虚拟DOM如何进化为真实DOM

前言

Vue和React的Render函数中都涉及到了Virtual DOM的概念，Virtual DOM也是性能优化上的重要一环，同时突破了直接操作真实DOM的瓶颈，本文带着以下几个问题来阐述Virtual DOM。

1.为什么要操作虚拟 DOM?

2.什么是虚拟 DOM?

3.手把手教你实现虚拟 DOM 渲染真实 DOM

希望阅读本文之后，能够让你深入的了解虚拟 DOM并且在开发和面试中收益。

为什么要操作虚拟 DOM

为了帮助我们更好的理解为什么要操作虚拟 DOM，我们先从浏览器渲染[1]一个 HTML 文件需要做哪些事情说起：

浏览器渲染机制大致可以分为以下 5 步走:

1.创建 DOM tree

2.创建 Style Rules

3.构建 Render tree

4.布局 Layout

5.绘制 Painting

我们过去使用原生JavaScript和jquery去操作真实DOM的时候,浏览器会从构建 DOM 开始从头到尾的执行一遍渲染的流程。

在一次开发中,假如产品告诉你一个需求,你需要在一次操作中更新10个DOM节点,理想状态是浏览器一次性构建完DOM树，再执行后续操作。但浏览器没这么智能，收到第一个更新 DOM 请求后，并不知道后续还有9次更新操作，因此会马上执行流程，最终执行 10 次流程。

过了一会产品经理把你叫过去和你说把需求改一下,此时你又需要操作一次 DOM 的更新，那么这个时候之前做的 10 次 DOM 操作就是白白浪费性能,浪费感情。

即使计算机硬件一直在更新迭代，但是操作DOM的代价仍旧是昂贵的，频繁操作 DOM 还是会出现页面卡顿，影响用户的体验。真实的 DOM 节点，哪怕一个最简单的 div 也包含着很多属性，可以打印出来直观感受一下：

如此多的属性，如果每次对 DOM 结构都进行更新，一次，两次，三次...一百次....一千次...，可想而知，是多么庞大的数据量。

因此虚拟DOM就是为了解决这个浏览器性能问题而被设计出来的。例如前面的例子，假如一次操作中有 10 次更新 DOM 的动作，虚拟DOM不会立即操作DOM，而是将这 10 次更新 DOM 的动作通过Diff算法最终生成一个js对象，然后通知浏览器去执行一次绘制工作，这样可以避免大量的无谓的计算量。

什么是虚拟 DOM

虚拟 DOM[2]就是我们上面所说的js对象。

其本质上就是在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)， 直接操作内存中的 JS 对象的速度显然要更快。

function vnode(tag, data, key, children, text) { 
    return { 
        tag, 
        data, 
        key, 
        children, 
        text 
    } 
} 

举个栗子:

假如我们有这样的一个 DOM 树

<ul class="list"> 
  <li class="item">前端简报</li> 
  <li>vue</li> 
</ul> 

那么，我们怎么用 js 的对象来对应到这个树呢?

{ 
    tag: 'ul',        // 元素标签 
    data: {           // 属性 
        class: 'list' 
    }, 
    key: '', 
    text: '',  // 文本内容 
    children: [ 
        { 
            tag: "li", 
            data: { 
                class: "item" 
            }, 
            key: '', 
            text: '', 
            children: [ 
                { 
                    tag: undefined, 
                    data: undefined, 
                    key: undefined, 
                    text: '前端简报', 
                    children: [] 
                } 
            ] 
        }, 
        { 
            tag: "li", 
            data: "", 
            key: '', 
            text: '', 
            children: [ 
                { 
                    tag: undefined, 
                    data: undefined, 
                    key: undefined, 
                    text: 'vue', 
                    children: [] 
                } 
            ] 
        } 
    ]       // 子元素 
} 

由此可知:DOM tree的信息都可以用JavaScript对象来表示，反过来，我们也可以用 JavaScript对象表示的树结构来构建一棵真正的DOM树。

实现虚拟 DOM 渲染真实 DOM

有了JavaScript对象之后如何转化为真实的 DOM 树结构呢?

ul 和 li 在 js 对象中,页面上并没有此结构，所以我们需要把ul和li转化为和

标签

而文本标签我们定义 Vnode 为:

{ 
   tag: undefined, 
   data: undefined, 
   key: undefined, 
   text: 'vue', 
   children: [] 
} 

故可以判断tag的类型来确定创建元素的类型.

function createElm(vnode) { 
    let { tag, data, children, key, text } = vnode; 
 
    if (typeof tag == "string") { 
        vnode.el = document.createElement(tag);  //创建元素放到vnode.el上 
        children.forEach(child => { 
            vnode.el.appendChild(createElm(child)) 
        }) 
    } else { 
        vnode.el = document.createTextNode(text);  //创建文本 
    } 
    return vnode.el 
} 

如果子节点存在并且也是虚拟DOM的话，我们通过递归调用创建子节点。

创建 DOM 树结构之后我们需要设置节点的属性，即处理虚拟 DOM 中的data属性。

function updateProperties(vnode) { 
    let el = vnode.el; 
    let newProps = vnode.data || {}; 
    for (let key in newProps) { 
        if (key == "style") { 
            for (let styleName in newProps.style) { 
                el.style[styleName] = newProps.style[styleName]; 
            } 
        } else if (key == "class") { 
            el.className = newProps.class; 
        } else { 
            el.setAttribute(key, newProps[key]); 
        } 
    } 
} 

在我们创建元素标签之后调用updateProperties方法即可

把上面创建出来的真实 DOM 结构 vnode.el 添加到文档当中即可呈现出我们需要的真实 DOM 结构

let parentElm = document.getElementById("app").parentNode; 获取之前app的父亲body 
parentElm.insertBefore(createElm(vnode), document.getElementById("app").nextSibling); //body里在老的app后面插入真实dom 
parentElm.removeChild(document.getElementById("app")); //删除老的节点 

总结

以上就是本文的全部内容,我想我们现在应该了解什么是虚拟DOM的概念了以及虚拟DOM是如何实现真实DOM渲染的。其中用到了主要用到了子节点的递归，下篇文章将讲解虚拟节点的 diff 算法，敬请期待。

参考资料

[1]虚拟DOM介绍: https://www.jianshu.com/p/616999666920

[2]如何实现一个 Virtual DOM 算法: 'https://github.com/livoras/blog/issues/13'