详解Vue中的虚拟DOM

摘要： 什么是虚拟DOM?

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前言

Vue.js 2.0引入Virtual DOM,比Vue.js 1.0的初始渲染速度提升了2-4倍，并大大降低了内存消耗。那么，什么是Virtual DOM？为什么需要Virtual DOM？它是通过什么方式去提升页面渲染效率的呢？这是本文所要探讨的问题。

模板转换成视图的过程

在正式介绍 Virtual Dom之前，我们有必要先了解下模板转换成视图的过程整个过程（如下图）：

简单点讲，在Vue的底层实现上，Vue将模板编译成虚拟DOM渲染函数。结合Vue自带的响应系统，在状态改变时，Vue能够智能地计算出重新渲染组件的最小代价并应到DOM操作上。

我们先对上图几个概念加以解释:

Virtual DOM 是什么？

Virtual DOM 其实就是一棵以 JavaScript 对象( VNode 节点)作为基础的树，用对象属性来描述节点，实际上它只是一层对真实 DOM 的抽象。最终可以通过一系列操作使这棵树映射到真实环境上。

简单来说，可以把Virtual DOM 理解为一个简单的JS对象，并且最少包含标签名( tag)、属性(attrs)和子元素对象( children)三个属性。不同的框架对这三个属性的命名会有点差别。

对于虚拟DOM，咱们来看一个简单的实例，就是下图所示的这个，详细的阐述了模板 → 渲染函数 → 虚拟DOM树 → 真实DOM的一个过程

Virtual DOM 作用是什么？

虚拟DOM的最终目标是将虚拟节点渲染到视图上。但是如果直接使用虚拟节点覆盖旧节点的话，会有很多不必要的DOM操作。例如，一个ul标签下很多个li标签，其中只有一个li有变化，这种情况下如果使用新的ul去替代旧的ul,因为这些不必要的DOM操作而造成了性能上的浪费。

为了避免不必要的DOM操作，虚拟DOM在虚拟节点映射到视图的过程中，将虚拟节点与上一次渲染视图所使用的旧虚拟节点（oldVnode）做对比，找出真正需要更新的节点来进行DOM操作，从而避免操作其他无需改动的DOM。

其实虚拟DOM在Vue.js主要做了两件事：

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为何需要Virtual DOM？

由于 Virtual DOM 是以 JavaScript 对象为基础而不依赖真实平台环境，所以使它具有了跨平台的能力，比如说浏览器平台、Weex、Node 等。

因为DOM操作的执行速度远不如Javascript的运算速度快，因此，把大量的DOM操作搬运到Javascript中，运用patching算法来计算出真正需要更新的节点，最大限度地减少DOM操作，从而显著提高性能。

Virtual DOM 本质上就是在 JS 和 DOM 之间做了一个缓存。可以类比 CPU 和硬盘，既然硬盘这么慢，我们就在它们之间加个缓存：既然 DOM 这么慢，我们就在它们 JS 和 DOM 之间加个缓存。CPU（JS）只操作内存（Virtual DOM），最后的时候再把变更写入硬盘（DOM）

Virtual DOM的优势不在于单次的操作，而是在大量、频繁的数据更新下，能够对视图进行合理、高效的更新。

为了实现高效的DOM操作，一套高效的虚拟DOM diff算法显得很有必要。我们通过patch 的核心----diff 算法，找出本次DOM需要更新的节点来更新，其他的不更新。比如修改某个model 100次，从1加到100，那么有了Virtual DOM的缓存之后，只会把最后一次修改patch到view上。那diff 算法的实现过程是怎样的？

diff 算法

Vue的diff算法是基于snabbdom改造过来的，仅在同级的vnode间做diff，递归地进行同级vnode的diff，最终实现整个DOM树的更新。因为跨层级的操作是非常少的，忽略不计，这样时间复杂度就从O(n3)变成O(n)。

diff 算法包括几个步骤：

diff 算法的实现过程

diff 算法本身非常复杂，实现难度很大。本文去繁就简，粗略介绍以下两个核心函数实现流程：

1. patch(container,vnode)

通过这个函数可以让VNode渲染成真正的DOM，我们通过以下模拟代码，可以了解大致过程：

function createElement(vnode) {    
 var tag = vnode.tag  
 var attrs = vnode.attrs || {}    
 var children = vnode.children || []    
 if (!tag) {       return null  }    
 // 创建真实的 DOM 元素    
 var elem = document.createElement(tag)   // 属性    
 var attrName    
 for (attrName in attrs) {    if (attrs.hasOwnProperty(attrName)) { // 给 elem 添加属性elem.setAttribute(attrName, attrs[attrName])}}// 子元素children.forEach(function (childVnode) {// 给 elem 添加子元素，如果还有子节点，则递归的生成子节点。elem.appendChild(createElement(childVnode))  // 递归})    // 返回真实的 DOM 元素   return elem
 }
 

2. patch(vnode,newVnode)

这里我们只考虑vnode与newVnode如何对比的情况：

function updateChildren(vnode, newVnode) {var children = vnode.children || []var newChildren = newVnode.children || []// 遍历现有的childrenchildren.forEach(function (childVnode, index) {var newChildVnode = newChildren[index]// 两者tag一样if (childVnode.tag === newChildVnode.tag) {// 深层次对比，递归updateChildren(childVnode, newChildVnode)} else { // 两者tag不一样replaceNode(childVnode, newChildVnode) }}
 )}
 

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参考

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