如何理解Virtual DOM
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了如何理解Virtual DOM相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
什么是虚拟DOM
接下来用vdom（Virtual DOM)来简称为虚拟DOM。
指的是用JS模拟的DOM结构，将DOM变化的对比放在JS层来做。换而言之，虚拟DOM就是JS对象。
如下DOM结构:
<ul id="list"> <li class="item">Item1</li> <li class="item">Item2</li> </ul>
映射成虚拟DOM就是这样:
tag: "ul", attrs: id: "list" , children: [ tag: "li", attrs: className: "item" , children: ["Item1"] , tag: "li", attrs: className: "item" , children: ["Item2"] ]
React会去调用render()方法来重新渲染整个组件的UI，但是如果我们真的去操作这么大量的DOM，显然性能是堪忧的。所以React实现了一个Virtual DOM，组件的真实DOM结构和Virtual DOM之间有一个映射的关系，React在虚拟DOM上实现了一个diff算法，当render()去重新渲染组件的时候，diff会找到需要变更的DOM，然后再把修改更新到浏览器上面的真实DOM上，所以，React并不是渲染了整个DOM树，Virtual DOM就是JS数据结构，所以 理论上原生的DOM快得多。
为什么使用 virtual dom
现有一个例子：
<!DOCTYPE html> <html lang="en"> <head> <meta charset="UTF-8"> <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0"> <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="ie=edge"> <title>eg</title> </head> <body> <div id="box"></div> <button id="btn">点击</button> <script src="https://cdn.bootcss.com/jquery/3.2.0/jquery.js"></script> <script> const data = [‘哈哈‘, ‘呵呵‘,‘嘿嘿‘] //渲染函数 function render(data) const $box = $(‘#box‘); $box.html(‘‘); const $ul = $(‘<ul>‘); // 重绘一次 $ul.append($(‘<li>10</li>‘)); data.forEach(item => //每次进入都重绘 $ul.append($(`<li>$item</li>`)) ) $box.append($ul); $(‘#btn‘).click(function () data[1] = data[1] + ‘嘿‘; render(data); ); render(data) </script> </body> </html>
virtual dom 基本步骤
①用JS对象构建一颗虚拟DOM树，然后用虚拟树构建一颗真实的DOM树，然后插入到文档中。
②当状态变更时，重新构造一颗新的对象树，然后新树旧树进行比较，记录两树差异。
③把步骤2的差异应用到步骤1所构建的真实DOM树上，视图就更新了。
虚拟DOM的优点还有:
1、函数式的UI编程，即UI = f(data)这种构建UI的模式。
2、可以将JS对象渲染到浏览器DOM以外的环境中，也就是支持了跨平台开发，比如ReactNative。
diff算法
React的 virtual dom的性能好也离不开它本身特殊的diff算法。传统的diff算法时间复杂度达到o(n3)，而react的diff算法时间复杂度只是o(n)，react的diff能减少到o(n)依靠的是react diff的三大策略。
传统diff 对比 react diff
传统的diff算法追求的是“完全”以及“最小”，而react diff则是放弃了这两种追求：
在传统的diff算法下，对比前后两个节点，如果发现节点改变了，会继续去比较节点的子节点，一层一层去对比。就这样循环递归去进行对比，复杂度就达到了o(n3)，n是树的节点数，想象一下如果这棵树有1000个节点，我们得执行上十亿次比较，这种量级的对比次数，时间基本要用秒来做计数单位了。那么react究竟是如何把复杂度降低到o(n)的呢？
React diff 三大策略
策略一（tree diff）：Web UI中DOM节点跨层级的移动操作特别少，可以忽略不计。（DOM结构发生改变-----直接卸载并重新creat）
策略二（component diff）：DOM结构一样-----不会卸载,但是会update
策略三（element diff）：所有同一层级的子节点.他们都可以通过key来区分-----同时遵循1.2两点
虚拟DOM树分层比较（tree diff）
两棵树只会对同一层次的节点进行比较，忽略DOM节点跨层级的移动操作。React只会对相同颜色方框内的DOM节点进行比较，即同一个父节点下的所有子节点。当发现节点已经不存在，则该节点及其子节点会被完全删除掉，不会用于进一步的比较。这样只需要对树进行一次遍历，便能完成整个DOM树的比较。由此一来，最直接的提升就是复杂度变为线型增长而不是原先的指数增长。
但是如果DOM节点出现了跨层级操作，diff会如何处理？
就比如上图，A节点及其子节点进行移动挂到另一个DOM下时，React是不会机智的判断出子树仅仅是发生了移动，而是会直接销毁，并重新创建这个子树，然后再挂在到目标DOM上。实际上，React官方也并不推荐我们做出跨层级的骚操作。所以我们可以从中悟出一个道理：就是我们自己在实现组件的时候，一个稳定的DOM结构是有助于我们的性能提升的。
组件间的比较（component diff）
查阅的网上的很多资料，发现写的都比较难懂，根据我自己的理解，其实最核心的策略还是看结构是否发生改变。React是基于组件构建应用的，对于组件间的比较所采用的策略也是非常简洁和高效的。
如果是同一个类型的组件，则按照原策略进行Virtual DOM比较。
如果不是同一类型的组件，则将其判断为dirty component，从而替换整个组价下的所有子节点。
如果是同一个类型的组件，有可能经过一轮Virtual DOM比较下来，并没有发生变化。如果我们能够提前确切知道这一点，那么就可以省下大量的diff运算时间。因此，React允许用户通过shouldComponentUpdate()来判断该组件是否需要进行diff算法分析。
如上图所示，当组件D变为组件G时，哪怕这两个组件结构相似，一旦React判断D和G是不用类型的组件，就不会比较两者的结构，而是直接删除组件D，重新创建组件G及其子节点。也就是说，如果当两个组件是不同类型但结构相似时，其实进行diff算法分析会影响性能，但是毕竟不同类型的组件存在相似DOM树的情况在实际开发过程中很少出现，因此这种极端因素很难在实际开发过程中造成重大影响。
元素间的比较（element diff）
当节点处于同一层级的时候，react diff 提供了三种节点操作：插入、删除、移动。
| 操作 | 描述 |
| 插入 | 新节点不存在于老集合当中，即全新的节点，就会执行插入操作 |
| 移动 | 新节点在老集合中存在，并且只做了位置上的更新，就会复用之前的节点，做移动操作（依赖于Key） |
| 删除 | 新节点在老集合中存在，但节点做出了更改不能直接复用，做出删除操作 |
简单先看个例子：
看上面的例子，得知，老集合包含节点 A、B、C、D，更新之后的新集合包括节点： B、A、D、C，然后diff算法对新老集合进行差异检测，发现B不等于A，然后就会创建B然后插入，并删除A节点，以此类推，创建并插入 A、D、C，然后移除B、C、D。
但是这些节点其实都没有发生改变，仅仅是位置上发生了变化，却要进行一大堆的繁琐低效的创建插入删除等操作，React说：“这样下去不行的，我们不如。。。”，于是React允许开发者对同一层级的同组子节点增加一个唯一的Key进行标识。
Key的作用
相信大部分刚开始接触react的时候，都看到过这样的警告：
这是由于我们在循环渲染列表时候(map)时候忘记标记key值报的警告,既然是警告,就说明即使没有key的情况下也不会影响程序执行的正确性.其实这个key的存在与否只会影响diff算法的复杂度,也就是说你不加上Key就会像上面的例子一样暴力渲染，加了Key之后，React就可以做出移动的操作了，看例子：
和上面的例子是一样的，只不过每个节点都加上了唯一的key值，通过这个Key值发现新老集合里面其实全部都是相同的元素，只不过位置发生了改变。因此就无需进行节点的创建、插入、删除等操作了，只需要将老集合当中节点的位置进行移动就可以了。React给出的diff结果为：B、D不做操作，A、C进行移动操作。react是如何判断谁该移动，谁该不动的呢？
react源码逻辑梳理
react会去循环整个新的集合：
①从新集合中取到B，然后去旧集合中判断是否存在相同的B，确认B存在后，再去判断是否要移动：
B在旧集合中的index = 1，有一个游标叫做lastindex。默认lastindex = 0，然后会把旧集合的index和游标作对比来判断是否需要移动，如果index < lastindex ，那么就做移动操作，在这里B的index = 1，不满足于 index < lastindex,所以就不做移动操作，然后游标lastindex更新，取(index, lastindex) 的较大值，这里就是lastindex = 1
②然后遍历到A，A在老集合中的index = 0，此时的游标lastindex = 1，满足index < lastindex，所以对A需要移动到对应的位置，此时lastindex = max(index, lastindex) = 1
③然后遍历到D，D在老集合中的index = 3，此时游标lastindex = 1，不满足index < lastindex，所以D保持不动。lastindex = max(index, lastindex) = 3
④然后遍历到C，C在老集合中的index = 2，此时游标lastindex = 3，满足 index < lastindex，所以C移动到对应位置。C之后没有节点了，diff就结束了
以上主要分析新老集合中节点相同但位置不同的情景，仅对节点进行位置移动的情况，如果新集合中有新加入的节点且老集合存在需要删除的节点，那么 React diff 又是如何对比运作的呢？
和第一种情景基本是一致的，react还是去循环整个新的集合：
①不赘述了，和上面的第一步是一样的，B不做移动，lastindex = 1
②新集合取得E，发现旧集合中不存在，则创建E并放在新集合对应的位置，lastindex = 1
③遍历到C，不满足index < lastindex，C不动，lastindex = 2
④遍历到A，满足index < lastindex，A移动到对应位置，lastindex = 2
⑤当完成新集合中所有节点 diff 时，最后还需要对老集合进行循环遍历，判断是否存在新集合中没有但老集合中仍存在的节点，发现存在这样的节点 D，因此删除节点 D，到此 diff 全部完成
但是 react diff也存在一些问题，和需要优化的地方，看下面的例子：
在上面的这个例子，A、B、C、D都没有变化，仅仅是D的位置发生了改变。看上面的图我们就知道react并没有把D的位置移动到头部，而是把 A、B、C分别移动到D的后面了，通过前面的两个例子，我们也大概知道，为什么会发生这样的情况了：
因为D节点在老集合里面的index 是最大的，使得A、B、C三个节点都会 index < lastindex，从而导致A、B、C都会去做移动操作。所以在开发过程中，尽量减少类似将最后一个节点移动到列表首部的操作，当节点数量过大或更新操作过于频繁时，在一定程度上会影响 React 的渲染性能。
三句箴言
所以经过这么一分析react diff的三大策略，我们能够在开发中更加进一步的提高react的渲染效率。
箴言一：在开发组件时，保持稳定的 DOM 结构会有助于性能的提升；
箴言二：使用 shouldComponentUpdate()方法节省diff的开销
箴言三：在开发过程中，尽量减少类似将最后一个节点移动到列表首部的操作，当节点数量过大或更新操作过于频繁时，在一定程度上会影响 React 的渲染性能。
为什么不推荐使用index作为Key
我们再写react的时候，当我们做map循环的时候,当我们没有一个唯一id来标识每一项item的时候，我们可能会选择使用index，官网不推荐我们使用index作为key，通过上面的知识背景，我们其实可以知道为什么使用index会导致一些问题：
看下面的一个场景吧：
data.map((item, index) => return <li key=index>item</li> )
上面这样写会存在很大的坑，比如看下面的例子：
class App extends Component constructor(props) super(props) this.state = list: [id: 1,val: ‘A‘, id: 2, val: ‘B‘, id: 3, val: ‘C‘] click() this.state.list.reverse() this.setState() render() return ( <ul> this.state.list.map((item, index) => return ( <Li key=index val=item.val></Li> ) ) <button onClick=this.click.bind(this)>Reverse</button> </ul> ) class Li extends Component constructor(props) super(props) componentDidMount() console.log(‘===mount===‘) componentWillUpdate() console.log(‘===update====‘) render() return ( <li> this.props.val <input type="text"></input> </li> )
我们在三个输入框里面，依次输入1，2，3，点击Reverse按钮，按照我们的预期，这时候页面应该渲染成3，2，1，但是实际上，顺序依然还是1，2，3，再看控制台里面，确实是打印了===update===，证明数据确实是更新了的。那么为什么会发生这种事情，我们可以分析一下：
我们可以看下这个图就明白了：
就像我们之前所说，react会通过key去老集合中找，是否有相同的元素，react发现新老key都是一致的，他会认为是同一个组件，所以input框内的值没有倒叙。我们只需要乖乖的把id作为key，就可以解决这个现象了。
还有存在一点隐藏的（性能问题）：
当我们对数据有 删除、添加 等操作时。我们所遍历的index，就会有所变化，这种情况下diff算法对新老集合进行差异检测，发现key值有变化然后就会重新渲染，
我们只需要乖乖的把id（或者其他唯一标识）作为key，这样就只会对key值有变化的进行重绘，就可以解决这种性能问题了。
以上是关于如何理解Virtual DOM的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
C++ 类的多态一（virtual关键字--构造函数深刻理解）
Systemverilog 里的OOP------多态-----虚方法的理解