vue核心之虛擬DOM(vdom)

一、真實(shí)DOM和其解析流程?

? ? 瀏覽器渲染引擎工作流程都差不多,大致分為5步,創(chuàng)建DOM樹(shù)——?jiǎng)?chuàng)建StyleRules——?jiǎng)?chuàng)建Render樹(shù)——布局Layout——繪制Painting

????第一步,用HTML分析器,分析HTML元素,構(gòu)建一顆DOM樹(shù)(標(biāo)記化和樹(shù)構(gòu)建)。

? ? 第二步,用CSS分析器,分析CSS文件和元素上的inline樣式,生成頁(yè)面的樣式表。

? ? 第三步,將DOM樹(shù)和樣式表,關(guān)聯(lián)起來(lái),構(gòu)建一顆Render樹(shù)(這一過(guò)程又稱(chēng)為Attachment)。每個(gè)DOM節(jié)點(diǎn)都有attach方法,接受樣式信息,返回一個(gè)render對(duì)象(又名renderer)。這些render對(duì)象最終會(huì)被構(gòu)建成一顆Render樹(shù)。

? ? 第四步,有了Render樹(shù),瀏覽器開(kāi)始布局,為每個(gè)Render樹(shù)上的節(jié)點(diǎn)確定一個(gè)在顯示屏上出現(xiàn)的精確坐標(biāo)。

? ? 第五步,Render樹(shù)和節(jié)點(diǎn)顯示坐標(biāo)都有了,就調(diào)用每個(gè)節(jié)點(diǎn)paint方法,把它們繪制出來(lái)。?

? ? DOM樹(shù)的構(gòu)建是文檔加載完成開(kāi)始的?構(gòu)建DOM數(shù)是一個(gè)漸進(jìn)過(guò)程,為達(dá)到更好用戶(hù)體驗(yàn),渲染引擎會(huì)盡快將內(nèi)容顯示在屏幕上。它不必等到整個(gè)HTML文檔解析完畢之后才開(kāi)始構(gòu)建render數(shù)和布局。

? ? Render樹(shù)是DOM樹(shù)和CSSOM樹(shù)構(gòu)建完畢才開(kāi)始構(gòu)建的嗎?這三個(gè)過(guò)程在實(shí)際進(jìn)行的時(shí)候又不是完全獨(dú)立,而是會(huì)有交叉。會(huì)造成一邊加載,一遍解析,一遍渲染的工作現(xiàn)象。

? ? CSS的解析是從右往左逆向解析的(從DOM樹(shù)的下-上解析比上-下解析效率高),嵌套標(biāo)簽越多,解析越慢。

webkit渲染引擎工作流程

二、JS操作真實(shí)DOM的代價(jià)!

????????用我們傳統(tǒng)的開(kāi)發(fā)模式,原生JS或JQ操作DOM時(shí),瀏覽器會(huì)從構(gòu)建DOM樹(shù)開(kāi)始從頭到尾執(zhí)行一遍流程。在一次操作中,我需要更新10個(gè)DOM節(jié)點(diǎn),瀏覽器收到第一個(gè)DOM請(qǐng)求后并不知道還有9次更新操作,因此會(huì)馬上執(zhí)行流程,最終執(zhí)行10次。例如,第一次計(jì)算完,緊接著下一個(gè)DOM更新請(qǐng)求,這個(gè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值就變了,前一次計(jì)算為無(wú)用功。計(jì)算DOM節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)值等都是白白浪費(fèi)的性能。即使計(jì)算機(jī)硬件一直在迭代更新,操作DOM的代價(jià)仍舊是昂貴的,頻繁操作還是會(huì)出現(xiàn)頁(yè)面卡頓,影響用戶(hù)體驗(yàn)。

三、為什么需要虛擬DOM,它有什么好處?

? ? ? ? Web界面由DOM樹(shù)(樹(shù)的意思是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu))來(lái)構(gòu)建,當(dāng)其中一部分發(fā)生變化時(shí),其實(shí)就是對(duì)應(yīng)某個(gè)DOM節(jié)點(diǎn)發(fā)生了變化,

????????虛擬DOM就是為了解決瀏覽器性能問(wèn)題而被設(shè)計(jì)出來(lái)的。如前,若一次操作中有10次更新DOM的動(dòng)作,虛擬DOM不會(huì)立即操作DOM,而是將這10次更新的diff內(nèi)容保存到本地一個(gè)JS對(duì)象中,最終將這個(gè)JS對(duì)象一次性attch到DOM樹(shù)上,再進(jìn)行后續(xù)操作,避免大量無(wú)謂的計(jì)算量。所以,用JS對(duì)象模擬DOM節(jié)點(diǎn)的好處是,頁(yè)面的更新可以先全部反映在JS對(duì)象(虛擬DOM)上,操作內(nèi)存中的JS對(duì)象的速度顯然要更快,等更新完成后,再將最終的JS對(duì)象映射成真實(shí)的DOM,交由瀏覽器去繪制。

四、實(shí)現(xiàn)虛擬DOM

? ? ? ? 例如一個(gè)真實(shí)的DOM節(jié)點(diǎn)。

真實(shí)DOM

????????我們用JS來(lái)模擬DOM節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)虛擬DOM。

虛擬DOM

? ? ? ? 其中的Element方法具體怎么實(shí)現(xiàn)的呢?

Element方法實(shí)現(xiàn)

????????第一個(gè)參數(shù)是節(jié)點(diǎn)名(如div),第二個(gè)參數(shù)是節(jié)點(diǎn)的屬性(如class),第三個(gè)參數(shù)是子節(jié)點(diǎn)(如ul的li)。除了這三個(gè)參數(shù)會(huì)被保存在對(duì)象上外,還保存了key和count。其相當(dāng)于形成了虛擬DOM樹(shù)。

虛擬DOM樹(shù)

? ? ? ? 有了JS對(duì)象后,最終還需要將其映射成真實(shí)DOM

虛擬DOM對(duì)象映射成真實(shí)DOM

? ? ? ? 我們已經(jīng)完成了創(chuàng)建虛擬DOM并將其映射成真實(shí)DOM,這樣所有的更新都可以先反應(yīng)到虛擬DOM上,如何反應(yīng)?需要用到Diff算法

? ? ? ? 兩棵樹(shù)如果完全比較時(shí)間復(fù)雜度是O(n^3),但參照《深入淺出React和Redux》一書(shū)中的介紹,React的Diff算法的時(shí)間復(fù)雜度是O(n)。要實(shí)現(xiàn)這么低的時(shí)間復(fù)雜度,意味著只能平層的比較兩棵樹(shù)的節(jié)點(diǎn),放棄了深度遍歷。這樣做,似乎犧牲掉了一定的精確性來(lái)?yè)Q取速度,但考慮到現(xiàn)實(shí)中前端頁(yè)面通常也不會(huì)跨層移動(dòng)DOM元素,這樣做是最優(yōu)的。

? ? ? ? 深度優(yōu)先遍歷,記錄差異

? ? ? ? 。。。。

? ? ? ? Diff操作

? ? ? ? 在實(shí)際代碼中,會(huì)對(duì)新舊兩棵樹(shù)進(jìn)行一個(gè)深度的遍歷,每個(gè)節(jié)點(diǎn)都會(huì)有一個(gè)標(biāo)記。每遍歷到一個(gè)節(jié)點(diǎn)就把該節(jié)點(diǎn)和新的樹(shù)進(jìn)行對(duì)比,如果有差異就記錄到一個(gè)對(duì)象中。

? ? ? ? 下面我們創(chuàng)建一棵新樹(shù),用于和之前的樹(shù)進(jìn)行比較,來(lái)看看Diff算法是怎么操作的。

old Tree
new Tree

? ? ? ? 平層Diff,只有以下4種情況:

? ? ? ? 1、節(jié)點(diǎn)類(lèi)型變了,例如下圖中的P變成了H3。我們將這個(gè)過(guò)程稱(chēng)之為REPLACE。直接將舊節(jié)點(diǎn)卸載并裝載新節(jié)點(diǎn)。舊節(jié)點(diǎn)包括下面的子節(jié)點(diǎn)都將被卸載,如果新節(jié)點(diǎn)和舊節(jié)點(diǎn)僅僅是類(lèi)型不同,但下面的所有子節(jié)點(diǎn)都一樣時(shí),這樣做效率不高。但為了避免O(n^3)的時(shí)間復(fù)雜度,這樣是值得的。這也提醒了開(kāi)發(fā)者,應(yīng)該避免無(wú)謂的節(jié)點(diǎn)類(lèi)型的變化,例如運(yùn)行時(shí)將div變成p沒(méi)有意義。

? ? ? ? 2、節(jié)點(diǎn)類(lèi)型一樣,僅僅屬性或?qū)傩灾底兞恕?/b>我們將這個(gè)過(guò)程稱(chēng)之為PROPS。此時(shí)不會(huì)觸發(fā)節(jié)點(diǎn)卸載和裝載,而是節(jié)點(diǎn)更新。

查找不同屬性方法

? ? ? ? 3、文本變了,文本對(duì)也是一個(gè)Text Node,也比較簡(jiǎn)單,直接修改文字內(nèi)容就行了,我們將這個(gè)過(guò)程稱(chēng)之為TEXT

? ? ? ? 4、移動(dòng)/增加/刪除 子節(jié)點(diǎn),我們將這個(gè)過(guò)程稱(chēng)之為REORDER。看一個(gè)例子,在A、B、C、D、E五個(gè)節(jié)點(diǎn)的B和C中的BC兩個(gè)節(jié)點(diǎn)中間加入一個(gè)F節(jié)點(diǎn)。

例子

? ? ? ? 我們簡(jiǎn)單粗暴的做法是遍歷每一個(gè)新虛擬DOM的節(jié)點(diǎn),與舊虛擬DOM對(duì)比相應(yīng)節(jié)點(diǎn)對(duì)比,在舊DOM中是否存在,不同就卸載原來(lái)的按上新的。這樣會(huì)對(duì)F后邊每一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行操作。卸載C,裝載F,卸載D,裝載C,卸載E,裝載D,裝載E。效率太低。

粗暴做法

? ? ? ? 如果我們?cè)贘SX里為數(shù)組或枚舉型元素增加上key后,它能夠根據(jù)key,直接找到具體位置進(jìn)行操作,效率比較高。常見(jiàn)的最小編輯距離問(wèn)題,可以用Levenshtein Distance算法來(lái)實(shí)現(xiàn),時(shí)間復(fù)雜度是O(M*N),但通常我們只要一些簡(jiǎn)單的移動(dòng)就能滿(mǎn)足需要,降低精確性,將時(shí)間復(fù)雜度降低到O(max(M,N))即可。

最終Diff出來(lái)的結(jié)果

映射成真實(shí)DOM

? ??????虛擬DOM有了,Diff也有了,現(xiàn)在就可以將Diff應(yīng)用到真實(shí)DOM上了。深度遍歷DOM將Diff的內(nèi)容更新進(jìn)去。

根據(jù)Diff更新DOM
根據(jù)Diff更新DOM

我們會(huì)有兩個(gè)虛擬DOM(js對(duì)象,new/old進(jìn)行比較diff),用戶(hù)交互我們操作數(shù)據(jù)變化new虛擬DOM,old虛擬DOM會(huì)映射成實(shí)際DOM(js對(duì)象生成的DOM文檔)通過(guò)DOM fragment操作給瀏覽器渲染。當(dāng)修改new虛擬DOM,會(huì)把newDOM和oldDOM通過(guò)diff算法比較,得出diff結(jié)果數(shù)據(jù)表(用4種變換情況表示)。再把diff結(jié)果表通過(guò)DOM?fragment更新到瀏覽器DOM中。

虛擬DOM的存在的意義?vdom 的真正意義是為了實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái),服務(wù)端渲染,以及提供一個(gè)性能還算不錯(cuò) Dom 更新策略。vdom 讓整個(gè) mvvm 框架靈活了起來(lái)

Diff算法只是為了虛擬DOM比較替換效率更高,通過(guò)Diff算法得到diff算法結(jié)果數(shù)據(jù)表(需要進(jìn)行哪些操作記錄表)。原本要操作的DOM在vue這邊還是要操作的,只不過(guò)用到了js的DOM?fragment來(lái)操作dom(統(tǒng)一計(jì)算出所有變化后統(tǒng)一更新一次DOM)進(jìn)行瀏覽器DOM一次性更新。其實(shí)DOM?fragment我們不用平時(shí)發(fā)開(kāi)也能用,但是這樣程序員寫(xiě)業(yè)務(wù)代碼就用把DOM操作放到fragment里,這就是框架的價(jià)值,程序員才能專(zhuān)注于寫(xiě)業(yè)務(wù)代碼

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