带着这几个问题去学习
- 什么是虚拟DOM？
- 为什么要使用虚拟DOM？
- 它的原理是什么？
- 在VUE框架中它是如何实现的？
一.什么是虚拟DOM
简单点理解： 虚拟DOM就是js对象，该js对象模拟真实DOM的结构，有tag，props,chidren等属性分别保存了节点的名称，属性，子节点等。
二.为什么要使用虚拟DOM？ 它有什么优点？ 解决什么问题？
2.1 真实DOM
真实DOM的渲染过程：构建DOM树 -> 构建CSSOM样式表 -> 构建渲染树 -> 布局 -> 绘制
注意点
-
构建DOM树，构建CSSOM样式表，构建渲染树并不是一步步进行的，而是同时进行的
-
构建CSSOM的时候，css样式嵌套越多，解析越慢。
-
JS 操作真实 DOM 的代价？ js操作真实DOM时，浏览器会从构建DOM树开始重头到尾，重新渲染一遍，如果一次操作中有十次的DOM操作，浏览器则需要执行十次相同的流程，显而易见，这对性能的消耗的非常巨大和浪费的，大量的操作真实DOM会导致页面卡顿。
2.2 为什么要使用虚拟DOM？
虚拟 DOM 就是为了解决浏览器性能问题而被设计出来的，前面所说的大量操作真实DOM会消耗浏览器的性能，是因为每次的DOM变化都会重新渲染页面，而虚拟DOM不会立即操作DOM，而是通过diff算法，把这些变化，保存到一个js对象中，最终将这个js对象，一次性attch 到 DOM 树上,再进行后续操作，避免大量无谓的计算量。即：把页面的更新全部保存到js对象中，等更新完成再一次性渲染成真实的DOM，最终交给浏览器绘制
三. 虚拟DOM的实现思路
3.1 创建虚拟DOM
通过Element函数，用js对象来模拟DOM树
假如真实DOM的节点为：
<div id="virtual-dom">
<p>Virtual DOM</p>
<ul id="list">
<li class="item">Item 1</li>
<li class="item">Item 2</li>
<li class="item">Item 3</li>
</ul>
<div>Hello World</div>
</div>
使用js对象的属性来表示节点的，类型，属性，子节点
/**
* Element virdual-dom 对象定义
* @param {String} tagName - dom 元素名称
* @param {Object} props - dom 属性
* @param {Array<Element|String>} - 子节点
*/
function Element(tagName, props, children) {
this.tagName = tagName
this.props = props
this.children = children
// dom 元素的 key 值，用作唯一标识符
if(props.key){
this.key = props.key
}
var count = 0
children.forEach(function (child, i) {
if (child instanceof Element) {
count += child.count
} else {
children[i] = '' + child
}
count++
})
// 子元素个数
this.count = count
}
function createElement(tagName, props, children){
return new Element(tagName, props, children);
}
module.exports = createElement;
使用
var el = require("./element.js");
var ul = el('div',{id:'virtual-dom'},[ el('p',{},['Virtual DOM']),
el('ul', { id: 'list' }, [ el('li', { class: 'item' }, ['Item 1']),
el('li', { class: 'item' }, ['Item 2']),
el('li', { class: 'item' }, ['Item 3'])
]),
el('div',{},['Hello World'])
])
3.2 将虚拟DOM渲染为真实的DOM
通过 render 函数把虚拟DOM转为真实DOM
/**
* render 将virdual-dom 对象渲染为实际 DOM 元素
*/
Element.prototype.render = function () {
var el = document.createElement(this.tagName)
var props = this.props
// 设置节点的DOM属性
for (var propName in props) {
var propValue = props[propName]
el.setAttribute(propName, propValue)
}
var children = this.children || []
children.forEach(function (child) {
var childEl = (child instanceof Element)
? child.render() // 如果子节点也是虚拟DOM，递归构建DOM节点
: document.createTextNode(child) // 如果字符串，只构建文本节点
el.appendChild(childEl)
})
return el
}
我们将构建好的 DOM 结构添加到页面 body 上面，如下：
ulRoot = ul.render();
document.body.appendChild(ulRoot);
3.3 更新真实DOM
基本过程： 深度遍历俩个虚拟树，用diff算法比较俩个树，并记录差异
diff算法
如果要完全的比较上面俩颗虚拟树的差异，那么diff算法的时间复杂度为O(n^3)，但是前端一般不会跨层级的操作dom,所以只会和同层级的比较，时间复杂度就为O(n)
（1）深度优先遍历俩颗虚拟树，记录差异
// diff 函数，对比两棵树
function diff(oldTree, newTree) {
var index = 0 // 当前节点的标志
var patches = {} // 用来记录每个节点差异的对象
dfsWalk(oldTree, newTree, index, patches)
return patches
}
// 对两棵树进行深度优先遍历
function dfsWalk(oldNode, newNode, index, patches) {
var currentPatch = []
if (typeof (oldNode) === "string" && typeof (newNode) === "string") {
// 文本内容改变
if (newNode !== oldNode) {
currentPatch.push({ type: patch.TEXT, content: newNode })
}
} else if (newNode!=null && oldNode.tagName === newNode.tagName && oldNode.key === newNode.key) {
// 节点相同，比较属性
var propsPatches = diffProps(oldNode, newNode)
if (propsPatches) {
currentPatch.push({ type: patch.PROPS, props: propsPatches })
}
// 比较子节点，如果子节点有'ignore'属性，则不需要比较
if (!isIgnoreChildren(newNode)) {
diffChildren(
oldNode.children,
newNode.children,
index,
patches,
currentPatch
)
}
} else if(newNode !== null){
// 新节点和旧节点不同，用 replace 替换
currentPatch.push({ type: patch.REPLACE, node: newNode })
}
if (currentPatch.length) {
patches[index] = currentPatch
}
}
遍历过程中，每遍历到一个节点就把它和旧节点相比较，如果有差异的话，就记录差异类型，记录到一个对象里。从以上可以得出，patches[1] 表示 p ，patches[3] 表示 ul ，以此类推。
上面代码的差异类型：
var REPLACE = 0 // 替换原先的节点
var REORDER = 1 // 重新排序
var PROPS = 2 // 修改了节点的属性
var TEXT = 3 // 文本内容改变
（2）将记录的差异对象，应用到真实的DOM上
通过patch方法深度优先遍历真实的DOM树，遍历的时候，根据上面返回的差异对象patches,找出当前遍历节点的差异变化
function patch (node, patches) {
var walker = {index: 0}
dfsWalk(node, walker, patches)
}
function dfsWalk (node, walker, patches) {
// 从patches拿出当前节点的差异
var currentPatches = patches[walker.index]
var len = node.childNodes
? node.childNodes.length
: 0
// 深度遍历子节点
for (var i = 0; i < len; i++) {
var child = node.childNodes[i]
walker.index++
dfsWalk(child, walker, patches)
}
// 如果当前节点存在变化，对当前节点进行DOM操作
if (currentPatches) {
applyPatches(node, currentPatches)
}
}
通过applyPatches对原有 DOM 树进行 DOM 操作
function applyPatches (node, currentPatches) {
currentPatches.forEach(currentPatch => {
switch (currentPatch.type) {
case REPLACE:
var newNode = (typeof currentPatch.node === 'string')
? document.createTextNode(currentPatch.node)
: currentPatch.node.render()
node.parentNode.replaceChild(newNode, node)
break
case REORDER:
reorderChildren(node, currentPatch.moves)
break
case PROPS:
setProps(node, currentPatch.props)
break
case TEXT:
node.textContent = currentPatch.content
break
default:
throw new Error('Unknown patch type ' + currentPatch.type)
}
})
}
四.在vue中虚拟DOM是如何实现的？
1.定义VNode
在vue.js中，虚拟dom是用VNode这个class去定义和初始化虚拟dom的属性和方法,改类定义在src/core/vdom/vnode.js 中
export default class VNode {
tag: string | void; // 节点名称
data: VNodeData | void; // 节点的属性和方法
children: ?Array<VNode>; // 子节点
text: string | void; // 属性是文本属性
elm: Node | void; // 对应的真实dom
ns: string | void;
context: Component | void; // rendered in this component's scope
key: string | number | void; //vnode的标记，在diff过程中可以提高diff的效率
componentOptions: VNodeComponentOptions | void;
componentInstance: Component | void; // component instance
parent: VNode | void; // component placeholder node
// strictly internal
raw: boolean; // contains raw HTML? (server only)
isStatic: boolean; // hoisted static node
isRootInsert: boolean; // necessary for enter transition check
isComment: boolean; // empty comment placeholder?
isCloned: boolean; // is a cloned node?
isOnce: boolean; // is a v-once node?
asyncFactory: Function | void; // async component factory function
asyncMeta: Object | void;
isAsyncPlaceholder: boolean;
ssrContext: Object | void;
fnContext: Component | void; // real context vm for functional nodes
fnOptions: ?ComponentOptions; // for SSR caching
devtoolsMeta: ?Object; // used to store functional render context for devtools
fnScopeId: ?string; // functional scope id support
constructor (
tag?: string,
data?: VNodeData,
children?: ?Array<VNode>,
text?: string,
elm?: Node,
context?: Component,
componentOptions?: VNodeComponentOptions,
asyncFactory?: Function
) {
this.tag = tag
this.data = data
this.children = children
this.text = text
this.elm = elm
this.ns = undefined
this.context = context
this.fnContext = undefined
this.fnOptions = undefined
this.fnScopeId = undefined
this.key = data && data.key
this.componentOptions = componentOptions
this.componentInstance = undefined
this.parent = undefined
this.raw = false
this.isStatic = false
this.isRootInsert = true
this.isComment = false
this.isCloned = false
this.isOnce = false
this.asyncFactory = asyncFactory
this.asyncMeta = undefined
this.isAsyncPlaceholder = false
}
}
2. 创建 VNode 过程
（1）初始化vue
我们在实例化vue实例的时候，即new Vue()时，实际上是执行定义在src/core/instance/index.js中的Vue 函数
function Vue (options) {
if (process.env.NODE_ENV !== 'production' &&
!(this instanceof Vue)
) {
warn('Vue is a constructor and should be called with the `new` keyword')
}
this._init(options)
}
Vue函数中调用了this._init方法,该方法在src/core/instance/init.js中定义
Vue.prototype._init = function (options?: Object) {
const vm: Component = this
// 省略一系列其它初始化的代码
if (vm.$options.el) {
console.log('vm.$options.el:',vm.$options.el);
vm.$mount(vm.$options.el)
}
}
（2） Vue 实例挂载
Vue中通过$mount实例方法去挂载dom，该方法定义在src/platforms/web/runtime/index.js
Vue.prototype.$mount = function (
el?: string | Element,
hydrating?: boolean
): Component {
el = el && inBrowser ? query(el) : undefined
return mountComponent(this, el, hydrating)
}
在$mount 方法中调用了mountComponent方法，该方法定义在src/core/instance/lifecycle.js中
export function mountComponent (
vm: Component,
el: ?Element,
hydrating?: boolean
): Component {
vm.$el = el
// 省略一系列其它代码
let updateComponent
/* istanbul ignore if */
if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && config.performance && mark) {
updateComponent = () => {
// 生成虚拟 vnode
const vnode = vm._render()
// 更新 DOM
vm._update(vnode, hydrating)
}
} else {
updateComponent = () => {
vm._update(vm._render(), hydrating)
}
}
// 实例化一个渲染Watcher，在它的回调函数中会调用 updateComponent 方法
new Watcher(vm, updateComponent, noop, {
before () {
if (vm._isMounted && !vm._isDestroyed) {
callHook(vm, 'beforeUpdate')
}
}
}, true /* isRenderWatcher */)
hydrating = false
return vm
}
（3）创建VNode，更新DOM
上面的代码中，mountComponent中先实例一个Watcher，并把定义updateComponent方法作为回调函数，updateComponent中调用了 _render()方法来生成虚拟dom,该方法定义在src/core/instance/render.js，最后再通过_update方法去更新dom。
Vue.prototype._render = function (): VNode {
const vm: Component = this
const { render, _parentVnode } = vm.$options
let vnode
try {
// 省略一系列代码
currentRenderingInstance = vm
// 调用 createElement 方法来返回 vnode
vnode = render.call(vm._renderProxy, vm.$createElement)
} catch (e) {
handleError(e, vm, `render`){}
}
// set parent
vnode.parent = _parentVnode
console.log("vnode...:",vnode);
return vnode
}
具体的生成VNode在$createElement方法中，该方法定义在src/core/vdom/create-elemenet.js方法中
export function _createElement (
context: Component,
tag?: string | Class<Component> | Function | Object,
data?: VNodeData,
children?: any,
normalizationType?: number
): VNode | Array<VNode> {
// 省略一系列非主线代码
if (normalizationType === ALWAYS_NORMALIZE) {
// 场景是 render 函数不是编译生成的
children = normalizeChildren(children)
} else if (normalizationType === SIMPLE_NORMALIZE) {
// 场景是 render 函数是编译生成的
children = simpleNormalizeChildren(children)
}
let vnode, ns
if (typeof tag === 'string') {
let Ctor
ns = (context.$vnode && context.$vnode.ns) || config.getTagNamespace(tag)
if (config.isReservedTag(tag)) {
// 创建虚拟 vnode
vnode = new VNode(
config.parsePlatformTagName(tag), data, children,
undefined, undefined, context
)
} else if ((!data || !data.pre) && isDef(Ctor = resolveAsset(context.$options, 'components', tag))) {
// component
vnode = createComponent(Ctor, data, context, children, tag)
} else {
vnode = new VNode(
tag, data, children,
undefined, undefined, context
)
}
} else {
vnode = createComponent(tag, data, context, children)
}
if (Array.isArray(vnode)) {
return vnode
} else if (isDef(vnode)) {
if (isDef(ns)) applyNS(vnode, ns)
if (isDef(data)) registerDeepBindings(data)
return vnode
} else {
return createEmptyVNode()
}
}
3. 如何更新VNode
通过调用vm._update方法来完成视图的更新工作，该方法定义在src/core/instance/lifecycle.js中
Vue.prototype._update = function (vnode: VNode, hydrating?: boolean) {
const vm: Component = this
const prevEl = vm.$el
const prevVnode = vm._vnode
const restoreActiveInstance = setActiveInstance(vm)
vm._vnode = vnode
if (!prevVnode) {
// 第一个参数为真实的node节点，则为初始化
vm.$el = vm.__patch__(vm.$el, vnode, hydrating, false /* removeOnly */)
} else {
// 如果需要diff的prevVnode存在，那么对prevVnode和vnode进行diff
vm.$el = vm.__patch__(prevVnode, vnode)
}
restoreActiveInstance()
// update __vue__ reference
if (prevEl) {
prevEl.__vue__ = null
}
if (vm.$el) {
vm.$el.__vue__ = vm
}
// if parent is an HOC, update its $el as well
if (vm.$vnode && vm.$parent && vm.$vnode === vm.$parent._vnode) {
vm.$parent.$el = vm.$el
}
}
在vm._update方法中关键是通过vm.__patch__ 核心方法来生成新的真实 dom 节点并完成视图的更新工作。这也是vue虚拟dom中最核心的方法，该方法定义在src/core/vdom/patch.js中
function patch (oldVnode, vnode, hydrating, removeOnly) {
......
if (isUndef(oldVnode)) {
// 当oldVnode不存在时，创建新的节点
isInitialPatch = true
createElm(vnode, insertedVnodeQueue)
} else {
// 对oldVnode和vnode进行diff，并对oldVnode打patch
const isRealElement = isDef(oldVnode.nodeType)
if (!isRealElement && sameVnode(oldVnode, vnode)) {
// patch existing root node
patchVnode(oldVnode, vnode, insertedVnodeQueue, null, null, removeOnly)
}
......
}
}
diff 过程中主要是通过调用 patchVnode 方法进行的:
function patchVnode (oldVnode, vnode, insertedVnodeQueue, ownerArray, index, removeOnly) {
......
const elm = vnode.elm = oldVnode.elm
const oldCh = oldVnode.children
const ch = vnode.children
// 如果vnode没有文本节点
if (isUndef(vnode.text)) {
// 如果oldVnode的children属性存在且vnode的children属性也存在
if (isDef(oldCh) && isDef(ch)) {
// updateChildren，对子节点进行diff
if (oldCh !== ch) updateChildren(elm, oldCh, ch, insertedVnodeQueue, removeOnly)
} else if (isDef(ch)) {
if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
checkDuplicateKeys(ch)
}
// 如果oldVnode的text存在，那么首先清空text的内容,然后将vnode的children添加进去
if (isDef(oldVnode.text)) nodeOps.setTextContent(elm, '')
addVnodes(elm, null, ch, 0, ch.length - 1, insertedVnodeQueue)
} else if (isDef(oldCh)) {
// 删除elm下的oldchildren
removeVnodes(elm, oldCh, 0, oldCh.length - 1)
} else if (isDef(oldVnode.text)) {
// oldVnode有子节点，而vnode没有，那么就清空这个节点
nodeOps.setTextContent(elm, '')
}
} else if (oldVnode.text !== vnode.text) {
// 如果oldVnode和vnode文本属性不同，那么直接更新真是dom节点的文本元素
nodeOps.setTextContent(elm, vnode.text)
}
......
}
该方法里面的updateChildren方法则用来对子节点进行diff ,这也是这个diff算法中最关键方法（没看明白...）
function updateChildren (parentElm, oldCh, newCh, insertedVnodeQueue, removeOnly) {
// 为oldCh和newCh分别建立索引，为之后遍历的依据
let oldStartIdx = 0
let newStartIdx = 0
let oldEndIdx = oldCh.length - 1
let oldStartVnode = oldCh[0]
let oldEndVnode = oldCh[oldEndIdx]
let newEndIdx = newCh.length - 1
let newStartVnode = newCh[0]
let newEndVnode = newCh[newEndIdx]
let oldKeyToIdx, idxInOld, vnodeToMove, refElm
// 直到oldCh或者newCh被遍历完后跳出循环
while (oldStartIdx <= oldEndIdx && newStartIdx <= newEndIdx) {
if (isUndef(oldStartVnode)) {
oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx] // Vnode has been moved left
} else if (isUndef(oldEndVnode)) {
oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx]
} else if (sameVnode(oldStartVnode, newStartVnode)) {
patchVnode(oldStartVnode, newStartVnode, insertedVnodeQueue, newCh, newStartIdx)
oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx]
newStartVnode = newCh[++newStartIdx]
} else if (sameVnode(oldEndVnode, newEndVnode)) {
patchVnode(oldEndVnode, newEndVnode, insertedVnodeQueue, newCh, newEndIdx)
oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx]
newEndVnode = newCh[--newEndIdx]
} else if (sameVnode(oldStartVnode, newEndVnode)) { // Vnode moved right
patchVnode(oldStartVnode, newEndVnode, insertedVnodeQueue, newCh, newEndIdx)
canMove && nodeOps.insertBefore(parentElm, oldStartVnode.elm, nodeOps.nextSibling(oldEndVnode.elm))
oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx]
newEndVnode = newCh[--newEndIdx]
} else if (sameVnode(oldEndVnode, newStartVnode)) { // Vnode moved left
patchVnode(oldEndVnode, newStartVnode, insertedVnodeQueue, newCh, newStartIdx)
canMove && nodeOps.insertBefore(parentElm, oldEndVnode.elm, oldStartVnode.elm)
oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx]
newStartVnode = newCh[++newStartIdx]
} else {
if (isUndef(oldKeyToIdx)) oldKeyToIdx = createKeyToOldIdx(oldCh, oldStartIdx, oldEndIdx)
idxInOld = isDef(newStartVnode.key)
? oldKeyToIdx[newStartVnode.key]
: findIdxInOld(newStartVnode, oldCh, oldStartIdx, oldEndIdx)
if (isUndef(idxInOld)) { // New element
createElm(newStartVnode, insertedVnodeQueue, parentElm, oldStartVnode.elm, false, newCh, newStartIdx)
} else {
vnodeToMove = oldCh[idxInOld]
if (sameVnode(vnodeToMove, newStartVnode)) {
patchVnode(vnodeToMove, newStartVnode, insertedVnodeQueue, newCh, newStartIdx)
oldCh[idxInOld] = undefined
canMove && nodeOps.insertBefore(parentElm, vnodeToMove.elm, oldStartVnode.elm)
} else {
// same key but different element. treat as new element
createElm(newStartVnode, insertedVnodeQueue, parentElm, oldStartVnode.elm, false, newCh, newStartIdx)
}
}
newStartVnode = newCh[++newStartIdx]
}
}
if (oldStartIdx > oldEndIdx) {
refElm = isUndef(newCh[newEndIdx + 1]) ? null : newCh[newEndIdx + 1].elm
addVnodes(parentElm, refElm, newCh, newStartIdx, newEndIdx, insertedVnodeQueue)
} else if (newStartIdx > newEndIdx) {
removeVnodes(parentElm, oldCh, oldStartIdx, oldEndIdx)
}
}
patchVnode ，和updateChildren方法中根据diff算法，通过nodeOps方法来对真实DOM进行操作，该方法定义在 src/platforms/web/runtime/node-ops.js中
export function createElementNS (namespace: string, tagName: string): Element {
return document.createElementNS(namespaceMap[namespace], tagName)
}
export function createTextNode (text: string): Text {
return document.createTextNode(text)
}
export function createComment (text: string): Comment {
return document.createComment(text)
}
export function insertBefore (parentNode: Node, newNode: Node, referenceNode: Node) {
parentNode.insertBefore(newNode, referenceNode)
}
export function removeChild (node: Node, child: Node) {
node.removeChild(child)
}
总结一下vue的虚拟dom
vue虚拟dom的过程： init初始化vue实例，$mount挂载实例，render，createElement创建VNode,vm._update -> vm.__patch__ -> patchVnode -> updateChildren -> nodeOps来比较虚拟dom,更新真实dom,更新视图。
说实话，虚拟dom的原理还是挺好理解的，而vue的虚拟dom还是很复杂的，特别是diff算法，看的云里雾里的，就是不会...
最后感谢
学习于大佬的 juejin.cn/post/684490…
