当前位置：Gxlcms > JavaScript > 虚拟dom原理流程的分析与实现

虚拟dom原理流程的分析与实现

时间：2021-07-01 10:21:17 帮助过：6人阅读

本篇文章给大家带来的内容是关于虚拟dom原理流程的分析与实现，有一定的参考价值，有需要的朋友可以参考一下，希望对你有所帮助。

背景

大家都知道，在网页中浏览器资源开销最大便是DOM节点了，DOM很慢并且非常庞大，网页性能问题大多数都是有JavaScript修改DOM所引起的。我们使用Javascript来操纵DOM，操作效率往往很低，由于DOM被表示为树结构，每次DOM中的某些内容都会发生变化，因此对DOM的更改非常快，但更改后的元素，并且它的子项必须经过Reflow / Layout阶段，然后浏览器必须重新绘制更改，这很慢的。因此，回流/重绘的次数越多，您的应用程序就越卡顿。但是，Javascript运行速度很快，虚拟DOM是放在JS 和 HTML中间的一个层。它可以通过新旧DOM的对比，来获取对比之后的差异对象，然后有针对性的把差异部分真正地渲染到页面上，从而减少实际DOM操作，最终达到性能优化的目的。

虚拟dom原理流程

简单概括有三点：

  1. 用JavaScript模拟DOM树，并渲染这个DOM树

  2. 比较新老DOM树，得到比较的差异对象

  3. 把差异对象应用到渲染的DOM树。

下面是流程图：

1749373634-5bbec7416c02f_articlex.png

下面我们用代码一步步去实现一个流程图

用JavaScript模拟DOM树并渲染到页面上

其实虚拟DOM，就是用JS对象结构的一种映射，下面我们一步步实现这个过程。

我们用JS很容易模拟一个DOM树的结构，例如用这样的一个函数createEl(tagName, props, children)来创建DOM结构。

tagName标签名、props是属性的对象、children是子节点。

然后渲染到页面上，代码如下:

  1. const createEl = (tagName, props, children) => new CreactEl(tagName, props, children)
  2. const vdom = createEl('p', { 'id': 'box' }, [
  3.   createEl('h1', { style: 'color: pink' }, ['I am H1']),
  4.   createEl('ul', {class: 'list'}, [createEl('li', ['#list1']), createEl('li', ['#list2'])]),
  5.   createEl('p', ['I am p'])
  6. ])
  7. const rootnode = vdom.render()
  8. document.body.appendChild(rootnode)

通过上面的函数，调用vdom.render()这样子我们就很好的构建了如下所示的一个DOM树，然后渲染到页面上

  1. <div id="box">
  2.   <h1 style="color: pink;">I am H1</h1>
  3.   <ul class="list">
  4.     <li>#list1</li>
  5.     <li>#list2</li>
  6.   </ul>
  7.   <p>I am p</p>
  8. </div>

下面我们看看CreactEl.js代码流程：

  1. import { setAttr } from './utils'
  2. class CreateEl {
  3.   constructor (tagName, props, children) {
  4.     // 当只有两个参数的时候 例如 celement(el, [123])
  5.     if (Array.isArray(props)) {
  6.       children = props
  7.       props = {}
  8.     }
  9.     // tagName, props, children数据保存到this对象上
  10.     this.tagName = tagName
  11.     this.props = props || {}
  12.     this.children = children || []
  13.     this.key = props ? props.key : undefined
  14.     let count = 0
  15.     this.children.forEach(child => {
  16.       if (child instanceof CreateEl) {
  17.         count += child.count
  18.       } else {
  19.         child = '' + child
  20.       }
  21.       count++
  22.     })
  23.     // 给每一个节点设置一个count
  24.     this.count = count
  25.   }
  26.   // 构建一个 dom 树
  27.   render () {
  28.     // 创建dom
  29.     const el = document.createElement(this.tagName)
  30.     const props = this.props
  31.     // 循环所有属性，然后设置属性
  32.     for (let [key, val] of Object.entries(props)) {
  33.       setAttr(el, key, val)
  34.     }
  35.     this.children.forEach(child => {
  36.       // 递归循环 构建tree
  37.       let childEl = (child instanceof CreateEl) ? child.render() : document.createTextNode(child)
  38.       el.appendChild(childEl)
  39.     })
  40.     return el
  41.   }
  42. }

上面render函数的功能是把节点创建好，然后设置节点属性，最后递归创建。这样子我们就得到一个DOM树，然后插入(appendChild)到页面上。

比较新老dom树，得到比较的差异对象

上面，我们已经创建了一个DOM树，然后在创建一个不同的DOM树，然后做比较，得到比较的差异对象。

比较两棵DOM树的差异，是虚拟DOM的最核心部分，这也是人们常说的虚拟DOM的diff算法，两颗完全的树差异比较一个时间复杂度为 O(n^3)。但是在我们的web中很少用到跨层级DOM树的比较，所以一个层级跟一个层级对比，这样算法复杂度就可以达到 O(n)。如下图

2911090658-5bbec77207936_articlex.png

其实在代码中，我们会从根节点开始标志遍历，遍历的时候把每个节点的差异(包括文本不同，属性不同，节点不同)记录保存起来。如下图：

1716867079-5bbec77e85bd1_articlex.png

两个节点之间的差异有总结起来有下面4种

  1. 0 直接替换原有节点
  2. 1 调整子节点，包括移动、删除等
  3. 2 修改节点属性
  4. 3 修改节点文本内容

如下面两棵树比较，把差异记录下来。

502563988-5bbec78e08001_articlex.png

主要是简历一个遍历index（看图3），然后从根节点开始比较，比较万之后记录差异对象，继续从左子树比较，记录差异，一直遍历下去。主要流程如下

  1. // 这是比较两个树找到最小移动量的算法是Levenshtein距离，即O（n * m)
  2. // 具体请看 https://www.npmjs.com/package/list-diff2
  3. import listDiff from 'list-diff2'
  4. // 比较两棵树
  5. function diff (oldTree, newTree) {
  6.   // 节点的遍历顺序
  7.   let index = 0
  8.   // 在遍历过程中记录节点的差异
  9.   let patches = {}
  10.   // 深度优先遍历两棵树
  11.   deepTraversal(oldTree, newTree, index, patches)
  12.   // 得到的差异对象返回出去
  13.   return patches
  14. }
  15. function deepTraversal(oldNode, newNode, index, patches) {
  16.   let currentPatch = []
  17.   // ...中间有很多对patches的处理
  18.   // 递归比较子节点是否相同
  19.   diffChildren(oldNode.children, newNode.children, index, patches, currentPatch)
  20.   if (currentPatch.length) {
  21.     // 那个index节点的差异记录下来
  22.     patches[index] = currentPatch
  23.   }
  24. }
  25. // 子数的diff
  26. function diffChildren (oldChildren, newChildren, index, patches, currentPatch) {
  27.   const diffs = listDiff(oldChildren, newChildren)
  28.   newChildren = diffs.children
  29.   // ...省略记录差异对象
  30.   let leftNode = null
  31.   let currentNodeIndex = index
  32.   oldChildren.forEach((child, i) => {
  33.     const newChild = newChildren[i]
  34.     // index相加
  35.     currentNodeIndex = (leftNode && leftNode.count) ? currentNodeIndex + leftNode.count + 1 : currentNodeIndex + 1
  36.     // 深度遍历，递归
  37.     deepTraversal(child, newChild, currentNodeIndex, patches)
  38.     // 从左树开始
  39.     leftNode = child
  40.   })
  41. }

然后我们调用完diff(tree, newTree)等到最后的差异对象是这样子的。

  1. {
  2.   "1": [
  3.     {
  4.       "type": 0,
  5.       "node": {
  6.         "tagName": "h3",
  7.         "props": {
  8.           "style": "color: green"
  9.         },
  10.         "children": [
  11.           "I am H1"
  12.         ],
  13.         "count": 1
  14.       }
  15.     }
  16.   ]
  17.   ...
  18. }

key是代表那个节点，这里我们是第二个，也就是h1会改变成h3，还有省略的两个差异对象代码没有贴出来~~

然后看下diff.js的完整代码，如下

  1. import listDiff from 'list-diff2'
  2. // 每个节点有四种变动
  3. export const REPLACE = 0 // 替换原有节点
  4. export const REORDER = 1 // 调整子节点，包括移动、删除等
  5. export const PROPS = 2 // 修改节点属性
  6. export const TEXT = 3 // 修改节点文本内容
  7. export function diff (oldTree, newTree) {
  8.   // 节点的遍历顺序
  9.   let index = 0
  10.   // 在遍历过程中记录节点的差异
  11.   let patches = {}
  12.   // 深度优先遍历两棵树
  13.   deepTraversal(oldTree, newTree, index, patches)
  14.   // 得到的差异对象返回出去
  15.   return patches
  16. }
  17. function deepTraversal(oldNode, newNode, index, patches) {
  18.   let currentPatch = []
  19.   if (newNode === null) { // 如果新节点没有的话直接不用比较了
  20.     return
  21.   }
  22.   if (typeof oldNode === 'string' && typeof newNode === 'string') {
  23.     // 比较文本节点
  24.     if (oldNode !== newNode) {
  25.       currentPatch.push({
  26.         type: TEXT,
  27.         content: newNode
  28.       })
  29.     }
  30.   } else if (oldNode.tagName === newNode.tagName && oldNode.key === newNode.key) {
  31.     // 节点类型相同
  32.     // 比较节点的属性是否相同
  33.     let propasPatches = diffProps(oldNode, newNode)
  34.     if (propasPatches) {
  35.       currentPatch.push({
  36.         type: PROPS,
  37.         props: propsPatches
  38.       })
  39.     }
  40.     // 递归比较子节点是否相同
  41.     diffChildren(oldNode.children, newNode.children, index, patches, currentPatch)
  42.   } else {
  43.     // 节点不一样，直接替换
  44.     currentPatch.push({ type: REPLACE, node: newNode })
  45.   }
  46.   if (currentPatch.length) {
  47.     // 那个index节点的差异记录下来
  48.     patches[index] = currentPatch
  49.   }
  50. }
  51. // 子数的diff
  52. function diffChildren (oldChildren, newChildren, index, patches, currentPatch) {
  53.   var diffs = listDiff(oldChildren, newChildren)
  54.   newChildren = diffs.children
  55.   // 如果调整子节点，包括移动、删除等的话
  56.   if (diffs.moves.length) {
  57.     var reorderPatch = {
  58.       type: REORDER,
  59.       moves: diffs.moves
  60.     }
  61.     currentPatch.push(reorderPatch)
  62.   }
  63.   var leftNode = null
  64.   var currentNodeIndex = index
  65.   oldChildren.forEach((child, i) => {
  66.     var newChild = newChildren[i]
  67.     // index相加
  68.     currentNodeIndex = (leftNode && leftNode.count) ? currentNodeIndex + leftNode.count + 1 : currentNodeIndex + 1
  69.     // 深度遍历，从左树开始
  70.     deepTraversal(child, newChild, currentNodeIndex, patches)
  71.     // 从左树开始
  72.     leftNode = child
  73.   })
  74. }
  75. // 记录属性的差异
  76. function diffProps (oldNode, newNode) {
  77.   let count = 0 // 声明一个有没没有属性变更的标志
  78.   const oldProps = oldNode.props
  79.   const newProps = newNode.props
  80.   const propsPatches = {}
  81.   // 找出不同的属性
  82.   for (let [key, val] of Object.entries(oldProps)) {
  83.     // 新的不等于旧的
  84.     if (newProps[key] !== val) {
  85.       count++
  86.       propsPatches[key] = newProps[key]
  87.     }
  88.   }
  89.   // 找出新增的属性
  90.   for (let [key, val] of Object.entries(newProps)) {
  91.     if (!oldProps.hasOwnProperty(key)) {
  92.       count++
  93.       propsPatches[key] = val
  94.     }
  95.   }
  96.   // 没有新增 也没有不同的属性 直接返回null
  97.   if (count === 0) {
  98.     return null
  99.   }
  100.   return propsPatches
  101. }

得到差异对象之后，剩下就是把差异对象应用到我们的dom节点上面了。

把差异对象应用到渲染的dom树

到了这里其实就简单多了。我们上面得到的差异对象之后，然后选择同样的深度遍历，如果那个节点有差异的话，判断是上面4种中的哪一种，根据差异对象直接修改这个节点就可以了。

  1. function patch (node, patches) {
  2.   // 也是从0开始
  3.   const step = {
  4.     index: 0
  5.   }
  6.   // 深度遍历
  7.   deepTraversal(node, step, patches)
  8. }
  9. // 深度优先遍历dom结构
  10. function deepTraversal(node, step, patches) {
  11.   // 拿到当前差异对象
  12.   const currentPatches = patches[step.index]
  13.   const len = node.childNodes ? node.childNodes.length : 0
  14.   for (let i = 0; i < len; i++) {
  15.     const child = node.childNodes[i]
  16.     step.index++
  17.     deepTraversal(child, step, patches)
  18.   }
  19.   //如果当前节点存在差异
  20.   if (currentPatches) {
  21.     // 把差异对象应用到当前节点上
  22.     applyPatches(node, currentPatches)
  23.   }
  24. }

这样子，调用patch(rootnode, patches)就直接有针对性的改变有差异的节点了。

path.js完整代码如下：

  1. import {REPLACE, REORDER, PROPS, TEXT} from './diff'
  2. import { setAttr } from './utils'
  3. export function patch (node, patches) {
  4.   // 也是从0开始
  5.   const step = {
  6.     index: 0
  7.   }
  8.   // 深度遍历
  9.   deepTraversal(node, step, patches)
  10. }
  11. // 深度优先遍历dom结构
  12. function deepTraversal(node, step, patches) {
  13.   // 拿到当前差异对象
  14.   const currentPatches = patches[step.index]
  15.   const len = node.childNodes ? node.childNodes.length : 0
  16.   for (let i = 0; i < len; i++) {
  17.     const child = node.childNodes[i]
  18.     step.index++
  19.     deepTraversal(child, step, patches)
  20.   }
  21.   //如果当前节点存在差异
  22.   if (currentPatches) {
  23.     // 把差异对象应用到当前节点上
  24.     applyPatches(node, currentPatches)
  25.   }
  26. }
  27. // 把差异对象应用到当前节点上
  28. function applyPatches(node, currentPatches) {
  29.   currentPatches.forEach(currentPatch => {
  30.     switch (currentPatch.type) {
  31.       // 0: 替换原有节点
  32.       case REPLACE:
  33.         var newNode = (typeof currentPatch.node === 'string') ?  document.createTextNode(currentPatch.node) : currentPatch.node.render()
  34.         node.parentNode.replaceChild(newNode, node)
  35.         break
  36.       // 1: 调整子节点，包括移动、删除等
  37.       case REORDER: 
  38.         moveChildren(node, currentPatch.moves)
  39.         break
  40.       // 2: 修改节点属性
  41.       case PROPS:
  42.         for (let [key, val] of Object.entries(currentPatch.props)) {
  43.           if (val === undefined) {
  44.             node.removeAttribute(key)
  45.           } else {
  46.             setAttr(node, key, val)
  47.           }
  48.         }
  49.         break;
  50.       // 3：修改节点文本内容
  51.       case TEXT:
  52.         if (node.textContent) {
  53.           node.textContent = currentPatch.content
  54.         } else {
  55.           node.nodeValue = currentPatch.content
  56.         }
  57.         break;
  58.       default: 
  59.         throw new Error('Unknow patch type ' + currentPatch.type);
  60.     }
  61.   })
  62. }
  63. // 调整子节点，包括移动、删除等
  64. function moveChildren (node, moves) {
  65.   let staticNodelist = Array.from(node.childNodes)
  66.   const maps = {}
  67.   staticNodelist.forEach(node => {
  68.     if (node.nodeType === 1) {
  69.       const key = node.getAttribute('key')
  70.       if (key) {
  71.         maps[key] = node
  72.       }
  73.     }
  74.   })
  75.   moves.forEach(move => {
  76.     const index = move.index
  77.     if (move.type === 0) { // 变动类型为删除的节点
  78.       if (staticNodeList[index] === node.childNodes[index]) {
  79.         node.removeChild(node.childNodes[index]);
  80.       }
  81.       staticNodeList.splice(index, 1);
  82.     } else {
  83.       let insertNode = maps[move.item.key] 
  84.           ? maps[move.item.key] : (typeof move.item === 'object') 
  85.           ? move.item.render() : document.createTextNode(move.item)
  86.       staticNodelist.splice(index, 0, insertNode);
  87.       node.insertBefore(insertNode, node.childNodes[index] || null)
  88.     }
  89.   })
  90. }

到这里，最基本的虚拟DOM原理已经讲完了，也简单了实现了一个虚拟DOM.

以上就是虚拟dom原理流程的分析与实现的详细内容，更多请关注Gxl网其它相关文章！

人气教程排行

本站所有资源全部来源于网络，若本站发布的内容侵害到您的隐私或者利益，请联系我们删除！