Vue的虚拟DOM

epoos

发布于 2022-06-06 16:16:36

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什么是虚拟 DOM

虚拟DOM是对DOM的一层抽象，以Javascript对象（VNode节点）作为基础的树。用对象的属性描述节点，最后通过一些方法将其映射为真实的环境上，因此可实现跨平台。当前主流前端框架React、Vue以及各种小程序的界面渲染都是用到的虚拟DOM技术。

<div id="app">
  <p class="text">hello world!!!</p>
</div>

const vNode = {
  tag: 'div',
  props: { id: 'app' },
  chidren: [{
    tag: 'p',
    props: { className: 'text' },
    chidren: [ 'hello world!!!' ]
  }]
}

该js对象就是虚拟 DOM 了，它以js对象的形式描述了 DOM 节点。后续如果有 DOM 操作，不会直接操作 DOM，而是先变更 js 对象，然后使用 diff 算法计算出新老对象之间的差异。最后最小范围的直接替换掉有变化的节点。

虚拟 DOM 的优势

原生 DOM 因为浏览器厂商需要实现众多的规范（各种 HTML5 属性、DOM事件），即使创建一个空的 div 也要付出昂贵的代价。

var arr = []
var div = document.createElement('div')
for (let i in div){ arr.push(i) }
console.log(arr.length) // 314

上面代码输出可以看出，即使创建一个简单的DIV，就需要为其添加314个属性，如果之后直接操作该 DIV，应该会消耗掉不少的资源。

而对于虚拟DOM，我们只需要创建和维护几个我们用得上的必要属性，之后无论是增删查改还是通过diff算法计算出差异点，都是能够大大提高其效率的。因此使用虚拟DOM，我们能够以最小代价的预处理DOM，最后一步到位渲染成真实的DOM。

当然这并不是虚拟DOM的主要优势，因为即使是原生的DOM操作也可以人为的控制批量操作DOM，通过减少DOM操作能够最大限度的解决这个效能问题。

虚拟DOM的最大的优势在于它可以接受 Parser 解析转化，这意味着其实相当多的东西我们都可以在编译阶段解决，比如：xss 攻击过滤。除此之外，因为虚拟DOM是一个用 js 对象描述的DOM抽象，所以只要为这个抽象实现一个与之对应的UI层的映射，那么就可以将其应用到相应的UI处理，这也是为什么虚拟DOM能够实现跨平台的原因了。

Vue使用虚拟DOM渲染页面的完整过程

1.挂载，通过调用Vue.prototype.$mount()方法实现Vue页面的挂载 2.通过编译器来解析Template模板之后，生成render函数 3.调用vm._render()，将render函数转换为虚拟DOM 4.调用vm._update()，将虚拟DOM渲染为真实DOM

Vue是通过修改数据来更新视图的，当某个数据被修改的时候，set方法会让闭包中的Dep调用notify通知所有订阅者Watcher Watcher通过get方法执行_update

// _update 的调用时机有两个，一个是发生在初次渲染阶段，另一个发生数据更新阶段。
// _update 第一个参数是 vNode对象，update内部会先执行patch方法，该方法使用 diff算法 计算出最小的视图修改。
VNode = vm._render()
vm._update(VNode)

diff算法

diff算法通过同层的树节点比较，时间复杂度只有O(n) 只有Vnode节点相同（是同一个节点）的时候才会进行节点比较（patchVnode），否则直接删除旧节点，添加新节点。

判断是否同一个节点的标准

key相同
tag标签名相同
是否同为注释节点
是否都有data
当为input标签的时候，type是否相同

新老节点 patchVnode 过程

若 都是静态节点判断key是否相同（相同表示为同一节点），且新VNode是clone或是标记了once，则直接替换elm以及componentInstance。
若 均有children子节点，则对子节点进行diff操作，调用 updateChildren（diff算法的核心）。
若 老节点无子节点，新节点有子节点，先清空老节点DOM的文本内容，再为改DOM加入新子节点。
若 新节点无子节点，老节点有子节点，移除该DOM节点的所有子节点。
若 新老节点都无子节点的时候，仅进行文本的替换。

updateChildren过程

新老节点的左右两边 子节点 各起一个变量标记（oldStartVnode, newStartVnode, oldEndVnode, oldEndVnode），遍历的过程两边的标记向中间靠拢，直到全部遍历完成。
要点：oldStartVnode、oldEndVnode与newStartVnode、newEndVnode 两两比较一共会有 2*2=4 种比较方法

遍历过程中：
如 存在key，且为相同节点，则复用节点
如 sameVnode(oldStartVnode, newStartVnode) 或 sameVnode(oldEndVnode, newEndVnode)，则直接对该节点进行 pathVnode
如 sameVnode(oldStartVnode, newEndVnode)，则进行 patchVnode 的同时还需要将真实DOM节点移动到 oldEndVnode 的后面
如 sameVnode(oldEndVnode, newStartVnode)，则进行 patchVnode 的同时还需要将真实DOM节点移动到 oldStartVnode 的前面
非上述情况，则创建 oldKeyToIdx: { [旧的VNode]: index }，从中刚找到含有与 newStartVnode 的key一致的节点X，
  1）如sameVnode(x, newStartVnode) ，则进行 patchVnode 的同时将这个真实DOM移动到 oldStartVnode 对应的真实DOM的前面。
  2）如notSameVnode(x, newStartVnode) ，则调用 createElm 创建一个新的节点。

结束时
如 新节点 多余 老节点，则将多余VNode节点插入到真实DOM中去
如 新节点 少于 老节点，则删除多余的DOM节点

updateChildren源码

function updateChildren (parentElm, oldCh, newCh, insertedVnodeQueue, removeOnly) {
  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, elmToMove, refElm

  // removeOnly is a special flag used only by <transition-group>
  // to ensure removed elements stay in correct relative positions
  // during leaving transitions
  const canMove = !removeOnly

  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)) {
      /*前四种情况其实是指定key的时候，判定为同一个VNode，则直接patchVnode即可，分别比较oldCh以及newCh的两头节点2*2=4种情况*/
      patchVnode(oldStartVnode, newStartVnode, insertedVnodeQueue)
      oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx]
      newStartVnode = newCh[++newStartIdx]
    } else if (sameVnode(oldEndVnode, newEndVnode)) {
      patchVnode(oldEndVnode, newEndVnode, insertedVnodeQueue)
      oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx]
      newEndVnode = newCh[--newEndIdx]
    } else if (sameVnode(oldStartVnode, newEndVnode)) { // Vnode moved right
      patchVnode(oldStartVnode, newEndVnode, insertedVnodeQueue)
      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)
      canMove && nodeOps.insertBefore(parentElm, oldEndVnode.elm, oldStartVnode.elm)
      oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx]
      newStartVnode = newCh[++newStartIdx]
    } else {
      /*
        生成一个key与旧VNode的key对应的哈希表（只有第一次进来undefined的时候会生成，也为后面检测重复的key值做铺垫）
        比如childre是这样的 [{xx: xx, key: 'key0'}, {xx: xx, key: 'key1'}, {xx: xx, key: 'key2'}]  beginIdx = 0   endIdx = 2  
        结果生成{key0: 0, key1: 1, key2: 2}
      */
      if (isUndef(oldKeyToIdx)) oldKeyToIdx = createKeyToOldIdx(oldCh, oldStartIdx, oldEndIdx)
      /*如果newStartVnode新的VNode节点存在key并且这个key在oldVnode中能找到则返回这个节点的idxInOld（即第几个节点，下标）*/
      idxInOld = isDef(newStartVnode.key) ? oldKeyToIdx[newStartVnode.key] : null
      if (isUndef(idxInOld)) { // New element
        /*newStartVnode没有key或者是该key没有在老节点中找到则创建一个新的节点*/
        createElm(newStartVnode, insertedVnodeQueue, parentElm, oldStartVnode.elm)
        newStartVnode = newCh[++newStartIdx]
      } else {
        /*获取同key的老节点*/
        elmToMove = oldCh[idxInOld]
        /* istanbul ignore if */
        if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && !elmToMove) {
          /*如果elmToMove不存在说明之前已经有新节点放入过这个key的DOM中，提示可能存在重复的key，确保v-for的时候item有唯一的key值*/
          warn(
            'It seems there are duplicate keys that is causing an update error. ' +
            'Make sure each v-for item has a unique key.'
          )
        }
        if (sameVnode(elmToMove, newStartVnode)) {
          /*Github:https://github.com/answershuto*/
          /*如果新VNode与得到的有相同key的节点是同一个VNode则进行patchVnode*/
          patchVnode(elmToMove, newStartVnode, insertedVnodeQueue)
          /*因为已经patchVnode进去了，所以将这个老节点赋值undefined，之后如果还有新节点与该节点key相同可以检测出来提示已有重复的key*/
          oldCh[idxInOld] = undefined
          /*当有标识位canMove实可以直接插入oldStartVnode对应的真实DOM节点前面*/
          canMove && nodeOps.insertBefore(parentElm, newStartVnode.elm, oldStartVnode.elm)
          newStartVnode = newCh[++newStartIdx]
        } else {
          // same key but different element. treat as new element
          /*当新的VNode与找到的同样key的VNode不是sameVNode的时候（比如说tag不一样或者是有不一样type的input标签），创建一个新的节点*/
          createElm(newStartVnode, insertedVnodeQueue, parentElm, oldStartVnode.elm)
          newStartVnode = newCh[++newStartIdx]
        }
      }
    }
  }
  if (oldStartIdx > oldEndIdx) {
    /*全部比较完成以后，发现oldStartIdx > oldEndIdx的话，说明老节点已经遍历完了，新节点比老节点多，所以这时候多出来的新节点需要一个一个创建出来加入到真实DOM中*/
    refElm = isUndef(newCh[newEndIdx + 1]) ? null : newCh[newEndIdx + 1].elm
    addVnodes(parentElm, refElm, newCh, newStartIdx, newEndIdx, insertedVnodeQueue)
  } else if (newStartIdx > newEndIdx) {
    /*如果全部比较完成以后发现newStartIdx > newEndIdx，则说明新节点已经遍历完了，老节点多余新节点，这个时候需要将多余的老节点从真实DOM中移除*/
    removeVnodes(parentElm, oldCh, oldStartIdx, oldEndIdx)
  }
}