Vue-虚拟DOM
一、模板转换成视图的过程
- Vue.js通过编译将template 模板转换成渲染函数(h) ，执行渲染函数就可以得到一个虚拟节点树。
- 在对 Model 进行操作的时候，会触发对应 Dep 中的 Watcher 对象。Watcher 对象会调用对应的 update 来修改视图。这个过程主要是将新旧虚拟节点进行差异对比，然后根据对比结果进行DOM操作来更新视图。
二、Virtual DOM
1.定义
Virtual DOM 其实就是一棵以 VNode 节点作为基础的树，用对象属性来描述节点，实际上它只是一层对真实 DOM 的抽象。最终可以通过一系列操作使这棵树映射到真实环境上。
简单来说，可以把Virtual DOM 理解为一个简单的JS对象，其中几个比较重要的属性：
- tag 属性即这个vnode的标签属性
- data 属性包含了最后渲染成真实dom节点后，节点上的class,attribute,style以及绑定的事件
- children 属性是vnode的子节点
- text 属性是文本属性
- elm 属性为这个vnode对应的真实dom节点
- key 属性是vnode的标记，在diff过程中可以提高diff的效率，后文有讲解
对于虚拟DOM，咱们来看一个简单的实例，就是下图所示的这个，详细的阐述了模板 → 渲染函数 → 虚拟DOM树 → 真实DOM的一个过程
2.作用
虚拟DOM的最终目标是将虚拟节点渲染到视图上。但是如果直接使用虚拟节点覆盖旧节点的话，会有很多不必要的DOM操作。例如，一个ul标签下很多个li标签，其中只有一个li有变化，这种情况下如果使用新的ul去替代旧的ul,因为这些不必要的DOM操作而造成了性能上的浪费。
为了避免不必要的DOM操作，虚拟DOM在虚拟节点映射到视图的过程中，将虚拟节点与上一次渲染视图所使用的旧虚拟节点（oldVnode）做对比，找出真正需要更新的节点来进行DOM操作，从而避免操作其他无需改动的DOM。
其实虚拟DOM在Vue.js主要做了两件事：
**提供与真实DOM节点所对应的虚拟节点vnode,
将虚拟节点vnode和旧虚拟节点oldVnode进行对比，然后更新视图**
3.优势：
- 具备跨平台的优势: 由于 Virtual DOM 是以 JavaScript 对象为基础而不依赖真实平台环境，所以使它具有了跨平台的能力，比如说浏览器平台、Weex、Node 等。
- 操作 DOM 慢，js运行效率高我们可以将DOM对比操作放在JS层，提高效率: 因为DOM操作的执行速度远不如Javascript的运算速度快，因此，把大量的DOM操作搬运到Javascript中，运用patching算法来计算出真正需要更新的节点，最大限度地减少DOM操作，从而显著提高性能。
- 提升渲染性能: Virtual DOM的优势不在于单次的操作，而是在大量、频繁的数据更新下，能够对视图进行合理、高效的更新。
三、diff算法
Vue的diff算法是基于snabbdom改造过来的，仅在同级的vnode间做diff，递归地进行同级vnode的diff，最终实现整个DOM树的更新。因为跨层级的操作是非常少的，忽略不计，这样时间复杂度就从O(n3)变成O(n)。
diff 算法包括几个步骤：
- 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
- 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
- 把所记录的差异应用到所构建的真正的DOM树上，视图就更新了
四、实现代码
1. template 模板转换成渲染函数(h)
const root = document.getElementById('root');
const oldVnode = h('ul', { id: 'container' },
h('li', { style: { backgroundColor: '#110000' }, key: 'A' }, 'A'),
h('li', { style: { backgroundColor: '#440000' }, key: 'B' }, 'B'),
h('li', { style: { backgroundColor: '#770000' }, key: 'C' }, 'C'),
);
const newVnode = h('ul', { id: 'newContainer' },
h('li', { style: { backgroundColor: '#440000' }, key: 'B' }, 'B1'),
h('li', { style: { backgroundColor: '#110000' }, key: 'A' }, 'A1'),
h('li', { style: { backgroundColor: '#AA0000' }, key: 'C' }, 'C1'),
// h('li', { style: { backgroundColor: '#AA0000' }, key: 'E' }, 'E1'),
);
mount(oldVnode, root);
setTimeout(() => {
patch(oldVnode, newVnode);
}, 1000)
2. 通过渲染函数转化为 虚拟DOM树
function h(type, props, ...children) {
let key, newProps = {};
if (props) {
if (props.key) {
key = props.key;
delete props.key;
}
for (let item in props) {
if (props.hasOwnProperty(item)) {
newProps[item] = props[item];
}
}
}
return vnode(type, key, props, children.map(child => {
// 处理文字节点
if (typeof child == 'string' || typeof child == 'number') {
return vnode(undefined, undefined, undefined, undefined, child);
}
return child;
}))
}
// 生成vnode节点
function vnode(type, key, props = {}, children, text, domElement) {
return {
type, key, props, children, text, domElement
}
}
3.渲染节点
1.把虚拟DOM节点封装成一个真实DOM节点
function createDOMElementFromVnode(vnode) {
let type = vnode.type;
let children = vnode.children;
if (type) {
// 普通节点 eg:div,span
vnode.domElement = document.createElement(vnode.type);
updateProperties(vnode);
if (Array.isArray(children)) {
children.map(child => {
return vnode.domElement.appendChild(createDOMElementFromVnode(child))
})
}
} else {
// 文本节点
vnode.domElement = document.createTextNode(vnode.text);
}
return vnode.domElement;
}
2.更新属性
function updateProperties(vnode, oldProps = {}) {
let newProps = vnode.props;
let domElement = vnode.domElement;
let oldStyle = oldProps.style || {};
let newStyle = newProps.style || {};
// 遍历老属性(样式和属性)，查看是否新属性中存在
for (let item in oldProps) {
if (!newProps[item]) {
delete domElement[item];
}
}
for (let item in oldStyle) {
if (!newStyle[item]) {
domElement.style[item] = "";
}
}
// 遍历新属性 样式单独赋值
for (let item in newProps) {
if (item == 'style') {
let styleObj = newProps[item];
for (let styleItem in styleObj) {
domElement.style[styleItem] = styleObj[styleItem];
}
} else {
domElement[item] = newProps[item];
}
}
}
3.渲染节点
function mount(vnode, root) {
root.appendChild(createDOMElementFromVnode(vnode));
}
4.patch更新
1.新老节点的更新
// 新老节点的更新
function patch(oldVnode, newVnode){
// 节点不同 直接替换
if(oldVnode.type != newVnode.type){
return oldVnode.domElement.parentNode.replaceChild(createDOMElementFromVnode(newVnode),oldVnode.domElement);
}
//如果新节点是文本节点，那么直接修改文本内容
if(newVnode.text){
return oldVnode.domElement.textContent = newVnode.text;
}
let domElement = newVnode.domElement = oldVnode.domElement;
updateProperties(newVnode, oldVnode.props);
let oldChildren = oldVnode.children;
let newChildren = newVnode.children;
if(oldChildren.length > 0 && newChildren.length>0){
// 新老节点都存在
updateChildren(domElement,oldChildren,newChildren);
}else if(oldChildren.length > 0 ){
// 老节点存在子节点 ，新的没有
oldVnode.domElement.innerHTML = '';
}else if(newChildren.length>0){
// 老节点不存在子节点 ，新的有
for(let i = 0;i< newChildren.length;i++){
oldVnode.domElement.appendChild(createDOMElementFromVnode(newChildren[i]));
}
}
}
2.新老节点都存在，比较更新
// 新老节点都存在，比较更新，主要是列表
function updateChildren(parentDOMElement,oldChildren,newChildren){
let oldStartIndex = 0;
let oldStartNode = oldChildren[0];
let oldEndIndex = oldChildren.length-1;
let oldEndNode = oldChildren[oldEndIndex];
let newStartIndex = 0;
let newStartNode = newChildren[0];
let newEndIndex = newChildren.length-1;
let newEndNode = newChildren[newEndIndex];
let oldKeyToIndexMap = createKeyToIndexMap(oldVnode.children);
while(oldStartIndex <= oldEndIndex && newStartIndex <= newEndIndex){
if(!oldStartNode){
// 如果此节点不存在，直接下移
oldStartNode = oldChildren[++oldStartIndex];
}else if(!oldEndNode){
oldEndNode = oldChildren[--oldEndIndex];
}else if(isSameVnode(oldStartNode,newStartNode)){
// 旧头节点 = 新头节点
patch(oldStartNode,newStartNode);
oldStartNode = oldChildren[++oldStartIndex];
newStartNode = newChildren[++newStartIndex];
}else if(isSameVnode(oldEndNode,newEndNode)){
// 旧尾节点 = 新尾节点
patch(oldEndNode,newEndNode);
oldEndNode = oldChildren[--oldEndIndex];
newEndNode = newChildren[--newEndIndex];
}else if(isSameVnode(oldStartNode,newEndNode)){
// 旧头节点 = 新尾节点
patch(oldStartNode,newEndNode);
parentDOMElement.insertBefore(oldStartNode.domElement,oldEndNode.domElement.nextSibling);
oldStartNode = oldChildren[++oldStartIndex];
newEndNode = newChildren[--newEndIndex];
}else if(isSameVnode(oldEndNode,newStartNode)){
// 旧尾节点 = 新头节点
patch(oldEndNode,newStartNode);
parentDOMElement.insertBefore(oldEndNode.domElement,oldStartNode.domElement);
oldEndNode = oldChildren[--oldEndIndex];
newStartNode = newChildren[++newStartIndex];
}else{
let oldIndexByKey = oldKeyToIndexMap[newStartNode.key];
if(oldIndexByKey == null){
// 新元素直接创建
parentDOMElement.insertBefore(createDOMElementFromVnode(newStartNode),oldStartNode.domElement);
}else{
let oldVnodeToMove = oldChildren[oldIndexByKey];
// console.log(oldKeyToIndexMap,oldIndexByKey,oldVnodeToMove, newStartNode);
if(oldVnodeToMove.type === newStartNode.type){
patch(oldVnodeToMove,newStartNode);
oldChildren[oldIndexByKey] = undefined;
oldKeyToIndexMap = createKeyToIndexMap(oldVnode.children); //防止key相同
parentDOMElement.insertBefore(oldVnodeToMove.domElement,oldStartNode.domElement);
}else{
// key相同,type不同，重建
parentDOMElement.insertBefore(createDOMElementFromVnode(newStartNode),oldStartNode.domElement);
}
}
newStartNode = newChildren[++newStartIndex];
}
}
// 处理剩余的新节点
if(oldStartIndex > oldEndIndex){
let beforeDOMElement = newChildren[newStartIndex+1] ? newChildren[newStartIndex+1].domElement:null;
for(let i = newStartIndex; i<= newEndIndex;i++){
parentDOMElement.insertBefore(createDOMElementFromVnode(newChildren[i]),beforeDOMElement);
}
}
// 删除剩余的旧节点
if(newStartIndex > newEndIndex){
for(let i = oldStartIndex; i<= oldEndIndex;i++){
parentDOMElement.removeChild(oldChildren[i].domElement)
}
}
}
// 获取key对应的位置index
function createKeyToIndexMap(children) {
let map = {};
for (let i = 0; i < children.length; i++) {
if (children[i] && children[i].key) {
map[children[i].key] = i;
}
}
return map;
}
//是否是相同的节点 类型相同并且key相同 key可能为null
function isSameVnode(oldVnode, newVnode) {
return oldVnode.key === newVnode.key && oldVnode.type === newVnode.type;
}
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