavaScript语言简单描述了一下HTML部分相对应的代码，此时我们只需要再写入一个创建DOM的方法，按照文档描述将创建好的DOM按照层级添加到里面页面中就好了。

上述JavaScript中所描述的数据类型也就可以简单的理解为是虚拟DOM,虽然这个虚拟DOM是那么的简陋，但是足可以说明情况啦,像Vue和React当需要对页面进行渲染更新的时候，则是对比的就是虚拟DOM更新前后的差异只对有差异的部分进行更新，大大减少了对DOM的操作。这里也就是我们经常所说的DIFF算法。

通过上述描述可以总结得出，由于原生DOM节点中的属性和方法过于复杂，操作时过于影响性能，所以使用Object来描述页面中的HTML结构,以达到对性能的提升。

如何创建虚拟DOM

如果熟悉Vue或React的朋友可能会知道一点，首先说下Vue,在使用中Vue中的虚拟DOM是使用template完成的，也就是平时我们项目中书写最多的模板，Vue通过vue-loader对其进行编译处理最后形成我们所需要的虚拟DOM，然而在React中则是不是这样的，React是没有template的，React则是使用的是JSX对进行编译，最后产生虚拟DOM，无论是Vue还是React最终的想要得到的就是虚拟DOM。

若想要知道虚拟DOM是如何创建的，那么就可简单的实现一下其创建过程，在上面中可以得到一个描述DOM节点的数据文本，我们可以根据其需要对其进行创建：

const vnodeTypes = {
  //  HTML节点类型
  "HTML":"HTML",
  //  文本类型
  "TEXT":"TEXT",
  //  组件类型
  "COMPONENT":"COMPONENT"
};
const childTeyps = {
  //  为空
  "EMPTY":"EMPTY",
  //  单个
  "SINGLE":"SINGLE",
  //  多个
  "MULTIPLE":"MULTIPLE"
};
//  新建虚拟DOM
//    所需创建标签名称
//    标签属性
//    标签子元素
function createElement (tag,data,children = null){
  //  当前元素的标签类型
  let flag;
  //  子元素的标签类型
  let childrenFlag;
  if(typeof tag === "string"){
    //  如果是文本的则认为是，普通的HTML标签
    //  将其元素的flag设置成HTML类型
    flag = vnodeTypes.HTML;
  }else if(typeof tag === "function"){
    //  如果为函数，则认为其为组件
    flag = vnodeTypes.COMPONENT;
  }
  else {
    //  否则是文本类型
    flag = vnodeTypes.TEXT;
  };
  //  判断子元素情况
  if(children === null){
    //  如果 children 为空
    //  则子元素类型为空
    childrenFlag = childTeyps.EMPTY;
  }else if (Array.isArray(children)){
    //  如果 children 为数组
    //  获取子元素长度
    let len = children.length;
    //  如果长度存在
    if(len){
      //  则设置子元素类型为多个
      childrenFlag = childTeyps.MULTIPLE;
    }else{
      //  否则设置为空
      childrenFlag = childTeyps.EMPTY;
    }
  }else {
    //  如果存在并且不为空
    //  则设置为单个
    childrenFlag = childTeyps.SINGLE;
    //  创建文本类型方法，并将 children 的值转为字符串
    children = createTextVNode(children+"");
  }

  //  返回虚拟DOM
  return {
    flag, //  虚拟DOM类型
    tag,  //  标签
    data, //  虚拟DOM属性
    children, //  虚拟DOM子节点
    childrenFlag,  //  虚拟DOM子节点类型
    el:null   //  挂载元素的父级
  };
};

//  新建文本类型虚拟DOM
function createTextVNode (text){
  return {
    //  节点类型设置为文本
    flag:vnodeTypes.TEXT,
    //  设置为没有标签
    tag:null,
    //  没有任何属性
    data:null,
    //  子元素类型设置为单个
    childrenFlag:childTeyps.EMPTY
  };
};

通过上面的代码可以简单的实现对虚拟DOM的创建，可以通过调用createElement并传入用来描述虚拟DOM的对象，就可以打印出已经创建好的虚拟DOM节点：

const VNODEData = [
    "div",
    {id:"test"},
    [
        createElement("p",{},"节点一")
    ]
];
let div = createElement(...VNODEData);
console.log(div);

结果：

{
    "flag": "HTML",
    "tag": "div",
    "data": {
        "id": "test"
    },
    "children": [{
        "flag": "HTML",
        "tag": "p",
        "data": {},
        "children": {
            "flag": "TEXT",
            "tag": null,
            "data": null,
            "childrenFlag": "EMPTY"
        },
        "childrenFlag": "SINGLE"
    }],
    "childrenFlag": "MULTIPLE"
}

通过上述方法打印出来的则是按照传入的描述虚拟DOM的对象，已经创建好了一个虚拟DOM树，是不是一件很神奇的事情，其实仔细看下代码也没有什么特别重要的逻辑，只是该变了数据结构而已(可以这样理解，但是不能对外这么说，很丢人的，哈哈)。

既然虚拟DOM节点已经出来了，下一步就是如何渲染出虚拟DOM了，渲染虚拟DOM则需要一个特定的方法，在Vue和React中会在HTML有一个id为app的真实DOM节点，最终渲染的时候被替换成了虚拟DOM节点生成的真是的DOM节点，接下来就按照这个思路继续实现一下，在Vue和React都有render函数，这里也就同样使用这个名称进行命名了，在开始之前，首先要确认一点的是，无论是首次渲染还是更新都是通过render函数来完成的，所以要对其进行判断，其余的就不多赘述了。

//  渲染虚拟DOM
//    虚拟DOM节点树
//    承载DOM节点的容器，父元素
function render(vnode,container) {
  //  首次渲染
  mount(vnode,container);
};
//  首次渲染
function mount (vnode,container){
  //  所需渲染标签类型
  let {flag} = vnode;
  //  如果是节点
  if(flag === vnodeTypes.HTML){
    //  调用创建节点方法
    mountMethod.mountElement(vnode,container);
  } //  如果是文本
  else if(flag === vnodeTypes.TEXT){
    //  调用创建文本方法
    mountMethod.mountText(vnode,container);
  };
};
//  创建各种元素的方法
const mountMethod = {
  //  创建HTML元素方法
  mountElement(vnode,container){
    //  属性，标签名，子元素，子元素类型
    let {tag,children,childrenFlag} = vnode;
    //  创建的真实节点
    let dom = document.createElement(tag);
    //  在VNode中保存真实DOM节点
    vnode.el = dom;
    //  如果不为空，表示有子元素存在
    if(childrenFlag !== childTeyps.EMPTY){
      //  如果为单个元素
      if(childrenFlag === childTeyps.SINGLE){
        //  把子元素传入，并把当前创建的DOM节点以父元素传入
        //  其实就是要把children挂载到 当前创建的元素中
        mount(children,dom);
      } //  如果为多个元素
      else if(childrenFlag === childTeyps.MULTIPLE){
        //  循环子节点，并创建
        children.forEach((el) => mount(el,dom));
      };
    };
    //  添加元素节点
    container.appendChild(dom);
  },
  //  创建文本元素方法
  mountText(vnode,container){
    //  创建真实文本节点
    let dom = document.createTextNode(vnode.children);
    //  保存dom
    vnode.el = dom;
    //  添加元素
    container.appendChild(dom);
  }
};

通过上面的代码，就可完成真实DOM的渲染工作了，虽然但是这也只是完成了其中的一小部分而已。但是很多东西没有添加进去，比如动态添加style样式，给元素绑定样式，添加class等等等，一系列的问题都还没有解决，现在工作也只是简单的初始化而已。其实想要完成上述的功能也不是很难，要知道刚刚所说的所有东西都是添加到DOM节点上的，我们只需要在DOM节点上做文章就可以了，改进mountElement方法：

const mountMethod = {
  //  创建HTML元素方法
  mountElement(vnode,container){
    //  属性，标签名，子元素，子元素类型
    let {data,tag,children,childrenFlag} = vnode;
    //  创建的真实节点
    let dom = document.createElement(tag);
    //  添加属性   (✪ω✪)更新了这里哦
    data && domAttributeMethod.addData(dom,data);
    //  在VNode中保存真实DOM节点
    vnode.el = dom;
    //  如果不为空，表示有子元素存在
    if(childrenFlag !== childTeyps.EMPTY){
      //  如果为单个元素
      if(childrenFlag === childTeyps.SINGLE){
        //  把子元素传入，并把当前创建的DOM节点以父元素传入
        //  其实就是要把children挂载到 当前创建的元素中
        mount(children,dom);
      } //  如果为多个元素
      else if(childrenFlag === childTeyps.MULTIPLE){
        //  循环子节点，并创建
        children.forEach((el) => mount(el,dom));
      };
    };
    //  添加元素节点
    container.appendChild(dom);
  }
};
//  dom添加属性方法
const domAttributeMethod = {
  addData (dom,data){
    //  挂载属性
    for(let key in data){
      //  dom节点，属性名，旧值(方便做更新)，新值
      this.patchData(dom,key,null,data[key]);
    }
  },
  patchData (el,key,prv,next){
    switch(key){
      case "style":
        this.setStyle(el,key,prv,next);
        break;
      case "class":
        this.setClass(el,key,prv,next);
        break;
      default :
        this.defaultAttr(el,key,prv,next);
        break;
    }
  },
  setStyle(el,key,prv,next){
    for(let attr in next){
      el.style[attr] = next[attr];
    }
  },
  setClass(el,key,prv,next){
    el.setAttribute("class",next);
  },
  defaultAttr(el,key,prv,next){
    if(key[0] === "@"){
      this.addEvent(el,key,prv,next);
    }
    else {
      this.setAttribute(el,key,prv,next);
    }
  },
  addEvent(el,key,prv,next){
    if(next){
      el.addEventListener(key.slice(1),next);
    }
  },
  setAttribute(el,key,prv,next){
    el.setAttribute(key,next);
  }
};

以上就简单的实现了对虚拟DOM的创建以及属性的以及事件的挂载，算是有一个很大的跨越了，只是完成初始化是远远不够的，还需要对其进一步处理，so~有时间的话会继续对虚拟DOM的更新进行说明。也就是其DIFF算法部分。单一职责，一篇博客只做一件事，哈哈~

总结

虚拟DOM在目前流行的几大框架中都作为核心的一部分使用，可见其性能的高效，本文只是简单的做一个简单的剖析，说到头来其实虚拟DOM就是使用JavaScript对象来表示DOM树的信息和结构，这个JavaScript对象可以构建一个真正的DOM树。当状态变更的时候用修改后的新渲染的的JavaScript对象和旧的虚拟DOM的JavaScript对象作对比，记录着两棵树的差异。把差别反映到真实的DOM结构上最后操作真正的DOM的时候只操作有差异的部分就可以了。

下次再见，若有哪里有错误请大佬们及时指出，文章中若有错误请在评论区留言，我会尽快做出改正。

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