以 Join 的方式来思考D3.js

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原文链接: 来自 D3作者 Mike Bostock https://bost.ocks.org/mike/join/

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打个比方, 你想用D3画一个 散点图 , 用每一个svg的circle元素来可视化你的数据. 你会惊讶的发现: D3居然没有直接创建多个DOM元素的方法! 怎么回事?

当然, D3有 append 方法, 你可以用来创建单个元素. 比如:

svg.append("circle")
    .attr("cx", d.x)
    .attr("cy", d.y)
    .attr("r", 2.5);

但这只是一个圆, 如果你想要创建很多个圆(每一个圆代表一个数据点). 你可能会想到用一个for循环来实现 ? 这是非常直观的想法, 这个想法并没有什么错, 但是在这之前不妨看看D3中是如何实现创建多个元素的:

svg.selectAll("circle")
  .data(data)
  .enter().append("circle")
    .attr("cx", function(d) { return d.x; })
    .attr("cy", function(d) { return d.y; })
    .attr("r", 2.5);

上面这段代码完美的实现了你想要的效果: 为每一个数据点创建了一个 circle, 用数据点的 x 和 y 属性作为circle的坐标. 但这段代码里面的 selectAll("circle") 是什么意思? 我们为什么要 select 我们知道当前并不存在的 circle, 还用这个方法的返回值去创建新的元素?

这段代码的思想是: 不要告诉D3如何去做, 而是告诉D3你想要的效果. 你想要circle元素和数据一一对应, 那么你就不应该告诉D3去创建circle元素, 而是告诉D3: .selectAll("circle") 得到的circle集合应该和 .data(data) 一一对应. 这个思想就叫做 Join.

Join 模型

从上图中可以看到:

数据集合 和 DOM元素集合 相交产生了中间的 update 集合
没有DOM元素与之对应的Data产生了左边的 enter 集合 (也就是缺失DOM元素)
同样的, 所有没有数据与之对应的DOM元素产生了右边的 exit 集合 (也就意味着这些DOM元素将被移除)

现在我们可以再来看看上面那段使用 enter-append 模型的代码了:

首先, svg.selectAll("circle") 返回的是一个空的集合, 因为当前 svg 容器还是空的. 这里的 svg 是所有后续创建的 circle元素的父节点.
svg.selectAll("circle") 返回的集合接下来和 data 进行 Join 操作, 得到的就是我们上面提到的三个集合: update 集合 , enter 集合 , exit 集合. 因为初始时 Elements集合(也就是circle集合)是空的, 所以 update 和 exit 集合为空, 而 enter 集合会自动为每一个新的data元素生成一个占位符.
默认 .data(data) 返回的是 update 集合, 因为 update 集合为空, 所以我们不对其进行操作, 这里我们调用 .enter() 得到 enter 集合.
接下来, 对于 enter 集合中的每一个元素, 我们使用 selection.append('circle') (值得注意的是, 对集合的操作会被应用到集合中的每一个元素上去). 这样就为每一个数据点创建了一个 circle (这些circle都在他们的父节点 svg 中)

用 Join 的方式来思考意味着, 我们要做的事情仅仅是声明 DOM集合(比如这里的 circle 集合) 和数据集合之间的关系, 并且通过处理三个不同状态的集合 enter, update , exit 来描述这种关系.

你也许会问, 为什么要用这种方式来进行我的数据可视化工作呢? 好处在哪? 为什么我不直接用for循环创建所有我想要的元素? 答案是这个思想确实是非常有好处的, 它的优美之处在于它的概括性. 现在我们的代码还只是处理了 enter 的部分, 这部分对于展示静态的数据已经足够了, 但如果你想进行动态的数据展示, 这种 Join 的方式将大大简化你的工作, 你只需要对 update 和 exit 进行很少的操作就能得到你想要的效果. 这也意味着你可以轻松的展示实时数据, 能够为用户添加动态的交互, 能平滑的切换不同的展示数据集.

下面这段代码展示了对于 exit 和 update 集合的处理:

var circle = svg.selectAll("circle")
  .data(data);

circle.exit().remove();

circle.enter().append("circle")
    .attr("r", 2.5)
  .merge(circle)
    .attr("cx", function(d) { return d.x; })
    .attr("cy", function(d) { return d.y; });

无论什么时候上面的这段代码被执行, 它都将重新计算 Join 并且维护好 DOM元素集合和数据集合之间的对应关系. 如果你的新数据集比之前老的数据集要小, 多余的DOM元素就会进入 exit 集合, 然后被 remove掉. 如果新的数据集比老的大, 那么新的数据就将进入 enter 集合, 并创建出新的DOM元素. 如果新的数据集和老的数目相同, 那么只有 update 集合会被更新坐标.

使用 Join 的思想能让我们的代码更加直观. 你只需要处理好这三种状态的集合, 而不需要 if 和 for 来进行复杂的逻辑判断. 你只需要描述好你的数据集合和DOM集合想要有怎样的对应关系.

Join 还让你可以对不同状态的DOM元素进行不同的操作. 比如, 你可以只对 enter 集合进行操作, 这样就不会每次都对所有的 DOM元素进行更新, 这能显著的提升你的数据可视化作品的渲染效率.
同样的, 你也可以给指定集合的元素添加动画效果, 比如给 enter 的元素添加放大进入的效果:

circle.enter().append("circle")
    .attr("r", 0)
  .transition()
    .attr("r", 2.5);

或者给 exit 的集合添加缩小隐藏的效果:

circle.exit().transition()
    .attr("r", 0)
    .remove();

译者注:

这里有一个非常好的实践 Join 思想的例子(同样来自D3作者), 不妨看看:

Mike Bostock 的实现

join example

这里是我对这个例子的实现(也包括一些其他的案例):

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