深入聊一聊虚拟DOM与diff算法

2024-04-02 19:55

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虚拟DOM与diff算法

在vue、react等技术出现之前，每次修改DOM都需要通过遍历查询DOM树的方式，找到需要更新的DOM，然后修改样式或结构，资源损耗十分严重。而对于虚拟DOM来说，每次DOM的更改就变成了JS对象的属性的更改，能方便的查找JS对象的属性变化，要比查询DOM树的性能开销小，所以能够改善浏览器的性能问题。

对于vue，从vue2就开始支持虚拟DOM。

diff算法：简单来说就是找出两个对象的差异，只对有差异的一小块DOM进行更新，而不是整个DOM，从而达到最小量更新的效果

虚拟DOM：内部会把代码段解析成一个对象（真实DOM是通过模板编译变成虚拟DOM的）

用JS对象描述DOM的层次结构，DOM中的一切属性都在虚拟DOM中有对应的属性

snabbdom环境搭建

是虚拟DOM库，diff算法的鼻祖，vue源码借鉴了snabbdom

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

git上的snabbdom源码是用TypeScript写的，如果要直接使用编译出来的Javascript版的snabbdom库，可以从npm上下载npm i -D snabbdom

snabbdom库是DOM库，不能在node js环境运行，需要搭建webpack和webpack-dev-server开发环境。需要注意的是必须安装webpack@5。

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

配置webpack.config.js文件，参考官网进行配置：https://webpack.docschina.org/

const path = require('path');

module.exports = {
    // 入口
    entry: './class="lazy" data-src/index.js',

    // 出口
    output: {
        // 虚拟打包路径，文件夹不会真正生成，而是在8080端口虚拟生成
        publicPath: 'xuni',
        // 打包出来的文件名
        filename: "bundle.js",
    },
    // 配置webpack-dev-server
    devServer: {
        // 端口号
        port: 8082,
        // 静态根目录
        contentBase: 'www',
    },
}

将项目根目录下的package.json文件中修改script的配置，就可以通过npm run dev启动项目

配置完之后将官网的Example进行测试，由于示例要获取id=container的节点，所以我们需要提前准备一个id为container的div。

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

需要注意的点

页面出现如下状态即表示配置完成

虚拟DOM和h函数

diff是发生在虚拟DOM上的

新虚拟DOM和老虚拟DOM进行diff(精细化比较)，算出应该如何最小量更新，最后反映到真正的DOM上。

h函数用来产生虚拟节点(vnode)

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

会得到这样的虚拟节点

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

它表示的真正的DOM节点

<a href="https://www.baidu.com">百度</a>

如果需要让虚拟节点上树，需要借助patch函数

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

// 创建patch函数
var patch = init([classModule, propsModule, styleModule, eventListenersModule]);

//创建虚拟节点
var vNode1 = h('a',{ props: { href: 'https://www.baidu.com' } }, '百度');

// 让虚拟节点上树
const container = document.getElementById('container');
patch(container,vNode1);

h函数可以嵌套使用，从而得到虚拟DOM树

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

diff算法

实现最小量更新。需要key。key是这个节点的唯一标识，告诉diff算法，在更改前后它们是同一个DOM节点。

只有同一个虚拟节点，才进行精细化比较。否则就是暴力删除旧的、插入新的。

同一个虚拟节点：选择器相同且key相同

只进行同层比较，不会进行跨层比较。

比如下面这两个DOM节点，虽然是同一片虚拟节点，但是跨层了，依旧会暴力删除旧的、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'),
]))

分析源码也可以验证以上所述

首先会去判断是不是虚拟节点，不是的话会先去把它包装成虚拟节点

然后判断是不是同一个节点，不是的话插入新的、删除旧的，是的话精细化比较

执行的流程图

patch函数

首先判断oldVnode是否是虚拟节点，如果是DOM节点的话先把oldVnode包装成虚拟节点

然后判断新节点和旧节点是否是同一个节点，判断key的值是否相同，标签名是否相同，是否都定义了data(data包含一些具体的信息，onclick、style等)

如果不是同一节点，新节点直接替换老节点，删除旧的、插入新的。在源码中，创建所有的子节点时，需要递归。

如果新旧节点是同一个节点时，会执行patchVnode进行子节点比较

patchVnode函数

首先会找到对应的真实DOM

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

如果新老节点相同，直接返回 if(oldVnode === vnode) return

如果vnode没有文本节点(isUndef(vnode.text))
- 都有children且不相同
  
  使用updateChildren对比children（diff算法的核心）
- 只有vnode有children
  
  则oldVnode是一个空标签或者是文本节点，如果是文本节点就清空文本节点，然后将vnode的children创建为真实DOM后插入到空标签内。
- 只有oldVnode有children
  
  vnode没有的东西，在oldVnode内需要删除掉removeVnodes（oldVnode有且vnode没有的，都清空或移除）
- 只有oldVnode有文本
  
  清空文本
如果vnode有text属性且不同

以vnode为标准，无论oldVnode是什么类型节点，直接设置为vnode内的文本

updateChildren函数

updateChildren方法的核心：

提取出新老节点的子节点：新节点子节点ch和老节点子节点oldCh
ch和oldCh分别设置StartIdx(头指针)和EndIdx(尾指针)变量，相互比较。此时就有四个变量：oldStartIdx、oldEndIdx、newStartIdx、newEndIdx(这里采用双指针的思想)

有四种方式来比较：

oldStartIdx和newStartIdx比较

如果匹配，DOM不用修改，将oldStartIdx和newStartIdx的下标往后移一位

oldEndIdx和newEndIdx比较

如果匹配，DOM不用修改，将oldEndIdx和newEndIdx的下标往前移一位

oldStartIdx和newEndIdx比较

如果匹配，DOM不用修改，将oldStartIdx对应的真实DOM插入到最后一位，oldStartIdx的下标后移一位，newEndIdx的下标前移一位。

oldEndIdx和newStartIdx比较

如果匹配，DOM不用修改，将oldEndIdx对应的真实DOM插入到oldEndIdx对应真实Dom的前面，oldEndIdx的下标前移一位，newStartIdx的下标后移一位。