前言
对我们搞前端的来说，目前最流行的两大前端框架毫无疑问当属React和Vue，对于这两大框架，想必大家也是再熟悉不过了。然而，这两大框架无一例外的全部放弃使用传统的DOM技术，却采用了以JS为基础的Virtual DOM技术，也可称作虚拟DOM。所以，到底什么是Virtual DOM？两大热门框架全部使用Virtual DOM的原因又是什么？接下来让我这个搞前端的人来好好地为您讲解一下DOM DIFF算法的牛逼之处。
什么是Virtual DOM?
如字面意思所说，Virtual DOM即 虚拟DOM，它的特点就是利用Javascript来模拟DOM结构，并且将DOM的变化对比放在JS层中进行比较。具体操作如下：
// 普通的HTML DOM结构 < ul class = "list" > < li class = "item" > wjy </ li > < li class = "item" >易烊千玺</ li > </ ul > // 映射出的虚拟DOM { tag : 'ul' , props :{ class : 'list' }, children : [ { tag : 'li' , props :{ class : 'item' }, children : [ '易烊千玺' ] } ] }
有朋友或许会有点迷惑，普通的HTML DOM结构不好吗？通俗易懂，代码也更加简洁，为什么还需要采用嵌套递归的虚拟DOM形式呢？其实这和普通DOM在重新渲染的过程中非常消耗性能有关,DOM操作看似简便,但其实效率相当低,这是因为如果是在需要频繁修改的真实DOM中,看起来更加复杂的运用JS结构的Virtual DOM效率会更高.
使用Virtual DOM的原因
DOM 渲染页面的操作流程 当浏览器通过域名从服务器拿到对应的HTML文件后，浏览器首先会进行构建DOM树和CSSOM树，关于树的概念，学过数据结构与算法的同学或许对树的节点概念印象深刻。 在HTML DOM中，所有的事物都是节点，而DOM是被视为节点树的HTML，并且，各个节点之间有着相应的层级关系。DOM节点树和HTML中的标签一一对应，构成了DOM树 HTML文件
HTML DOM树
同样的。在CSS文档中，所有的元素也皆是节点，与HTML中的标签一一对应，构成了CSSOM树 如下图所示
警告！ 如果在构建DOM树的过程中，有遇到JS相关的内容时，DOM树的构建会立即停止，这是由于，JS可以对DOM节点进行操作，浏览器为了防止JS会对以完成的DOM造成影响，会阻止DOM树的构建，以节约资源。
在DOM树和CSSOM树不断构建的过程中，渲染树也在逐渐形成，浏览器会根据所构建的渲染树进行网页布局和绘制流程，不断地进行网页的搭建。具体操作流程图如下：
一般而言,对于页面渲染的常规操作,我们通常是操作DOM,修改并重置innerHTML完成页面的渲染,每进行一次DOM的更新操作,都会重新进行一次渲染流程，这个过程包含着页面的重绘和重排。
Virtual DOM的优势
但是如果对于大型页面项目,或者具有多标签,多属性的网页而言,常规的DOM操作实在是太耗时了,每次的简单修改都需要牵动大量的DOM节点的重绘与重排,极大地降低了页面渲染效率.于是,当前端开发人员面对DOM瓶颈一筹莫展的时候,Virtual DOM显示出了作为轻量级的JavaScript对象的极大优越性,顺利得到了了前端开发者的青睐。
在页面进行重新渲染的时候,Virtual DOM进行dom diff计算对比两次并发现其中的差异,只需要修改DOM树中不同的部分即可.也可以理解为Virtual DOM做了一个中间件,先利用JS修改Virtual DOM,在对比出差异后,将所有的更改加入页面的真实DOM.所以说,Virtual DOM的最大优势就在于完全不用像原生DOM,在对比之后还要进行DOM的重建与创造,因为这对于大型项目的运行来说非常消耗性能,开销极大.由此可见,不论在什么体量的网页中,放弃传统DOM采用Virtual DOM无疑是非常高效且绝佳的选择.
如何将DOM用virtual DOM 来表示
首先，在vscode中新建一个dom diff 项目，项目初始化，装好相应组件
由于是DOM树，所以在将HTML转换成DOM树时，要运用递归的形式，首先创建结点，其次设置属性，然后设置子节点
<ul class = "list" > <li class = "item" > wjy </li> <li class = "item" > 易烊千玺 </li> </ul> // DOM 树的表达转换形式 let virtualDOM = createElement('ul', { class:'list', }, [ createElement('li',{ class:'item' },['wjy']), createElement('li',{ class:'item' },['易烊千玺']), ])
然后，在新建一个element.js文件进行向外输出，完成页面渲染
// 通过构造函数Element构造虚拟DOM节点 class Element { constructor ( type , props , children ){ this . type = type ; this . props = props ; this . children = children ; } } // const createElement = ( type , props , children ) => { return new Element ( type , props , children ); } // 进行页面渲染 将Virtual Dom转化为真实DOM const render = ( domObj ) => { let el = document . createElement ( domObj . type ); for ( let key in domObj . props ){ setAttr ( el , key , domObj . props [ key ]); } domObj . children . forEach ( child => { child = ( child instanceof Element ) ? render ( child ) : document . createTextNode ( child ); el . appendChild ( child ); }) return el ; } function setAttr ( node , key , value ){ switch ( key ){ case 'value' : if ( node . tagName . toLowerCase () === 'input' || node . tagName . toLowerCase () === 'textarea' ){ node . value = value ; } else { node . setAttribute ( key , value ) } break ; case 'style' : // node.setAttribute('style',value) node . style . cssText = value ; break ; default : node . setAttribute ( key , value ) break ; } } // 将真实DOM 挂载到制定根节点 const renderDOM = ( el , target ) => { target . appendChild ( el ); } // 向外输出 export { createElement , render , renderDOM }
在控制台上得到真实DOM
页面渲染成功！
DOM DIFF算法
在用户进行操作更改交互页面操作后,虚拟DOM树上的节点会发生变化,然而此时真实节点却没有改变,为了使得更改与真实页面同步,我们会使用DOM DIFF算法找出这两颗树的差异,然后产生差异补丁对象，再将差异补丁对象应用到真实的DOM节点上去，于是完成了页面的渲染和更新。
传统的Diff算法时间复杂度达到了O(n^3),若要满足每次都可以整体刷新页面的目的，这种指数型的增长的性能开销是无法满足性能要求的，于是，Facebook的工程师对此进行了优化，通过制定diff策略将Diff算法的复杂度降低到了O(n)
Diff 策略
DOM节点跨层级的操作特别少，所以可以忽略不计
拥有相同类的两个组件将会产生相似的树形结构，拥有不同类的两个组件将会产生不同的树形结构
同一层级的一组子节点，他们可以通过uuid进行区分
Diff 粒度
由于DIFF的粒度不同，DIFF算法按照下面的顺序依次执行
Tree DIFF Component DIFF Element DIFF打补丁
我们根据diff策略以及react diff中的比对算法将两个虚拟DOM通过深度优先遍历进行比较，如果有差异，就把所遍历到节点的索引值所对应的操作存储起来，也称为补丁对象(patches)
然后对真实的DOM再次经过深度优先遍历，补丁对象中的索引就会和DOM相对应，我们就完成了DOM的更新操作。
结语 在互联网环境下,随时刷新交互页面是我们上网的常规操作,然而这一简单的操作却是多次算法优化的结果。DOM DIFF的底层原理挺复杂，如果有感兴趣的朋友，可以自行搜索相关文献，因为本文只是浅析，所以太多方面就不赘述了，如果本文有知识错漏的地方，也欢迎指正！虚心接收一切合理批评！
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原文链接：https://juejin.cn/post/6948696440935809031
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