快捷導(dǎo)航

深入聊一聊虛擬DOM與diff算法

更新時(shí)間：2022年04月19日 10:43:51 作者：豆豆打丑小鴨

為什么vue等的這些mvvm框架比傳統(tǒng)的操作dom渲染頁(yè)面要快,下面這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于虛擬DOM與diff算法的相關(guān)資料,文中通過(guò)實(shí)例代碼介紹的非常詳細(xì),需要的朋友可以參考下

虛擬DOM與diff算法

在vue、react等技術(shù)出現(xiàn)之前，每次修改DOM都需要通過(guò)遍歷查詢DOM樹(shù)的方式，找到需要更新的DOM，然后修改樣式或結(jié)構(gòu)，資源損耗十分嚴(yán)重。而對(duì)于虛擬DOM來(lái)說(shuō)，每次DOM的更改就變成了JS對(duì)象的屬性的更改，能方便的查找JS對(duì)象的屬性變化，要比查詢DOM樹(shù)的性能開(kāi)銷(xiāo)小，所以能夠改善瀏覽器的性能問(wèn)題。

對(duì)于vue，從vue2就開(kāi)始支持虛擬DOM。

diff算法：簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是找出兩個(gè)對(duì)象的差異，只對(duì)有差異的一小塊DOM進(jìn)行更新，而不是整個(gè)DOM，從而達(dá)到最小量更新的效果

虛擬DOM：內(nèi)部會(huì)把代碼段解析成一個(gè)對(duì)象（真實(shí)DOM是通過(guò)模板編譯變成虛擬DOM的）

用JS對(duì)象描述DOM的層次結(jié)構(gòu)，DOM中的一切屬性都在虛擬DOM中有對(duì)應(yīng)的屬性

snabbdom環(huán)境搭建

是虛擬DOM庫(kù)，diff算法的鼻祖，vue源碼借鑒了snabbdom

官方git:https://github.com/snabbdom/snabbdom

git上的snabbdom源碼是用TypeScript寫(xiě)的，如果要直接使用編譯出來(lái)的Javascript版的snabbdom庫(kù)，可以從npm上下載npm i -D snabbdom

snabbdom庫(kù)是DOM庫(kù)，不能在node js環(huán)境運(yùn)行，需要搭建webpack和webpack-dev-server開(kāi)發(fā)環(huán)境。需要注意的是必須安裝webpack@5。

npm i -D webpack@5 webpack-cli@3 webpack-dev-server@3

配置webpack.config.js文件，參考官網(wǎng)進(jìn)行配置：https://webpack.docschina.org/

const path = require('path');

module.exports = {
    // 入口
    entry: './src/index.js',

    // 出口
    output: {
        // 虛擬打包路徑，文件夾不會(huì)真正生成，而是在8080端口虛擬生成
        publicPath: 'xuni',
        // 打包出來(lái)的文件名
        filename: "bundle.js",
    },
    // 配置webpack-dev-server
    devServer: {
        // 端口號(hào)
        port: 8082,
        // 靜態(tài)根目錄
        contentBase: 'www',
    },
}

將項(xiàng)目根目錄下的package.json文件中修改script的配置，就可以通過(guò)npm run dev啟動(dòng)項(xiàng)目

配置完之后將官網(wǎng)的Example進(jìn)行測(cè)試，由于示例要獲取id=container的節(jié)點(diǎn)，所以我們需要提前準(zhǔn)備一個(gè)id為container的div。

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Title</title>
</head>
<body>
    <div id="container"></div>
    <script src="/xuni/bundle.js"></script>
</body>
</html>

需要注意的點(diǎn)

頁(yè)面出現(xiàn)如下?tīng)顟B(tài)即表示配置完成

虛擬DOM和h函數(shù)

diff是發(fā)生在虛擬DOM上的

新虛擬DOM和老虛擬DOM進(jìn)行diff(精細(xì)化比較)，算出應(yīng)該如何最小量更新，最后反映到真正的DOM上。

h函數(shù)用來(lái)產(chǎn)生虛擬節(jié)點(diǎn)(vnode)

h('a',{ props: { href: 'https://www.baidu.com' } }, '百度');

會(huì)得到這樣的虛擬節(jié)點(diǎn)

{ "sel": "a", "data": { props: { href: 'https://www.baidu.com' } }, "text": "百度" }

它表示的真正的DOM節(jié)點(diǎn)

<a >百度</a>

如果需要讓虛擬節(jié)點(diǎn)上樹(shù)，需要借助patch函數(shù)

import {
    init,
    classModule,
    propsModule,
    styleModule,
    eventListenersModule,
    h,
} from "snabbdom";

// 創(chuàng)建patch函數(shù)
var patch = init([classModule, propsModule, styleModule, eventListenersModule]);

//創(chuàng)建虛擬節(jié)點(diǎn)
var vNode1 = h('a',{ props: { href: 'https://www.baidu.com' } }, '百度');

// 讓虛擬節(jié)點(diǎn)上樹(shù)
const container = document.getElementById('container');
patch(container,vNode1);

h函數(shù)可以嵌套使用，從而得到虛擬DOM樹(shù)

h('ul',{},[
	h('li',{},'可樂(lè)');
	h('li',{},'雪碧');
	h('li',{},'椰汁');
])

diff算法

實(shí)現(xiàn)最小量更新。需要key。key是這個(gè)節(jié)點(diǎn)的唯一標(biāo)識(shí)，告訴diff算法，在更改前后它們是同一個(gè)DOM節(jié)點(diǎn)。

只有同一個(gè)虛擬節(jié)點(diǎn)，才進(jìn)行精細(xì)化比較。否則就是暴力刪除舊的、插入新的。

同一個(gè)虛擬節(jié)點(diǎn)：選擇器相同且key相同

只進(jìn)行同層比較，不會(huì)進(jìn)行跨層比較。

比如下面這兩個(gè)DOM節(jié)點(diǎn)，雖然是同一片虛擬節(jié)點(diǎn)，但是跨層了，依舊會(huì)暴力刪除舊的、插入新的。

const vnode1 = h('div',{},[
	h('p',{ key: 'A' }, 'A'),
	h('p',{ key: 'B' }, 'B'),
	h('p',{ key: 'C' }, 'C'),
	h('p',{ key: 'D' }, 'D'),
]);

const vnode2 = h('div',{},h('section',{},[
	h('p',{ key: 'A' }, 'A'),
	h('p',{ key: 'B' }, 'B'),
	h('p',{ key: 'C' }, 'C'),
	h('p',{ key: 'D' }, 'D'),
]))

分析源碼也可以驗(yàn)證以上所述

首先會(huì)去判斷是不是虛擬節(jié)點(diǎn)，不是的話會(huì)先去把它包裝成虛擬節(jié)點(diǎn)

然后判斷是不是同一個(gè)節(jié)點(diǎn)，不是的話插入新的、刪除舊的，是的話精細(xì)化比較

執(zhí)行的流程圖

patch函數(shù)

首先判斷oldVnode是否是虛擬節(jié)點(diǎn)，如果是DOM節(jié)點(diǎn)的話先把oldVnode包裝成虛擬節(jié)點(diǎn)

然后判斷新節(jié)點(diǎn)和舊節(jié)點(diǎn)是否是同一個(gè)節(jié)點(diǎn)，判斷key的值是否相同，標(biāo)簽名是否相同，是否都定義了data(data包含一些具體的信息，onclick、style等)

如果不是同一節(jié)點(diǎn)，新節(jié)點(diǎn)直接替換老節(jié)點(diǎn)，刪除舊的、插入新的。在源碼中，創(chuàng)建所有的子節(jié)點(diǎn)時(shí)，需要遞歸。

如果新舊節(jié)點(diǎn)是同一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，會(huì)執(zhí)行patchVnode進(jìn)行子節(jié)點(diǎn)比較

patchVnode函數(shù)

首先會(huì)找到對(duì)應(yīng)的真實(shí)DOM

const elm = (vnode.elm = oldVnode.elm)!;

如果新老節(jié)點(diǎn)相同，直接返回 if(oldVnode === vnode) return

如果vnode沒(méi)有文本節(jié)點(diǎn)(isUndef(vnode.text))
- 都有children且不相同
  
  使用updateChildren對(duì)比children（diff算法的核心）
- 只有vnode有children
  
  則oldVnode是一個(gè)空標(biāo)簽或者是文本節(jié)點(diǎn)，如果是文本節(jié)點(diǎn)就清空文本節(jié)點(diǎn)，然后將vnode的children創(chuàng)建為真實(shí)DOM后插入到空標(biāo)簽內(nèi)。
- 只有oldVnode有children
  
  vnode沒(méi)有的東西，在oldVnode內(nèi)需要?jiǎng)h除掉removeVnodes（oldVnode有且vnode沒(méi)有的，都清空或移除）
- 只有oldVnode有文本
  
  清空文本
如果vnode有text屬性且不同

以vnode為標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)論oldVnode是什么類(lèi)型節(jié)點(diǎn)，直接設(shè)置為vnode內(nèi)的文本

updateChildren函數(shù)

updateChildren方法的核心：

提取出新老節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)：新節(jié)點(diǎn)子節(jié)點(diǎn)ch和老節(jié)點(diǎn)子節(jié)點(diǎn)oldCh
ch和oldCh分別設(shè)置StartIdx(頭指針)和EndIdx(尾指針)變量，相互比較。此時(shí)就有四個(gè)變量：oldStartIdx、oldEndIdx、newStartIdx、newEndIdx(這里采用雙指針的思想)

有四種方式來(lái)比較：

oldStartIdx和newStartIdx比較

如果匹配，DOM不用修改，將oldStartIdx和newStartIdx的下標(biāo)往后移一位

oldEndIdx和newEndIdx比較

如果匹配，DOM不用修改，將oldEndIdx和newEndIdx的下標(biāo)往前移一位

oldStartIdx和newEndIdx比較

如果匹配，DOM不用修改，將oldStartIdx對(duì)應(yīng)的真實(shí)DOM插入到最后一位，oldStartIdx的下標(biāo)后移一位，newEndIdx的下標(biāo)前移一位。

oldEndIdx和newStartIdx比較

如果匹配，DOM不用修改，將oldEndIdx對(duì)應(yīng)的真實(shí)DOM插入到oldEndIdx對(duì)應(yīng)真實(shí)Dom的前面，oldEndIdx的下標(biāo)前移一位，newStartIdx的下標(biāo)后移一位。

如果4種方式都沒(méi)有匹配成功，如果設(shè)置了key就通過(guò)key進(jìn)行比較，在比較過(guò)程中startIdx++，endIdx--，一旦StartIdx > EndIdx表明ch或者oldCh至少有一個(gè)已經(jīng)遍歷完成，此時(shí)就會(huì)結(jié)束比較

處理結(jié)束后，如果新節(jié)點(diǎn)有剩余，就添加；如果舊節(jié)點(diǎn)有剩余，就刪除

v-for中key作用與原理

key是虛擬DOM對(duì)象的標(biāo)識(shí)，當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，Vue會(huì)根據(jù)【新數(shù)據(jù)】產(chǎn)生【新的虛擬DOM】，隨后Vue進(jìn)行【新虛擬DOM】與【舊虛擬DOM】的差異比較，比較規(guī)則如下：

（1）舊虛擬DOM中找到了與新虛擬DOM相同的key

?①若虛擬DOM中內(nèi)容沒(méi)變，直接使用之前的真實(shí)DOM

?②若虛擬DOM中內(nèi)容變了，則生成新的真實(shí)DOM，隨后替換掉頁(yè)面中之前的真實(shí)DOM

（2）舊虛擬DOM中未找到與新虛擬DOM相同的key

?創(chuàng)建新的真實(shí)DOM，隨后渲染到頁(yè)面

所以，如果用index作為key可能會(huì)引發(fā)的問(wèn)題：

（1）若對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行：逆序添加、逆序刪除等破環(huán)順序操作，會(huì)產(chǎn)生沒(méi)有必要的真實(shí)DOM更新==>界面效果沒(méi)問(wèn)題，但效率低

（2）如果結(jié)構(gòu)中還包含輸入類(lèi)的DOM，會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤DOM錯(cuò)誤==>界面有問(wèn)題

實(shí)際開(kāi)發(fā)中如何選擇key

最好使用每條數(shù)據(jù)的唯一標(biāo)識(shí)作為key，比如id、手機(jī)號(hào)、身份證號(hào)、學(xué)號(hào)等唯一值如果不存在對(duì)數(shù)據(jù)的逆序添加、逆序刪除等破壞順序操作，僅用于渲染列表用于展示，使用index作為key是沒(méi)有問(wèn)題的