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Virtual DOM的简单实现
阅读量:5279 次
发布时间:2019-06-14

本文共 6165 字,大约阅读时间需要 20 分钟。

了解React的同学都知道,React提供了一个高效的视图更新机制:Virtual DOM,因为DOM天生就慢,所以操作DOM的时候要小心翼翼,稍微改动就会触发重绘重排,大量消耗性能。

1.Virtual DOM


Virtual DOM是利用JS的原生对象来模拟DOM,既然DOM是对象,我们也可以用原生的对象来表示DOM。

var element = {  tagName: 'ul', // 节点标签名  props: {    class: 'list' // 节点的属性,ID,class...  },  children: [ // 该节点的子节点    {tagName: 'li', props: {class: 'item'}, children: ['item one']},    {tagName: 'li', props: {class: 'item'}, children: ['item two']},    {tagName: 'li', props: {class: 'item'}, children: ['item three']}  ]}

对应成相应的HTML结构为:

  • item one
  • item two
  • item three

但是这又有什么用呢?不还是要操作DOM吗?

开头我们就说过,Virtual DOM是一个高效的视图更新机制,没错,主要在更新。怎么更新呢,那就要用到了我们之前用JS对象模拟的DOM树了,就叫它对象树把,我们对比前后两棵对象树,比较出需要更新视图的地方,对需要更新视图的地方才进行DOM操作,不需要更新的地方自然什么都不做,这就避免了性能的不必要浪费,变相的提升了性能。

总之Virtual DOM算法主要包括这几步:

  • 初始化视图的时候,用原生JS对象表示DOM树,生成一个对象树,然后根据这个对象树来生成一个真正的DOM树,插入到文档中。

  • 当状态更新的时候,重新生成一个对象树,将新旧两个对象树做对比,记录差异。

  • 把记录的差异应用到第一步生成的真正的DOM树上,视图跟新完成

其实就是一个双缓冲的原理,既然CPU这么快,读取硬盘又这么慢,我们就在中间加一个Cache。那么,既然DOM操作也慢,我们们就可以在JS和DOM之间也加一个Cache,这个Cache就是我们的Virtual DOM了。

其实说白了Virtual DOM的原理就是只更新需要更新的地方,其他的一概不管。

2.用对象树表示DOM树


用JS对象表示DOM节点还是比较容易的,我们这需要记录DOM节点的节点类型、属性、还有子节点就好了。

class objectTree {  constructor (tagName, props, children) {    this.tagName = tagName    this.props = props    this.children = children  }}

我们可以通过这种方式创建一个对象树:

var ul = new objectTree('ul', {id: 'list'}, [  createObjectTree('li', {class: 'item'}, ['Item 1']),  createObjectTree('li', {class: 'item'}, ['Item 2']),  createObjectTree('li', {class: 'item'}, ['Item 3'])])

对象树存在一个render方法来将对象树转换成真正的DOM树:

objectTree.prototype.render = function () {  var elm = document.createElement(this.tagName)  var props = this.props  // 设置DOM节点的属性  for (var key in props) {    elm.setAttribute(key, props[key])  }  var children = this.children || []  children.forEach((child) => {    // 如果子节点也是对象树,则递归渲染,否则就是文本节点    var childElm = (child instanceof objectTree) ? child.render() : document.createTextNode(child)    elm.appendChild(childElm)  })  return elm}

我们就可以将生成好的DOM树插入到文档里了

var ul = new objectTree('ul', {id: 'list'}, [  new objectTree('li', {class: 'item'}, ['Item 1']),  new objectTree('li', {class: 'item'}, ['Item 2']),  new objectTree('li', {class: 'item'}, ['Item 3'])])console.log(ul)document.body.appendChild(ul.render())

我们生成的DOM已经添加到文档里了

1272362-20180121170559568-676597564.png

3.比较两个对象树的差异


所谓Virtual DOM的diff算法,就是比较两个对象树的差异,也正是Virtual DOM的核心。

传统的比较两棵树差异的算法,时间复杂度是O(n^3),大量操作DOM的时候肯定是接受不了的。所以React做了妥协,React结合WEB界面的特点,做了两个简单的假设,使得算法的复杂度降低到了O(n)。

  1. 相同的组件产生相似的DOM树,不同的组件产生不同的DOM树。

  2. 对于同一层次的一组子节点,它们可以通过唯一的id进行区分。

不同节点类型的比较

不同节点类型分为两种情况:

  1. 节点类型不同。

  2. 节点类型相同,但是属性不同。

先看第一种情况,如果是我们会怎么做呢?肯定是直接删除老的节点,然后在老节点的位置上将新节点插入。React也和我们的想法一样,也符合我们对真实DOM操作的理解。

如果将老节点删除,那么老节点的子节点也同时被删除,并且子节点也不会参与后续的比较。这也是算法复杂度能降低到O(n)的原因之一。

既然节点类型不同是这样操作的,那么组件也是一样的逻辑了。应用第一个假设,不同组件之间有不同的DOM树,与其花时间比较它们的DOM结构,还不如创建一个新的组件加到原来的组件上。

从不同节点的操作上我们可以推断,React的diff算法是只对对象树逐层比较。

逐层进行节点比较

在React中对树的算法非常简单,那就是对两棵树同一层次的节点进行比较。

有一张非常经典的图:

1272362-20180121174252459-1080956904.png

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。

考虑下如果有这样的DOM结构的变化:

1272362-20180121175322537-174288289.png

我们想的操作是:R.remove(A), D.append(A)

但是因为React只会对同一层次的节点进行比较,当发现新的对象树中没有A节点时,就会完全删除A,同理,会新创建一个A节点作为D的子节点。实际React的操作是:A.destroy(), A = new A(), A.append(new B()), A.append(new C()), D.append(A)

由此我们可以根据React只对同一层次的节点比较可以作出的优化是:尽量不要跨层级的修改DOM

相同节点类型的比较

刚才我们说过,相通节点类型属性可能不同,React会对属性进行重设,但要注意:Virtual DOM中style必须是个对象。

renderA: 
renderB:
=> [removeStyle color], [addStyle font-weight 'bold']

key值的使用

我们经常在遍历一个数组或列表需要一个标识一个唯一的key,这个key是干什么的呢?

这是初始视图:

1272362-20180121183358584-2005799790.png

我们现在想在它们中间加一个F,也就是一个insert操作。

1272362-20180121183645303-1061386765.png

如果每个节点没有一个唯一的key,React不能识别每个节点,那React就会将C更新成F,将D更新成C,最后在末尾插入一个D。

1272362-20180121184005099-2029608053.png

如果每个节点有一个唯一的key做标识,React会找到正确的位置去插入新的节点,从而提高了视图更新的效率。

1272362-20180121184259428-291465778.png

对于key我们可以给出的优化是:给每个列表元素加上一个唯一的key

4.diff算法的简单实现


我们先对两棵对象树做一个深度优先的遍历,这样每一个节点都有一个唯一的标记:

1272362-20180121192119943-903614864.png

在深度优先遍历的时候,每遍历到一个节点就把该节点和新的的树进行对比。如果有差异的话就记录到一个对象里面。

// 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) {  // 对比oldNode和newNode的不同,记录下来  patches[index] = [...]  diffChildren(oldNode.children, newNode.children, index, patches)}// 遍历子节点function diffChildren (oldChildren, newChildren, index, patches) {  var leftNode = null  var currentNodeIndex = index  oldChildren.forEach(function (child, i) {    var newChild = newChildren[i]    currentNodeIndex = (leftNode && leftNode.count) // 计算节点的标识      ? currentNodeIndex + leftNode.count + 1      : currentNodeIndex + 1    dfsWalk(child, newChild, currentNodeIndex, patches) // 深度遍历子节点    leftNode = child  })}

例如,上面的div和新的div有差异,当前的标记是0,那么

patches[0] = [{difference}, {difference}, ...] // 用数组存储新旧节点的不同

那我们所说的差异是什么呢?

  1. 节点被替换

  2. 增加、删除、移动子节点

  3. 修改了节点的属性

  4. 若是文本节点,则文本内容可能会被改变

所以我们定义了几种类型:

var REPLACE = 0var REORDER = 1var PROPS = 2var TEXT = 3

举个例子,如果最外层的div被换成了section,则相应的记录如下:

patches[0] = [{  type: REPALCE,  node: newNode // el('section', props, children)}]

其他变化同理。

5.patch方法的实现


我们比较完了两棵对象树的差异,接下来就是将差异应用到DOM上了。这个过程有点像打补丁,所以我们叫它patch。

我们第一步构建出来的对象树和真正的DOM树的属性、结构是一样的,所以我们可以对DOM树进行一次深度优先遍历,遍历的时候按着diff生成的patch对象进行patch操作,修改需要patch的地方。

我们还要根据不同的差异进行不同的DOM操作。

function patch (node, patches) {  var walker = {index: 0}  dfsWalk(node, walker, patches)}function dfsWalk (node, walker, patches) {  var currentPatches = patches[walker.index] // 从patches拿出当前节点的差异  var len = node.childNodes    ? node.childNodes.length    : 0  for (var i = 0; i < len; i++) { // 深度遍历子节点    var child = node.childNodes[i]    walker.index++    dfsWalk(child, walker, patches)  }  if (currentPatches) {    applyPatches(node, currentPatches) // 对当前节点进行DOM操作  }}function applyPatches (node, currentPatches) {  currentPatches.forEach(function (currentPatch) {    switch (currentPatch.type) {      case REPLACE:        node.parentNode.replaceChild(currentPatch.node.render(), 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)    }  })}

看过了别人的文章,也借鉴了别人的思想,加上自己的总结,代码正在整理中。

转载于:https://www.cnblogs.com/isLiu/p/8325186.html

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