浅析Vue中Virtual DOM和Diff原理及实现

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• 0. 写在开头
• 1. vdom
• 2. Diff

0. 写在开头

本文将秉承Talk is cheap, show me the code原则，做到文字最精简，一切交由代码说明！

1. vdom

vdom即虚拟DOM，将DOM映射为JS对象，结合diff算法更新DOM

以下为DOM

<div id="app">
  <div class="home">home</div>
</div>

映射成VDOM

{
  tag: 'div',
  attrs: {
    id: 'app'
  },
  children: [
    {
      tag: 'div',
      attrs: {
        class: 'home'
      },
      children: [
        {
          tag: undefined,
          attrs: undefined,
          text: 'home',
          children: undefined
        }
      ]
    }
  ]
}

通过这个vdom实现简单的render函数，可以通过js操作修改dom

<template>
  <div id="app">
    <div v-for="item in arr">{{ item.name }} : {{ item.id }}</div>
  </div>
  <button id="btn">reRender</button>
</template>

let app = document.getElementById('app')
let data = {
  arr: [
    { name: 'a', id: 1 },
    { name: 'b', id: 2 },
    { name: 'c', id: 3 },
  ]
}

function render(data) {
  app.innerHtml = ''
  let children = []
  data.forEach(item => {
    let el = document.createElement("div")
    el.innerHtml = `${ item.name } : ${item.id}`
    app.appendChild(el)
  })
}

// test
render(data.arr) // 首次渲染
let btn = document.getElementById('btn')
btn.onClick = () => {
  data.arr[2].id++ // 修改关联数据
  render(data.arr) // 重新渲染：暴力刷新DOM，没有diff，实际上只用更新最后一个div就行
}

使用snabbdom实现VDOM

snabbldom是简易实现vdom功能的库，有两个核心api：h函数和patch函数

h(tag, attrs, children) // 创建vnode
patch(vnode, newVnode) // 对vnode进行diff后挂载到真实dom上

结合h和patch实现render渲染函数

let app = document.getElementById('app')
let vnode;

function render(data) {
  let newVnode = h('div', { class: 'wrap' }, data.forEach(item => {
      return h('div', {}, `${item.name} : ${item.id}`)
    })
  )
  patch(vnode, newVnode)
  vnode = newVnode
}

render(data.arr) // 首次渲染

let btn = document.getElementById('btn')
btn.onClick = () => {
  data.arr[2].id++ // 修改关联数据
  render(data.arr) // 重新渲染：在patch函数里经过vdom的diff后再挂载到真实dom，这里只更新最后一个div
}

2. Diff

为了尽量减少DOM操作，需要通过diff对比新旧vnode，针对更改的地方进行更新DOM，而非替换整个DOM

大体思路为：

• 对新旧两个节点调用patch函数
• 进来先判断两个节点是否为同一类型，具体是对比key、tag、data等属性
• 若不为同一类型，那么基于新节点创建dom之后作替换
• 若为同一类型，那么调用patchVnode函数
• 进来先判断两个节点是文本节点的话，那么就作文本内容替换
• 否则判断是否都有子节点，都有的话调用updateChildren函数，通过首尾四个指针对子节点数组进行diff更新；若旧节点有子节点，新节点没有，这时就删除子节点；若旧节点无子节点，新节点有，这时基于新节点创建dom作替换即可

通过createElment函数，将VDOM转为真实DOM

function createElement(vnode) {
  if(vnode.text) return document.createTextNode(vnode) // 文本节点

  let { tag, attrs, children } = vnode

  let el = document.createElement(tag) // tag

  for(let key of attrs){ // attrs
    el.setAttribute(key, attrs[key])
  }

  children.forEach(childVnode => { // children
    el.appendChild(createElement(childVnode))
  })
  vnode.el = el
  return el
}

通过patch函数，执行diff更新操作

判断vnode和newVnode是否为同一类型节点，是则继续递归对比子节点，否则直接替换

function patch(vnode, newVnode) {
  if (isSameNode(vnode, newVnode)) patchVnode(vnode, newVnode)
  else replaceVnode(vnode, newVnode)
}

function replaceVnode(vnode, newVnode) {
  let el = vnode.el // 旧节点
  let parentEl = api.getParentNode(el) // 获取父节点
  api.insertBefore(parentEl, createElement(newVnode), api.getNextSibling(el)) // 插入新节点
  api.removeChild(parentEl, el) // 删除旧节点
}

function isSameNode(vnode, newVnode) {
  return (
    vnode.key == newVnode.key && // key是否相同
    vnode.tag == newVnode.tag && // tag是否相同
    isDef(vnode.data) == isDef(newVnode.data) // 是否都定义了data
    // &&... 其他条件
  )
}

function patchVnode(vnode, newVnode) {
  let el = newVnode.el = vnode.el // 获取当前旧节点对应的dom，并赋值给新节点的el

  // 1.都为文本节点，且文本不一样
  if (vnode.text && newVnode.text && vnode.text != newVnode.text)
    return api.setElText(el, newVnode.text) // 替换文本

  let ch = vnode.children
  let newCh = newVnode.children
  if (ch && newCh) return updateChildren(el, ch, newCh) // 2.都有子节点，递归对比
  if (ch) return api.removeChild(el) // 3.vnode有子节点，newVnode无，删除子节点
  return replaceVnode(vnode, newVnode) // 4. newNode有子节点，vnode无，替换即可
}

updateChildren实现比较复杂，使用首尾四指针进行vnode和newVnode的对比

function updateChildren(el, ch, newCh) {
  // 子节点下标
  let l = 0
  let r = ch.length - 1
  let newL = 0
  let newR = newCh.length - 1

  // 子节点
  let lNode = ch[l]
  let rNode = ch[r]
  let newLNode = newCh[newL]
  let newRNode = newCh[newR]

  while (l <= r && newL <= newR) {
    if (!lNode || !rNode || !newLNode || !newRNode) { // 边界处理
      if (!lNode) lNode = ch[++l]
      if (!rNode) rNode = ch[--r]
      if (!newLNode) newLNode = newCh[++newL]
      if (!newRNode) newRNode = newCh[--newR]
      continue
    }

    // 新旧子节点首尾指针对比 l*newL、r*newR、l*newR、r*newL
    if (isSameNode(lNode, newLNode)) {
      patchVnode(lNode, newLNode)
      lNode = ch[++l]
      newLNode = newCh[++newL]
      continue
    }
    if (isSameNode(rNode, newRNode)) {
      patchVnode(rNode, newRNode)
      rNode = ch[--r]
      newRNode = newCh[--newR]
      continue
    }
    if (isSameNode(lNode, newRNode)) {
      patchVnode(lNode, newRNode)
      api.insertBefore(el, lNode.el, api.nextSibling(rNode.el))
      lNode = ch[++l]
      newRNode = newCh[--newR]
      continue
    }
    if (isSameNode(rNode, newLNode)) {
      patchVnode(rNode, newLNode)
      api.insertBefore(el, rNode.el, lNode.el)
      rNode = ch[--r]
      newLNode = newCh[++newL]
      continue
    }

    // 在vnode未知序列区间[l,r]生成key-idx的map表，用newLNode的key在未知序列中找到可复用的位置
    if (!keyIdxMap) keyIdxMap = getKeyIdxMap(ch, l, r) // map

    keyIdx = keyIdxMap.get(newLNode.key)
    if (!keyIdx) {
      api.insertBefore(el, createElement(newLNode), lNode.el)
    }
    else {
      let nodeToMove = ch[keyIdx]
      patchVnode(nodeToMove, newLNode)
      api.insertBefore(el, nodeToMove.el, lNode.el)
    }
    newLNode = newCh[++newL]
  }
}

function getKeyIdxMap(ch, l, r) {
  let map = new Map()
  while (l <= r) map.set(ch[l].key, l++)
  return map
}

到此这篇关于浅析Vue中Virtual DOM和Diff原理及实现的文章就介绍到这了,更多相关Vue Virtual DOM Diff内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们！