Virtual DOM 기술을 사용하면 페이지 렌더링의 효율성이 향상되어 노드 작업이 줄어들고 성능이 향상됩니다. 이 글에서는 vue의 Virtual DOM
기술 원리와 Vue
프레임워크의 구체적인 구현에 대한 심층 분석을 제공합니다. (학습 동영상 공유: vue 동영상 튜토리얼Virtual DOM
的技术原理和 Vue
框架的具体实现。(学习视频分享:vue视频教程)
DOM
和其解析流程 本节我们主要介绍真实 DOM
的解析过程,通过介绍其解析过程以及存在的问题,从而引出为什么需要虚拟DOM
。一图胜千言,如下图为 webkit
渲染引擎工作流程图
所有的浏览器渲染引擎工作流程大致分为5步:创建 DOM
树 —> 创建 Style Rules
-> 构建 Render
树 —> 布局 Layout
-—> 绘制 Painting
。
注意点:
1、DOM
树的构建是文档加载完成开始的? 构建 DOM
树是一个渐进过程,为达到更好的用户体验,渲染引擎会尽快将内容显示在屏幕上,它不必等到整个 HTML
文档解析完成之后才开始构建 render
树和布局。
2、Render
树是 DOM
树和 CSS
样式表构建完毕后才开始构建的? 这三个过程在实际进行的时候并不是完全独立的,而是会有交叉,会一边加载,一边解析,以及一边渲染。
3、CSS
的解析注意点? CSS
的解析是从右往左逆向解析的,嵌套标签越多,解析越慢。
4、JS
操作真实 DOM
的代价? 用我们传统的开发模式,原生 JS
或 JQ
操作 DOM
时,浏览器会从构建 DOM 树开始从头到尾执行一遍流程。在一次操作中,我需要更新 10 个 DOM
节点,浏览器收到第一个 DOM
请求后并不知道还有 9 次更新操作,因此会马上执行流程,最终执行10 次。例如,第一次计算完,紧接着下一个 DOM
更新请求,这个节点的坐标值就变了,前一次计算为无用功。计算 DOM
节点坐标值等都是白白浪费的性能。即使计算机硬件一直在迭代更新,操作 DOM
的代价仍旧是昂贵的,频繁操作还是会出现页面卡顿,影响用户体验
Virtual-DOM
基础DOM
的好处 虚拟 DOM
就是为了解决浏览器性能问题而被设计出来的。如前,若一次操作中有 10 次更新 DOM
的动作,虚拟 DOM
不会立即操作 DOM
,而是将这 10 次更新的 diff
内容保存到本地一个 JS
对象中,最终将这个 JS
对象一次性 attch
到 DOM
树上,再进行后续操作,避免大量无谓的计算量。所以,用 JS
对象模拟 DOM
节点的好处是,页面的更新可以先全部反映在 JS
对象(虚拟 DOM
)上,操作内存中的 JS
对象的速度显然要更快,等更新完成后,再将最终的 JS
对象映射成真实的 DOM
)
DOM
및 해당 구문 분석 프로세스를 소개합니다. >DOM
의 구문 분석 프로세스는 구문 분석 프로세스와 기존 문제를 소개함으로써 가상 DOM
이 필요한 이유를 알려줍니다. 천 마디 말보다 한 장의 사진이 좋습니다. 아래 그림은 webkit
렌더링 엔진🎜🎜🎜 모든 브라우저 렌더링 엔진 워크플로는 대략 5단계로 나뉩니다. DOM
트리 —> 스타일 규칙
생성 -> 렌더링
트리 빌드 —> 그림
을 그립니다. 🎜
DOM
트리 구성이 시작됩니까? DOM
트리 구축은 더 나은 사용자 경험을 달성하기 위해 점진적인 프로세스로, 렌더링 엔진은 가능한 한 빨리 콘텐츠를 화면에 표시합니다. 전체 HTML
렌더링
트리 및 레이아웃 구성은 문서 구문 분석이 완료된 후에만 시작됩니다. 🎜🎜2. DOM
트리와 CSS
스타일 시트가 빌드된 후에 렌더링
트리가 빌드됩니다. 이 세 가지 프로세스는 실제 구현에서 완전히 독립적이지는 않지만 동시에 중첩, 로드, 구문 분석 및 렌더링됩니다. 🎜🎜3. CSS
를 구문 분석할 때 주의해야 할 점은 무엇인가요? CSS
는 오른쪽에서 왼쪽으로 역으로 구문 분석됩니다. 중첩된 태그가 많을수록 구문 분석 속도가 느려집니다. 🎜🎜4. JS
로 실제 DOM
을 운영하는 데 드는 비용은 얼마인가요? 기존 개발 모델인 기본 JS
또는 JQ
를 사용하여 DOM
을 작동하는 경우 브라우저는 DOM 트리 구축부터 시작합니다. 스크래치를 사용하여 프로세스를 한 번 실행합니다. 한 작업에서 10개의 DOM
노드를 업데이트해야 합니다. 브라우저가 첫 번째 DOM
요청을 받은 후에는 9개의 업데이트 작업이 더 있다는 것을 알지 못합니다. 즉시 프로세스를 실행하고 최종적으로 10번 실행합니다. 예를 들어 첫 번째 계산 후 다음 DOM
업데이트 요청 직후 이 노드의 좌표 값이 변경되므로 이전 계산은 쓸모가 없습니다. DOM
노드 좌표 값 등을 계산하는 것은 성능 낭비입니다. 컴퓨터 하드웨어가 반복적으로 업데이트되었음에도 불구하고 DOM
운영 비용은 여전히 높으며 빈번한 작업으로 인해 페이지가 정지되어 사용자 경험에 영향을 미치게 됩니다🎜가상 DOM
기본DOM
이점DOM
은 브라우저 성능 문제를 해결하도록 설계되었습니다. 이전과 마찬가지로 한 번의 작업으로 DOM
을 업데이트하는 작업이 10개 있으면 가상 DOM
은 DOM
을 즉시 작동시키지 않고 10개를 업데이트합니다. times 업데이트된 diff
콘텐츠는 로컬 JS
개체에 저장되고 마지막으로 이 JS
개체는 attch
에 저장됩니다. code>DOM 트리를 확인한 다음 불필요한 계산을 피하기 위해 후속 작업을 수행합니다. 따라서 JS
개체를 사용하여 DOM
노드를 시뮬레이션하면 모든 페이지 업데이트가 JS
개체(가상 DOM ), 메모리에서 <code>JS
객체를 작동하는 속도가 확실히 더 빨라졌습니다. 업데이트가 완료된 후 최종 JS
객체가 DOM 객체에 매핑됩니다. 실제 DOM
은 브라우저에 맡겨져 그려집니다. 🎜JS
객체를 사용하여 DOM
트리JS
对象模拟 DOM
树(1)如何用 JS
对象模拟 DOM
树
例如一个真实的 DOM
节点如下:
<div> <p>Virtual DOM</p> <ul> <li>Item 1</li> <li>Item 2</li> <li>Item 3</li> </ul> <div>Hello World</div> </div>
我们用 JavaScript
对象来表示 DOM
节点,使用对象的属性记录节点的类型、属性、子节点等。
element.js
中表示节点对象代码如下:
/** * Element virdual-dom 对象定义 * @param {String} tagName - dom 元素名称 * @param {Object} props - dom 属性 * @param {Array<element>} - 子节点 */ function Element(tagName, props, children) { this.tagName = tagName this.props = props this.children = children // dom 元素的 key 值,用作唯一标识符 if(props.key){ this.key = props.key } var count = 0 children.forEach(function (child, i) { if (child instanceof Element) { count += child.count } else { children[i] = '' + child } count++ }) // 子元素个数 this.count = count } function createElement(tagName, props, children){ return new Element(tagName, props, children); } module.exports = createElement;</element>
根据 element
对象的设定,则上面的 DOM
结构就可以简单表示为:
var el = require("./element.js"); var ul = el('div',{id:'virtual-dom'},[ el('p',{},['Virtual DOM']), el('ul', { id: 'list' }, [ el('li', { class: 'item' }, ['Item 1']), el('li', { class: 'item' }, ['Item 2']), el('li', { class: 'item' }, ['Item 3']) ]), el('div',{},['Hello World']) ])
现在 ul
就是我们用 JavaScript
对象表示的 DOM
结构,我们输出查看 ul
对应的数据结构如下:
(2)渲染用 JS
表示的 DOM
对象
但是页面上并没有这个结构,下一步我们介绍如何将 ul
渲染成页面上真实的 DOM
结构,相关渲染函数如下:
/** * render 将virdual-dom 对象渲染为实际 DOM 元素 */ Element.prototype.render = function () { var el = document.createElement(this.tagName) var props = this.props // 设置节点的DOM属性 for (var propName in props) { var propValue = props[propName] el.setAttribute(propName, propValue) } var children = this.children || [] children.forEach(function (child) { var childEl = (child instanceof Element) ? child.render() // 如果子节点也是虚拟DOM,递归构建DOM节点 : document.createTextNode(child) // 如果字符串,只构建文本节点 el.appendChild(childEl) }) return el }
我们通过查看以上 render
方法,会根据 tagName
构建一个真正的 DOM
节点,然后设置这个节点的属性,最后递归地把自己的子节点也构建起来。
我们将构建好的 DOM
结构添加到页面 body
上面,如下:
ulRoot = ul.render(); document.body.appendChild(ulRoot);
这样,页面 body
里面就有真正的 DOM
结构,效果如下图所示:
DOM
树的差异 — diff
算法diff
算法用来比较两棵 Virtual DOM
树的差异,如果需要两棵树的完全比较,那么 diff
算法的时间复杂度为O(n^3)
。但是在前端当中,你很少会跨越层级地移动 DOM
元素,所以 Virtual DOM
只会对同一个层级的元素进行对比,如下图所示, div
只会和同一层级的 div
对比,第二层级的只会跟第二层级对比,这样算法复杂度就可以达到 O(n)
。
(1)深度优先遍历,记录差异
在实际的代码中,会对新旧两棵树进行一个深度优先的遍历,这样每个节点都会有一个唯一的标记:
在深度优先遍历的时候,每遍历到一个节点就把该节点和新的的树进行对比。如果有差异的话就记录到一个对象里面。
// diff 函数,对比两棵树 function diff(oldTree, newTree) { var index = 0 // 当前节点的标志 var patches = {} // 用来记录每个节点差异的对象 dfsWalk(oldTree, newTree, index, patches) return patches } // 对两棵树进行深度优先遍历 function dfsWalk(oldNode, newNode, index, patches) { var currentPatch = [] if (typeof (oldNode) === "string" && typeof (newNode) === "string") { // 文本内容改变 if (newNode !== oldNode) { currentPatch.push({ type: patch.TEXT, content: newNode }) } } else if (newNode!=null && oldNode.tagName === newNode.tagName && oldNode.key === newNode.key) { // 节点相同,比较属性 var propsPatches = diffProps(oldNode, newNode) if (propsPatches) { currentPatch.push({ type: patch.PROPS, props: propsPatches }) } // 比较子节点,如果子节点有'ignore'属性,则不需要比较 if (!isIgnoreChildren(newNode)) { diffChildren( oldNode.children, newNode.children, index, patches, currentPatch ) } } else if(newNode !== null){ // 新节点和旧节点不同,用 replace 替换 currentPatch.push({ type: patch.REPLACE, node: newNode }) } if (currentPatch.length) { patches[index] = currentPatch } }
从以上可以得出,patches[1]
表示 p
,patches[3]
表示 ul
,以此类推。
(2)差异类型
DOM
操作导致的差异类型包括以下几种:
div
换成 h1
;div
的子节点,把 p
和 ul
顺序互换;li
的 class
样式类删除;p
节点的文本内容更改为 “Real Dom
”;以上描述的几种差异类型在代码中定义如下所示:
var REPLACE = 0 // 替换原先的节点 var REORDER = 1 // 重新排序 var PROPS = 2 // 修改了节点的属性 var TEXT = 3 // 文本内容改变
(3)列表对比算法
子节点的对比算法,例如 p, ul, div
的顺序换成了 div, p, ul
。这个该怎么对比?如果按照同层级进行顺序对比的话,它们都会被替换掉。如 p
和 div
的 tagName
不同,p
会被 div
所替代。最终,三个节点都会被替换,这样 DOM
JS
개체는 DOM
트리를 시뮬레이션합니다. 🎜🎜예를 들어 실제 DOM
노드는 다음과 같습니다. 🎜
var ul1 = el('div',{id:'virtual-dom'},[ el('p',{},['Virtual DOM']), el('ul', { id: 'list' }, [ el('li', { class: 'item' }, ['Item 1']), el('li', { class: 'item' }, ['Item 2']), el('li', { class: 'item' }, ['Item 3']) ]), el('div',{},['Hello World']) ]) var ul2 = el('div',{id:'virtual-dom'},[ el('p',{},['Virtual DOM']), el('ul', { id: 'list' }, [ el('li', { class: 'item' }, ['Item 21']), el('li', { class: 'item' }, ['Item 23']) ]), el('p',{},['Hello World']) ]) var patches = diff(ul1,ul2); console.log('patches:',patches);
우리는 JavaScript code> 객체는 DOM
노드를 나타내며 객체의 속성을 사용하여 노드의 유형, 속성, 하위 노드 등을 기록합니다. 🎜
element.js
는 노드 개체 코드를 다음과 같이 나타냅니다. 🎜
function patch (node, patches) { var walker = {index: 0} dfsWalk(node, walker, patches) } function dfsWalk (node, walker, patches) { // 从patches拿出当前节点的差异 var currentPatches = patches[walker.index] var len = node.childNodes ? node.childNodes.length : 0 // 深度遍历子节点 for (var i = 0; i <p><code>element</code> 개체의 설정에 따라 위의 <code>DOM 구조는 다음과 같이 간단하게 표현할 수 있습니다. 🎜<pre class="brush:php;toolbar:false">function applyPatches (node, currentPatches) { currentPatches.forEach(currentPatch => { switch (currentPatch.type) { case REPLACE: var newNode = (typeof currentPatch.node === 'string') ? document.createTextNode(currentPatch.node) : currentPatch.node.render() node.parentNode.replaceChild(newNode, node) break case REORDER: reorderChildren(node, currentPatch.moves) break case PROPS: setProps(node, currentPatch.props) break case TEXT: node.textContent = currentPatch.content break default: throw new Error('Unknown patch type ' + currentPatch.type) } }) }
이제 ul
은 JavaScript
개체로 표현되는 DOM
구조입니다. 출력 및 보기ul
🎜
🎜 (2) DOM
을 로 표현 >JS
객체 🎜🎜
그러나 페이지에는 그러한 구조가 없습니다. 다음으로 ul
을 실제 DOM
구조로 렌더링하는 방법을 소개하겠습니다. 페이지 관련 렌더링 기능은 다음과 같습니다. 🎜
<div> <p>Virtual DOM</p> <ul> <li>Item 1</li> <li>Item 2</li> <li>Item 3</li> </ul> <div>Hello World</div> </div>
위의 render
메소드를 살펴보면 를 기반으로 실제 <code>DOM
노드를 구축해보겠습니다. tagName을 선택한 다음 이 노드의 속성을 설정하고 마지막으로 자체 하위 노드를 재귀적으로 구축합니다. 🎜
다음과 같이 구성된 DOM
구조를 페이지 body
에 추가합니다. 🎜
function applyPatches (node, currentPatches) { currentPatches.forEach(currentPatch => { switch (currentPatch.type) { case REPLACE: var newNode = (typeof currentPatch.node === 'string') ? document.createTextNode(currentPatch.node) : currentPatch.node.render() node.parentNode.replaceChild(newNode, node) break case REORDER: reorderChildren(node, currentPatch.moves) break case PROPS: setProps(node, currentPatch.props) break case TEXT: node.textContent = currentPatch.content break default: throw new Error('Unknown patch type ' + currentPatch.type) } }) }
이런 방식으로 body 실제 <code>DOM
구조가 있고 그 효과는 아래와 같습니다: 🎜
🎜
DOM
트리의 차이점 - diff
알고리즘 🎜diff
알고리즘은 두 diff
알고리즘을 사용하여 두 code>가상 DOM 트리 차이, 두 트리의 완전한 비교가 필요한 경우 <code>diff
알고리즘의 시간 복잡도는 O(n^3)
입니다. . 그러나 프런트엔드에서는 DOM
요소를 레벨 간에 이동하는 경우가 거의 없으므로 Virtual DOM
은 아래 그림과 같이 동일한 레벨의 요소만 비교합니다. div는 동일한 수준의 div
와만 비교되고, 두 번째 수준은 두 번째 수준하고만 비교되므로 알고리즘 복잡도는 O(n)에 도달할 수 있습니다. ). 🎜<p style="text-align: center;"><img src="https://img.php.cn/upload/image/750/596/636/165995588713430Vue%EC%9D%98%20%EA%B0%80%EC%83%81%20DOM%EC%97%90%20%EB%8C%80%ED%95%9C%20%EC%8B%AC%EC%B8%B5%20%EB%B6%84%EC%84%9D" title="165995588713430Vue의 가상 DOM에 대한 심층 분석" alt="Vue의 가상 DOM에 대한 심층 분석">🎜</p>
<p>🎜(1) 깊이 우선 순회, 기록 차이🎜🎜</p>
<p>실제 코드에서는 이전 트리와 새 트리에 대해 깊이 우선 순회가 수행되므로 각 노드에는 고유한 태그가 있습니다: 🎜</p>
<p style="text-align: center;"><img src="https://img.php.cn/upload/image/836/195/375/1659955899825790%20.png%20" title="1659955899825790.png" alt="Vue의 가상 DOM에 대한 심층 분석">🎜</p>
<p>깊이 우선 순회 중에 노드를 순회할 때마다 해당 노드는 새 트리와 비교됩니다. 차이점이 있으면 객체에 기록됩니다. 🎜</p>
<pre class="brush:php;toolbar:false">export default class VNode {
tag: string | void;
data: VNodeData | void;
children: ?Array<vnode>;
text: string | void;
elm: Node | void;
ns: string | void;
context: Component | void; // rendered in this component's scope
key: string | number | void;
componentOptions: VNodeComponentOptions | void;
componentInstance: Component | void; // component instance
parent: VNode | void; // component placeholder node
// strictly internal
raw: boolean; // contains raw HTML? (server only)
isStatic: boolean; // hoisted static node
isRootInsert: boolean; // necessary for enter transition check
isComment: boolean; // empty comment placeholder?
isCloned: boolean; // is a cloned node?
isOnce: boolean; // is a v-once node?
asyncFactory: Function | void; // async component factory function
asyncMeta: Object | void;
isAsyncPlaceholder: boolean;
ssrContext: Object | void;
fnContext: Component | void; // real context vm for functional nodes
fnOptions: ?ComponentOptions; // for SSR caching
devtoolsMeta: ?Object; // used to store functional render context for devtools
fnScopeId: ?string; // functional scope id support
constructor (
tag?: string,
data?: VNodeData,
children?: ?Array<vnode>,
text?: string,
elm?: Node,
context?: Component,
componentOptions?: VNodeComponentOptions,
asyncFactory?: Function
) {
this.tag = tag
this.data = data
this.children = children
this.text = text
this.elm = elm
this.ns = undefined
this.context = context
this.fnContext = undefined
this.fnOptions = undefined
this.fnScopeId = undefined
this.key = data && data.key
this.componentOptions = componentOptions
this.componentInstance = undefined
this.parent = undefined
this.raw = false
this.isStatic = false
this.isRootInsert = true
this.isComment = false
this.isCloned = false
this.isOnce = false
this.asyncFactory = asyncFactory
this.asyncMeta = undefined
this.isAsyncPlaceholder = false
}
}</vnode></vnode></pre>
<p>위에서 <code>patches[1]
는 p
를 나타내고 patches[3]
는 ul을 나타낸다는 결론을 내릴 수 있습니다.
코드> 등. 🎜
🎜(2) 차이 유형🎜🎜
DOM
작업으로 인해 발생하는 차이 유형은 다음과 같습니다. 🎜
div
는 h1
로 대체됩니다.div와 같은 하위 노드 이동, 삭제, 추가
의 하위 노드는 p
와 ul
의 순서를 교환합니다. li의 <code>class
스타일 클래스를 삭제합니다.
p
노드의 텍스트 콘텐츠를 "Real Dom
"으로;위에 설명된 여러 가지 차이점 유형은 코드에서 다음과 같이 정의됩니다. 다음: 🎜
function Vue (options) { if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && !(this instanceof Vue) ) { warn('Vue is a constructor and should be called with the `new` keyword') } this._init(options) }
🎜(3) 목록 비교 알고리즘 🎜🎜
하위 노드에 대한 비교 알고리즘(예: p, ul, div
순서가 div로 대체됨) , p, ul
. 이것을 어떻게 비교하나요? 동일한 레벨에서 순차적으로 비교하면 모두 교체됩니다. p
와 div
의 tagName
이 다른 경우 p
는 div
로 대체됩니다. >. 결국 세 개의 노드가 모두 교체되므로 DOM
오버헤드가 매우 높습니다. 사실 노드를 교체할 필요는 없고 노드만 이동하면 됩니다. 🎜
将这个问题抽象出来其实就是字符串的最小编辑距离问题(Edition Distance
),最常见的解决方法是 Levenshtein Distance
, Levenshtein Distance
是一个度量两个字符序列之间差异的字符串度量标准,两个单词之间的 Levenshtein Distance
是将一个单词转换为另一个单词所需的单字符编辑(插入、删除或替换)的最小数量。Levenshtein Distance
是1965年由苏联数学家 Vladimir Levenshtein 发明的。Levenshtein Distance
也被称为编辑距离(Edit Distance
),通过动态规划求解,时间复杂度为 O(M*N)
。
定义:对于两个字符串 a、b
,则他们的 Levenshtein Distance
为:
示例:字符串 a
和 b
,a=“abcde” ,b=“cabef”
,根据上面给出的计算公式,则他们的 Levenshtein Distance
的计算过程如下:
本文的 demo
使用插件 list-diff2
算法进行比较,该算法的时间复杂度伟 O(n*m)
,虽然该算法并非最优的算法,但是用于对于 dom
元素的常规操作是足够的。
该算法具体的实现过程这里不再详细介绍,该算法的具体介绍可以参照:https://github.com/livoras/list-diff
(4)实例输出
两个虚拟 DOM
对象如下图所示,其中 ul1
表示原有的虚拟 DOM
树,ul2
表示改变后的虚拟 DOM
树
var ul1 = el('div',{id:'virtual-dom'},[ el('p',{},['Virtual DOM']), el('ul', { id: 'list' }, [ el('li', { class: 'item' }, ['Item 1']), el('li', { class: 'item' }, ['Item 2']), el('li', { class: 'item' }, ['Item 3']) ]), el('div',{},['Hello World']) ]) var ul2 = el('div',{id:'virtual-dom'},[ el('p',{},['Virtual DOM']), el('ul', { id: 'list' }, [ el('li', { class: 'item' }, ['Item 21']), el('li', { class: 'item' }, ['Item 23']) ]), el('p',{},['Hello World']) ]) var patches = diff(ul1,ul2); console.log('patches:',patches);
我们查看输出的两个虚拟 DOM
对象之间的差异对象如下图所示,我们能通过差异对象得到,两个虚拟 DOM
对象之间进行了哪些变化,从而根据这个差异对象(patches
)更改原先的真实 DOM
结构,从而将页面的 DOM
结构进行更改。
DOM
对象的差异应用到真正的 DOM
树(1)深度优先遍历 DOM
树
因为步骤一所构建的 JavaScript
对象树和 render
出来真正的 DOM
树的信息、结构是一样的。所以我们可以对那棵 DOM
树也进行深度优先的遍历,遍历的时候从步骤二生成的 patches
对象中找出当前遍历的节点差异,如下相关代码所示:
function patch (node, patches) { var walker = {index: 0} dfsWalk(node, walker, patches) } function dfsWalk (node, walker, patches) { // 从patches拿出当前节点的差异 var currentPatches = patches[walker.index] var len = node.childNodes ? node.childNodes.length : 0 // 深度遍历子节点 for (var i = 0; i(2)对原有
DOM
树进行DOM
操作我们根据不同类型的差异对当前节点进行不同的
DOM
操作 ,例如如果进行了节点替换,就进行节点替换DOM
操作;如果节点文本发生了改变,则进行文本替换的DOM
操作;以及子节点重排、属性改变等DOM
操作,相关代码如applyPatches
所示 :function applyPatches (node, currentPatches) { currentPatches.forEach(currentPatch => { switch (currentPatch.type) { case REPLACE: var newNode = (typeof currentPatch.node === 'string') ? document.createTextNode(currentPatch.node) : currentPatch.node.render() node.parentNode.replaceChild(newNode, node) break case REORDER: reorderChildren(node, currentPatch.moves) break case PROPS: setProps(node, currentPatch.props) break case TEXT: node.textContent = currentPatch.content break default: throw new Error('Unknown patch type ' + currentPatch.type) } }) }(3)DOM结构改变
通过将第 2.2.2 得到的两个
DOM
对象之间的差异,应用到第一个(原先)DOM
结构中,我们可以看到DOM
结构进行了预期的变化,如下图所示:2.3、结语
相关代码实现已经放到 github 上面,有兴趣的同学可以clone运行实验,github地址为:https://github.com/fengshi123/virtual-dom-example%E3%80%82
Virtual DOM
算法主要实现上面三个步骤来实现:
用 JS
对象模拟 DOM
树 — element.js
<div> <p>Virtual DOM</p> <ul> <li>Item 1</li> <li>Item 2</li> <li>Item 3</li> </ul> <div>Hello World</div> </div>
比较两棵虚拟 DOM
树的差异 — diff.js
将两个虚拟 DOM
对象的差异应用到真正的 DOM
树 — patch.js
function applyPatches (node, currentPatches) { currentPatches.forEach(currentPatch => { switch (currentPatch.type) { case REPLACE: var newNode = (typeof currentPatch.node === 'string') ? document.createTextNode(currentPatch.node) : currentPatch.node.render() node.parentNode.replaceChild(newNode, node) break case REORDER: reorderChildren(node, currentPatch.moves) break case PROPS: setProps(node, currentPatch.props) break case TEXT: node.textContent = currentPatch.content break default: throw new Error('Unknown patch type ' + currentPatch.type) } }) }
Vue
源码 Virtual-DOM
简析我们从第二章节(Virtual-DOM
基础)中已经掌握 Virtual DOM
渲染成真实的 DOM
实际上要经历 VNode
的定义、diff
、patch
等过程,所以本章节 Vue
源码的解析也按这几个过程来简析。
VNode
模拟 DOM
树VNode
类简析在 Vue.js
中,Virtual DOM
是用 VNode
这个 Class
去描述,它定义在 src/core/vdom/vnode.js
中 ,从以下代码块中可以看到 Vue.js
中的 Virtual DOM
的定义较为复杂一些,因为它这里包含了很多 Vue.js
的特性。实际上 Vue.js
中 Virtual DOM
是借鉴了一个开源库 snabbdom 的实现,然后加入了一些 Vue.js
的一些特性。
export default class VNode { tag: string | void; data: VNodeData | void; children: ?Array<vnode>; text: string | void; elm: Node | void; ns: string | void; context: Component | void; // rendered in this component's scope key: string | number | void; componentOptions: VNodeComponentOptions | void; componentInstance: Component | void; // component instance parent: VNode | void; // component placeholder node // strictly internal raw: boolean; // contains raw HTML? (server only) isStatic: boolean; // hoisted static node isRootInsert: boolean; // necessary for enter transition check isComment: boolean; // empty comment placeholder? isCloned: boolean; // is a cloned node? isOnce: boolean; // is a v-once node? asyncFactory: Function | void; // async component factory function asyncMeta: Object | void; isAsyncPlaceholder: boolean; ssrContext: Object | void; fnContext: Component | void; // real context vm for functional nodes fnOptions: ?ComponentOptions; // for SSR caching devtoolsMeta: ?Object; // used to store functional render context for devtools fnScopeId: ?string; // functional scope id support constructor ( tag?: string, data?: VNodeData, children?: ?Array<vnode>, text?: string, elm?: Node, context?: Component, componentOptions?: VNodeComponentOptions, asyncFactory?: Function ) { this.tag = tag this.data = data this.children = children this.text = text this.elm = elm this.ns = undefined this.context = context this.fnContext = undefined this.fnOptions = undefined this.fnScopeId = undefined this.key = data && data.key this.componentOptions = componentOptions this.componentInstance = undefined this.parent = undefined this.raw = false this.isStatic = false this.isRootInsert = true this.isComment = false this.isCloned = false this.isOnce = false this.asyncFactory = asyncFactory this.asyncMeta = undefined this.isAsyncPlaceholder = false } }</vnode></vnode>
这里千万不要因为 VNode
的这么属性而被吓到,或者咬紧牙去摸清楚每个属性的意义,其实,我们主要了解其几个核心的关键属性就差不多了,例如:
tag
属性即这个vnode
的标签属性data
属性包含了最后渲染成真实dom
节点后,节点上的class
,attribute
,style
以及绑定的事件children
属性是vnode
的子节点text
属性是文本属性elm
属性为这个vnode
对应的真实dom
节点key
属性是vnode
的标记,在diff
过程中可以提高diff
的效率VNode
过程(1)初始化vue
我们在实例化一个 vue
实例,也即 new Vue( )
时,实际上是执行 src/core/instance/index.js
中定义的 Function
函数。
function Vue (options) { if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && !(this instanceof Vue) ) { warn('Vue is a constructor and should be called with the `new` keyword') } this._init(options) }
通过查看 Vue
的 function
,我们知道 Vue
只能通过 new
关键字初始化,然后调用 this._init
方法,该方法在 src/core/instance/init.js
中定义。
Vue.prototype._init = function (options?: Object) { const vm: Component = this // 省略一系列其它初始化的代码 if (vm.$options.el) { console.log('vm.$options.el:',vm.$options.el); vm.$mount(vm.$options.el) } }
(2)Vue
实例挂载
Vue
中是通过 $mount
实例方法去挂载 dom
的,下面我们通过分析 compiler
版本的 mount
实现,相关源码在目录 src/platforms/web/entry-runtime-with-compiler.js
文件中定义:。
const mount = Vue.prototype.$mount Vue.prototype.$mount = function ( el?: string | Element, hydrating?: boolean ): Component { el = el && query(el) // 省略一系列初始化以及逻辑判断代码 return mount.call(this, el, hydrating) }
我们发现最终还是调用用原先原型上的 $mount
方法挂载 ,原先原型上的 $mount
方法在 src/platforms/web/runtime/index.js
中定义 。
Vue.prototype.$mount = function ( el?: string | Element, hydrating?: boolean ): Component { el = el && inBrowser ? query(el) : undefined return mountComponent(this, el, hydrating) }
我们发现$mount
方法实际上会去调用 mountComponent
方法,这个方法定义在 src/core/instance/lifecycle.js
文件中
export function mountComponent ( vm: Component, el: ?Element, hydrating?: boolean ): Component { vm.$el = el // 省略一系列其它代码 let updateComponent /* istanbul ignore if */ if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && config.performance && mark) { updateComponent = () => { // 生成虚拟 vnode const vnode = vm._render() // 更新 DOM vm._update(vnode, hydrating) } } else { updateComponent = () => { vm._update(vm._render(), hydrating) } } // 实例化一个渲染Watcher,在它的回调函数中会调用 updateComponent 方法 new Watcher(vm, updateComponent, noop, { before () { if (vm._isMounted && !vm._isDestroyed) { callHook(vm, 'beforeUpdate') } } }, true /* isRenderWatcher */) hydrating = false return vm }
从上面的代码可以看到,mountComponent
核心就是先实例化一个渲染Watcher
,在它的回调函数中会调用 updateComponent
方法,在此方法中调用 vm._render
方法先生成虚拟 Node,最终调用 vm._update
更新 DOM
。
(3)创建虚拟 Node
Vue
的 _render
方法是实例的一个私有方法,它用来把实例渲染成一个虚拟 Node
。它的定义在 src/core/instance/render.js
文件中:
Vue.prototype._render = function (): VNode { const vm: Component = this const { render, _parentVnode } = vm.$options let vnode try { // 省略一系列代码 currentRenderingInstance = vm // 调用 createElement 方法来返回 vnode vnode = render.call(vm._renderProxy, vm.$createElement) } catch (e) { handleError(e, vm, `render`){} } // set parent vnode.parent = _parentVnode console.log("vnode...:",vnode); return vnode }
Vue.js
利用 _createElement
方法创建 VNode
,它定义在 src/core/vdom/create-elemenet.js
中:
export function _createElement ( context: Component, tag?: string | Class<component> | Function | Object, data?: VNodeData, children?: any, normalizationType?: number ): VNode | Array<vnode> { // 省略一系列非主线代码 if (normalizationType === ALWAYS_NORMALIZE) { // 场景是 render 函数不是编译生成的 children = normalizeChildren(children) } else if (normalizationType === SIMPLE_NORMALIZE) { // 场景是 render 函数是编译生成的 children = simpleNormalizeChildren(children) } let vnode, ns if (typeof tag === 'string') { let Ctor ns = (context.$vnode && context.$vnode.ns) || config.getTagNamespace(tag) if (config.isReservedTag(tag)) { // 创建虚拟 vnode vnode = new VNode( config.parsePlatformTagName(tag), data, children, undefined, undefined, context ) } else if ((!data || !data.pre) && isDef(Ctor = resolveAsset(context.$options, 'components', tag))) { // component vnode = createComponent(Ctor, data, context, children, tag) } else { vnode = new VNode( tag, data, children, undefined, undefined, context ) } } else { vnode = createComponent(tag, data, context, children) } if (Array.isArray(vnode)) { return vnode } else if (isDef(vnode)) { if (isDef(ns)) applyNS(vnode, ns) if (isDef(data)) registerDeepBindings(data) return vnode } else { return createEmptyVNode() } }</vnode></component>
_createElement
方法有 5 个参数,context
表示 VNode 的上下文环境,它是 Component
类型;tag
表示标签,它可以是一个字符串,也可以是一个 Component
;data
表示 VNode 的数据,它是一个 VNodeData
类型,可以在 flow/vnode.js
中找到它的定义;children
表示当前 VNode 的子节点,它是任意类型的,需要被规范为标准的 VNode
数组;
为了更直观查看我们平时写的 Vue
代码如何用 VNode
类来表示,我们通过一个实例的转换进行更深刻了解。
例如,实例化一个 Vue
实例:
var app = new Vue({ el: '#app', render: function (createElement) { return createElement('div', { attrs: { id: 'app', class: "class_box" }, }, this.message) }, data: { message: 'Hello Vue!' } })
我们打印出其对应的 VNode
表示:
diff
过程Vue.js
源码的 diff
调用逻辑Vue.js
源码实例化了一个 watcher
,这个 ~ 被添加到了在模板当中所绑定变量的依赖当中,一旦 model
中的响应式的数据发生了变化,这些响应式的数据所维护的 dep
数组便会调用 dep.notify()
方法完成所有依赖遍历执行的工作,这包括视图的更新,即 updateComponent
方法的调用。watcher
和 updateComponent
方法定义在 src/core/instance/lifecycle.js
文件中 。
export function mountComponent ( vm: Component, el: ?Element, hydrating?: boolean ): Component { vm.$el = el // 省略一系列其它代码 let updateComponent /* istanbul ignore if */ if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && config.performance && mark) { updateComponent = () => { // 生成虚拟 vnode const vnode = vm._render() // 更新 DOM vm._update(vnode, hydrating) } } else { updateComponent = () => { vm._update(vm._render(), hydrating) } } // 实例化一个渲染Watcher,在它的回调函数中会调用 updateComponent 方法 new Watcher(vm, updateComponent, noop, { before () { if (vm._isMounted && !vm._isDestroyed) { callHook(vm, 'beforeUpdate') } } }, true /* isRenderWatcher */) hydrating = false return vm }
完成视图的更新工作事实上就是调用了vm._update
方法,这个方法接收的第一个参数是刚生成的Vnode
,调用的vm._update
方法定义在 src/core/instance/lifecycle.js
中。
Vue.prototype._update = function (vnode: VNode, hydrating?: boolean) { const vm: Component = this const prevEl = vm.$el const prevVnode = vm._vnode const restoreActiveInstance = setActiveInstance(vm) vm._vnode = vnode if (!prevVnode) { // 第一个参数为真实的node节点,则为初始化 vm.$el = vm.__patch__(vm.$el, vnode, hydrating, false /* removeOnly */) } else { // 如果需要diff的prevVnode存在,那么对prevVnode和vnode进行diff vm.$el = vm.__patch__(prevVnode, vnode) } restoreActiveInstance() // update __vue__ reference if (prevEl) { prevEl.__vue__ = null } if (vm.$el) { vm.$el.__vue__ = vm } // if parent is an HOC, update its $el as well if (vm.$vnode && vm.$parent && vm.$vnode === vm.$parent._vnode) { vm.$parent.$el = vm.$el } }
在这个方法当中最为关键的就是 vm.__patch__
方法,这也是整个 virtual-dom
当中最为核心的方法,主要完成了prevVnode
和 vnode
的 diff
过程并根据需要操作的 vdom
节点打 patch
,最后生成新的真实 dom
节点并完成视图的更新工作。
接下来,让我们看下 vm.__patch__
的逻辑过程, vm.__patch__
方法定义在 src/core/vdom/patch.js
中。
function patch (oldVnode, vnode, hydrating, removeOnly) { ...... if (isUndef(oldVnode)) { // 当oldVnode不存在时,创建新的节点 isInitialPatch = true createElm(vnode, insertedVnodeQueue) } else { // 对oldVnode和vnode进行diff,并对oldVnode打patch const isRealElement = isDef(oldVnode.nodeType) if (!isRealElement && sameVnode(oldVnode, vnode)) { // patch existing root node patchVnode(oldVnode, vnode, insertedVnodeQueue, null, null, removeOnly) } ...... } }
在 patch
方法中,我们看到会分为两种情况,一种是当 oldVnode
不存在时,会创建新的节点;另一种则是已经存在 oldVnode
,那么会对 oldVnode
和 vnode
进行 diff
及 patch
的过程。其中 patch
过程中会调用 sameVnode
方法来对对传入的2个 vnode
进行基本属性的比较,只有当基本属性相同的情况下才认为这个2个vnode
只是局部发生了更新,然后才会对这2个 vnode
进行 diff
,如果2个 vnode
的基本属性存在不一致的情况,那么就会直接跳过 diff
的过程,进而依据 vnode
新建一个真实的 dom
,同时删除老的 dom
节点。
function sameVnode (a, b) { return ( a.key === b.key && a.tag === b.tag && a.isComment === b.isComment && isDef(a.data) === isDef(b.data) && sameInputType(a, b) ) }
diff
过程中主要是通过调用 patchVnode
方法进行的:
function patchVnode (oldVnode, vnode, insertedVnodeQueue, ownerArray, index, removeOnly) { ...... const elm = vnode.elm = oldVnode.elm const oldCh = oldVnode.children const ch = vnode.children // 如果vnode没有文本节点 if (isUndef(vnode.text)) { // 如果oldVnode的children属性存在且vnode的children属性也存在 if (isDef(oldCh) && isDef(ch)) { // updateChildren,对子节点进行diff if (oldCh !== ch) updateChildren(elm, oldCh, ch, insertedVnodeQueue, removeOnly) } else if (isDef(ch)) { if (process.env.NODE_ENV !== 'production') { checkDuplicateKeys(ch) } // 如果oldVnode的text存在,那么首先清空text的内容,然后将vnode的children添加进去 if (isDef(oldVnode.text)) nodeOps.setTextContent(elm, '') addVnodes(elm, null, ch, 0, ch.length - 1, insertedVnodeQueue) } else if (isDef(oldCh)) { // 删除elm下的oldchildren removeVnodes(elm, oldCh, 0, oldCh.length - 1) } else if (isDef(oldVnode.text)) { // oldVnode有子节点,而vnode没有,那么就清空这个节点 nodeOps.setTextContent(elm, '') } } else if (oldVnode.text !== vnode.text) { // 如果oldVnode和vnode文本属性不同,那么直接更新真是dom节点的文本元素 nodeOps.setTextContent(elm, vnode.text) } ...... }
从以上代码得知,
diff
过程中又分了好几种情况,oldCh
为 oldVnode
的子节点,ch
为 Vnode
的子节点:
oldVnode.text !== vnode.text
,那么就会直接进行文本节点的替换;vnode
没有文本节点的情况下,进入子节点的 diff
;oldCh
和 ch
都存在且不相同的情况下,调用 updateChildren
对子节点进行 diff
;oldCh
不存在,ch
存在,首先清空 oldVnode
的文本节点,同时调用 addVnodes
方法将 ch
添加到elm
真实 dom
节点当中;oldCh
存在,ch
不存在,则删除 elm
真实节点下的 oldCh
子节点;oldVnode
有文本节点,而 vnode
没有,那么就清空这个文本节点。diff
流程分析(1)Vue.js
源码
这里着重分析下updateChildren
方法,它也是整个 diff
过程中最重要的环节,以下为 Vue.js
的源码过程,为了更形象理解 diff
过程,我们给出相关的示意图来讲解。
function updateChildren (parentElm, oldCh, newCh, insertedVnodeQueue, removeOnly) { // 为oldCh和newCh分别建立索引,为之后遍历的依据 let oldStartIdx = 0 let newStartIdx = 0 let oldEndIdx = oldCh.length - 1 let oldStartVnode = oldCh[0] let oldEndVnode = oldCh[oldEndIdx] let newEndIdx = newCh.length - 1 let newStartVnode = newCh[0] let newEndVnode = newCh[newEndIdx] let oldKeyToIdx, idxInOld, vnodeToMove, refElm // 直到oldCh或者newCh被遍历完后跳出循环 while (oldStartIdx oldEndIdx) { refElm = isUndef(newCh[newEndIdx + 1]) ? null : newCh[newEndIdx + 1].elm addVnodes(parentElm, refElm, newCh, newStartIdx, newEndIdx, insertedVnodeQueue) } else if (newStartIdx > newEndIdx) { removeVnodes(parentElm, oldCh, oldStartIdx, oldEndIdx) } }
在开始遍历 diff
前,首先给 oldCh
和 newCh
分别分配一个 startIndex
和 endIndex
来作为遍历的索引,当oldCh
或者 newCh
遍历完后(遍历完的条件就是 oldCh
或者 newCh
的 startIndex >= endIndex
),就停止oldCh
和 newCh
的 diff
过程。接下来通过实例来看下整个 diff
的过程(节点属性中不带 key
的情况)。
(2)无 key
的 diff
过程
我们通过以下示意图对以上代码过程进行讲解:
(2.1)首先从第一个节点开始比较,不管是 oldCh
还是 newCh
的起始或者终止节点都不存在 sameVnode
,同时节点属性中是不带 key
标记的,因此第一轮的 diff
完后,newCh
的 startVnode
被添加到 oldStartVnode
的前面,同时 newStartIndex
前移一位;
(2.2)第二轮的 diff
中,满足 sameVnode(oldStartVnode, newStartVnode)
,因此对这2个 vnode
进行diff
,最后将 patch
打到 oldStartVnode
上,同时 oldStartVnode
和 newStartIndex
都向前移动一位 ;
(2.3)第三轮的 diff
中,满足 sameVnode(oldEndVnode, newStartVnode)
,那么首先对 oldEndVnode
和newStartVnode
进行 diff
,并对 oldEndVnode
进行 patch
,并完成 oldEndVnode
移位的操作,最后newStartIndex
前移一位,oldStartVnode
后移一位;
(2.4)第四轮的 diff
中,过程同步骤3;
(2.5)第五轮的 diff
中,同过程1;
(2.6)遍历的过程结束后,newStartIdx > newEndIdx
,说明此时 oldCh
存在多余的节点,那么最后就需要将这些多余的节点删除。
(3)有 key
的 diff
流程
在 vnode
不带 key
的情况下,每一轮的 diff
过程当中都是起始
和结束
节点进行比较,直到 oldCh
或者newCh
被遍历完。而当为 vnode
引入 key
属性后,在每一轮的 diff
过程中,当起始
和结束
节点都没有找到sameVnode
时,然后再判断在 newStartVnode
的属性中是否有 key
,且是否在 oldKeyToIndx
中找到对应的节点 :
key
,那么就将这个 newStartVnode
作为新的节点创建且插入到原有的 root
的子节点中;key
,那么就取出 oldCh
中的存在这个 key
的 vnode
,然后再进行 diff
的过;通过以上分析,给vdom
上添加 key
属性后,遍历 diff
的过程中,当起始点,结束点的搜寻及 diff
出现还是无法匹配的情况下时,就会用 key
来作为唯一标识,来进行 diff
,这样就可以提高 diff
效率。
带有 Key
属性的 vnode
的 diff
过程可见下图:
(3.1)首先从第一个节点开始比较,不管是 oldCh
还是 newCh
的起始或者终止节点都不存在 sameVnode
,但节点属性中是带 key
标记的, 然后在 oldKeyToIndx
中找到对应的节点,这样第一轮 diff
过后 oldCh
上的B节点
被删除了,但是 newCh
上的B节点
上 elm
属性保持对 oldCh
上 B节点
的elm
引用。
(3.2)第二轮的 diff
中,满足 sameVnode(oldStartVnode, newStartVnode)
,因此对这2个 vnode
进行diff
,最后将 patch
打到 oldStartVnode
上,同时 oldStartVnode
和 newStartIndex
都向前移动一位 ;
(3.3)第三轮的 diff
中,满足 sameVnode(oldEndVnode, newStartVnode)
,那么首先对 oldEndVnode
和newStartVnode
进行 diff
,并对 oldEndVnode
进行 patch
,并完成 oldEndVnode
移位的操作,最后newStartIndex
前移一位,oldStartVnode
后移一位;
(3.4)第四轮的diff
中,过程同步骤2;
(3.5)第五轮的diff
中,因为此时 oldStartIndex
已经大于 oldEndIndex
,所以将剩余的 Vnode
队列插入队列最后。
patch
过程通过3.2章节介绍的 diff
过程中,我们会看到 nodeOps
相关的方法对真实 DOM
结构进行操作,nodeOps
定义在 src/platforms/web/runtime/node-ops.js
中,其为基本 DOM
操作,这里就不在详细介绍。
export function createElementNS (namespace: string, tagName: string): Element { return document.createElementNS(namespaceMap[namespace], tagName) } export function createTextNode (text: string): Text { return document.createTextNode(text) } export function createComment (text: string): Comment { return document.createComment(text) } export function insertBefore (parentNode: Node, newNode: Node, referenceNode: Node) { parentNode.insertBefore(newNode, referenceNode) } export function removeChild (node: Node, child: Node) { node.removeChild(child) }
通过前三小节简析,我们从主线上把模板和数据如何渲染成最终的 DOM
的过程分析完毕了,我们可以通过下图更直观地看到从初始化 Vue
到最终渲染的整个过程。
本文从通过介绍真实 DOM
结构其解析过程以及存在的问题,从而引出为什么需要虚拟 DOM
;然后分析虚拟DOM
的好处,以及其一些理论基础和基础算法的实现;最后根据我们已经掌握的基础知识,再一步步去查看Vue.js
的源码如何实现的。从存在问题 —> 理论基础 —> 具体实践,一步步深入,帮助大家更好的了解什么是Virtual DOM
、为什么需要 Virtual DOM
、以及 Virtual DOM
的具体实现,希望本文对您有帮助。
위 내용은 Vue의 가상 DOM에 대한 심층 분석의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!