Virtual DOM的实现原理
Virtual DOM的实现原理
课程目标
- 了解什么是虚拟
DOM
,以及虚拟DOM
的作用 Snabbdom
的基本使用(Vue
内部的虚拟Dom
是改造了开源库Snabbdom
)Snabbdom
的源码解析
在面试的时候经常会问到虚拟DOM
是怎么工作的,通过查看Snabbdom
源码,可以对这块内容有更加深入的了解。
1、什么是Virtual DOM
Virtual Dom(虚拟DOM)
,是由普通的JS
对象来描述DOM
对象,因为不是真实的DOM
对象,所以叫做Virtual DOM
.
我们为什么用虚拟DOM
来模拟真实的DOM
呢?
因为我们知道一个DOM
对象中的成员是非常多。所以创建Dom
对象的成本非常高。
如果使用虚拟Dom
来描述真实Dom
,就会发现创建的成员少,成本也就低了。
2、为什么使用Virtual DOM
手动操作
Dom
比较麻烦,还需要考虑浏览器兼容性问题,虽然有Jquery
等库简化DOM
操作,但是随着项目的复杂度越来越高,DOM
操作复杂提升,既要考虑Dom
操作,还要考虑数据的操作。为了简化
DOM
的复杂操作于是出现了各种的MVVM
框架,MVVM
框架解决了视图和状态的同步问题,也就是当数据发生变化,更新视图,当视图发生变化更新数据。为了简化视图的操作我们可以使用模板引擎,但是模板引擎没有解决跟踪状态变化的问题(当数据发生了变化后,无法获取上一次的状态,只有将页面上的元素删除,然后在重新创建,这时页面有刷新的问题,同时频繁操作
Dom
,性能也会非常低),于是Virtual Dom
出现了。Virtual Dom
的好处就是当状态改变时不需要立即更新DOM
,只需要创建一个虚拟树来描述DOM
,Virtual Dom
内部将弄清楚如何有效(diff
)的更新DOM
.(例如:向用户添加列表中添加一个用户,只添加新的内容,原有的结构会被重用)下面,我们看一段代码,该代码是使用
jquery
来实现的数据展示与排序,是纯DOM
操作的方式
<html>
<head>
<title></title>
<meta charset="utf-8">
<script type="text/javascript" src="https://code.jquery.com/jquery-1.11.3.js"></script>
</head>
<body>
<div id="app">
</div>
<div id="sort" style="margin-top: 20px;">按年纪排序</div>
<script type="text/javascript">
var datas = [
{ 'name': 'kongzhi11', 'age': 32 },
{ 'name': 'kongzhi44', 'age': 29 },
{ 'name': 'kongzhi22', 'age': 31 },
{ 'name': 'kongzhi33', 'age': 30 }
];
var render = function() {
var html = '';
datas.forEach(function(item, index) {
html += `<li>
<div class="u-cls">
<span class="name">姓名:${item.name}</span>
<span class="age" style="margin-left:20px;">年龄:${item.age}</span>
<span class="closed">x</span>
</div>
</li>`;
});
return html;
};
$("#app").html(render());
$('#sort').on('click', function() {
datas = datas.sort(function(a, b) {
return a.age - b.age;
});
$('#app').html(render());
})
</script>
</body>
</html>如上
demo
排序,虽然在使用jquery
时代这种方式是可行的,我们点击按钮,它就可以从小到大的排序,但是它比较暴力,它会将之前的dom
全部删除,然后重新渲染新的dom
节点,我们知道,操作DOM
会影响页面的性能,并且有时候数据根本就没有发生改变,我们希望未更改的数据不需要重新渲染操作。因此虚拟
DOM
的思想就出来了,虚拟DOM
的思想是先控制数据再到视图,但是数据状态是通过diff
比对,它会比对新旧虚拟DOM
节点,然后找出两者之前的不同,然后再把不同的节点再发生渲染操作。如下图所示:
总结:
虚拟
DOM
可以维护程序的状态,跟踪上一次的状态通过比较前后两次状态的差异来更新真实
DOM
3、虚拟DOM的作用
维护视图和状态的关系(虚拟DOM
会记录状态的变化,只需要更新状态变化的内容就可以了)
复杂视图情况下提升渲染性能。
下面我们看一个案例,该案例的功能比较简单,单击按钮后,更新div
中的内容。
let div=document.querySelector('#app') |
以上代码非常简单,而且是使用DOM
操作的方式来实现的。
如果上面的案例,我们使用虚拟DOM
来实现,应该怎样处理呢?首先,我们要创建一个虚拟DOM
的对象,
虚拟DOM
对象就是一个普通的JS
对象。当单击按钮的时候,需要对比两次状态的差异。所以说,仅仅是该案例,
我们使用虚拟DOM
的方式来实现,要比使用纯DOM
的方式来实现,性能要低。
所以说,并不是所有的情况下使用虚拟DOM
都会提升性能的。只有在视图比较复杂的情况下使用虚拟DOM
才会提升渲染的性能。
虚拟DOM
除了渲染DOM
以外,还可以实现渲染到其它的平台,例如可以实现服务端渲染(ssr
),原生应用(React Native
),小程序(uni-app
等)。以上列举的案例中,内部都使用了虚拟DOM
.
Vue
中虚拟DOM
生成真实DOM
的过程
下面我们重点要讲解的就是一个开源的虚拟DOM
库—Snabbdom
.
从Vue2.x
开始内部使用的虚拟DOM
,就是改造的Snabbdom
.
Snabbdom
源码大约200行作用,可以通过模块来进行扩展,所以功能比较强大。
源码使用TypeScript
开发,官方宣称是最块的Virtual Dom
之一。
4、Snabbdom基本使用
4.1 创建项目
在讲解Snabbdom
的基本使用之前,我们先来创建一个项目。
打包工具为了方便使用,使用了parcel
,你也可以使用webpack
.
下面创建项目,并安装parcel
//创建项目目录 |
配置package.json
中的scripts
‘
"srcipts":{ |
创建目录结构
index.html |
4.2 导入Snabbdom
方法文档:
https://github.com/snabbdom/snabbdom |
下面先安装Snabbdom
.(这里最新版本有问题,可以先安装0.7.4)
npm install snabbdom@0.7.4 |
在项目的js
文件夹下的01- basicusage.js
文件中,添加如下代码:
import snabbdom from "snabbdom"; |
以上代码的意思就是导入snabbdom
这个包,然后打印其内容。
项目的启动
npm run dev |
这时,开启的端口号为1234
http://localhost:1234 |
在打开的浏览器中,查看控制台的输出,发现输出的内容为undefined
为什么输出的是undefined
呢?
这里我们需要查看对应的源码,
在node_modules/snabbdom/snabbdom.js
文件中,
我们可以看到在整个文件中,并没有使用export default
的方式进行导出,所以就不能使用import snabbdom
这种方式进行导入。同时在,源码中,我们可以看到导出了三项内容分别为h
,thunk
,init
.
所以,导入的代码修改成如下的形式
import { h, thunk, init } from "snabbdom"; |
Snabbdom
的核心仅提供最基本的功能,只导出了三个函数init()
,h( )
,thunk( )
init
函数是高阶函数,返回patch( )
,一会在看该方法
h
函数返回虚拟节点VNode
,这个函数我们在使用Vue.js
的时候见过。
h()
函数用于创建虚拟DOM
,在Snabbdom
中用VNode
描述虚拟节点,也就是虚拟DOM
。
new Vue({ |
thunk
函数是一种优化策略,可以在处理不可变数据时使用(用于优化复杂的视图)。
4.3 Snabbdom的基本使用
下面我们来看一下Snabbdom
的基本使用,在01- basicusage.js
文件中编写如下代码
import { h, thunk, init } from "snabbdom"; |
运行上面的代码,可以在浏览器中看到Hello World
.
可以查看对应生成的元素。
下面我们再来看一个问题,假如在某个时刻需要重新获取服务端的数据,并且将获取到的数据重新渲染到该div
中(id='container'
的div)。
我们这里,就需要重新创建一个VNode
, 然后传递给patch
,让patch
比较一下新的VNode
与原有的VNode
之间的差异。
补充后的代码如下:
import { h, thunk, init } from "snabbdom"; |
在上面的代码中,我们又创建了一个虚拟DOM
,vnode
。然后把这个vnode
与oldNode
进行对比,最后渲染到页面中。
下面我们在做一个案例:
在js
目录下面在创建一个文件:02-basicusage.js
实现的代码如下:
// 本案例实现的要求是:在div中设置子元素h1,p |
同时还需要修改index.html
文件中的引入。
<body> |
这时,可以在浏览器中查看更新后的内容。
下面我们再来看另外一个问题,就是模拟从服务器获取数据,然后更新页面中的内容。
在上面的代码中,再增加如下的内容:
// 本案例实现的要求是:在div中设置子元素h1,p |
在上面的代码中,首先记录第一次patch
方法更新后的vnode
,同时在2秒钟以后,通过h
函数重新创建了一个虚拟DOM
,并且通过patch
函数与原有的虚拟DOM
进行比较,然后重新更新页面内容。
2秒钟以后清空节点内容
let a = patch(oldVnode, vnode); |
4.4 模块
Snabbdom
的核心库并不能处理元素的属性/样式/事件等,如果需要处理,可以使用模块.
常用模块
官方提供了6个模块
**attributes**
:设置
DOM元素的属性,内部使用
setAttribute()来设置属性,处理布尔类型的属性(可以对布尔类型的属性作相应的判断处理,布尔类型的属性,我们比较熟悉的有
selected,
checked`等)。
props
: 和attributes
模块类似,设置DOM
元素的属性element[attr]=value
,不处理布尔类型的属性。
class
: 切换样式类,注意:给元素设置类样式是通过sel
选择器。··
dataset
:设置 HTML5
中的 data-*
的自定义属性
eventlisteners
: 注册和移除事件
style
:设置行内样式,支持动画(内部创建transitionend
事件),会增加额外的属性:delayed / remove / destroy
下面看一下模块的使用
使用模块的步骤:
第一步:导入需要的模块
第二步:在init()
中注册模块
第三步:使用h
函数创建VNode
的时候,可以把第二个参数设置为对象(对象中是模块需要的数据,可以设置行内样式、事件等),其它参数往后移。
下面我们要实现的案例,就是给div
添加一个背景,同时为其添加一个单击事件,当然在div
中还要创建两个元素分别是h1
与p
.
具体实现的代码如下:
import { init, h } from "snabbdom"; |
注意:在index.html
文件中要引入以上代码所在的js
文件,如下所示:
<body> |
5、Snabbdom
源码解读
通过前面的学习,我们可以总结出Snabbdom
的核心:
使用
h( )
函数创建JavaScript
对象(VNode
)描述真实DOM
。init( )
函数设置模块,创建patch( )
函数。patch( )
函数比较新旧两个VNode
把变化的内容更新到真实
DOM
树上
5.1 h
函数
h
函数介绍
在使用Vue
的时候加过h( )
函数
new Vue({ |
render
函数的参数就是Snabbdom
中的h
函数,当然在Vue
中将h
函数做了一定的修改,可以用来支持组件,原有的Snabbdom
中的h
函数不支持组件的内容。在Snabbdom
中h( )
函数的作用就是用来创建VNode
.
在看源码之前,我们先来了解一个概念:函数重载
。
因为在源码中用到了函数重载
。
所谓的函数重载: 参数个数或类型不同的函数,称之为函数重载
但是在JavaScript
中没有重载的概念,在TypeScript
中是有重载的。
我们来看一段重载的示例代码
function add(a,b){ |
以上我们是通过参数个数的形式,展示了一段函数重载的代码。
下面我们来看一下h
函数的源码。
源码位置:node_modules/snabbdom/src/h.ts
// h函数的重载 |
addNs
方法的实现如下:
function addNS(data: any, children: VNodes | undefined, sel: string | undefined): void { |
addNs
方法中就是给data
添加了命名空间,然后通过递归的方式给chilren
中的所有子元素都添加了命名空间。
在看VNode
这个方法的源码之前,我们先来说一下看源码必备的快捷键。
- 光标移动到某个变量处,按
F12
快速定位到该变量的定义位置。 ALT
+ 左方向键,回到上次的代码位置Ctrl
+ 单击,跳转到某个变量的定义处- 选中某个变量或方法名,按
F12
显示出该变量或方法的具体代码
5.2 VNode
函数
在h
函数的最后调用了VNode
函数创建了一个虚拟节点,并返回。下面看一下VNode
函数内部实现。
VNode
函数的代码在vnode.ts
文件中
import {Hooks} from './hooks'; |
在上面的代码中,我们首先关注的就是接口VNode
,该接口中定义了很多的属性,而最终vnode
这个函数返回的VNode
对象必须都要实现该接口中的这些属性。
下面可以看一下这些属性的含义
export interface VNode { |
最后看一下vnode
这个函数,返回的就是一个js
对象,该对象中包含了VNode
这个接口中的属性,而这个js
对象就行虚拟节点。而这个虚拟的节点是怎样转换成真实的DOM
?后面会重点讲解这块内容。
5.3 复习h
函数与Vnode
函数应用
下面我们在通过一个案例,复习一下h
函数与vnode
函数。
假如,我们创建了如下的一个虚拟DOM
// 构造一个虚拟dom |
下面看一下上面的代码的执行流程。
注意:这边先执行的是先内部的调用,然后再依次往外执行调用。
因此首先调用和执行的代码是:
第一步: h('span', {style: {fontWeight: 'bold'}}, "my name is kongzhi")
, 因此把参数传递到h
函数后:sel: 'span', b = {style: {fontWeight: 'bold'}}, c = "my name is kongzhi"
;
首先判断 if (c !== undefined) {}
代码,然后进入if语句内部代码,如下:
if (c !== undefined) { |
因此 data = {style: {fontWeight: 'bold'}}
; 然后判断 c
是否是一个数组,可以看到,不是,因此进入 else if
语句,因此 text = "my name is zhangsan"
; 从代码中可以看到,就直接跳过所有的代码了,最后执行 return VNode(sel, data, children, text, undefined);
了,因此会调用 snabbdom/vnode.js
代码如下:
/* |
因此 var key = data.key = undefined;
最后返回值如下:
{ |
第二步:调用h('a', {props: {href: '/foo'}}, '我是张三');
代码
同理:sel = 'a'; b = {props: {href: '/foo'}}, c = '我是张三';
然后执行如下代码:
if (c !== undefined) { |
因此 data = {props: {href: '/foo'}}; text = '我是张三'; children = undefined;
最后也一样执行返回:
return VNode(sel, data, children, text, undefined); |
因此又调用 snabbdom/vnode.js
代码如下:
/* |
因此执行代码:var key = data.key = undefined;
最后返回值如下:
{ |
第三步调用外层的代码,把参数传递进去,因此代码初始化变成如下:
var vnode = h('div#app', |
继续把参数传递进去,因此 sel = 'div#app'; b = {style: {color: '#000'}}; c
的值变为如下:
c = [ |
首先看if
判断语句,if (c !== undefined) {};
因此会进入if语句内部代码;
if (c !== undefined) { |
因此 data = {style: {color: '#000'}}; c
是数组的话,就把c赋值给children
; 因此 children
值为如下
children = [ |
我们下面接着看 如下代码:
if (is.array(children)) { |
如上代码,判断如果 children
是一个数组的话,就循环该数组 children
; 从上面我们知道 children
长度为3,因此会循环3次。进入for
循环内部。判断其中一项是否是数字和字符串类型,因此只有 ' and xxxx'
符合要求,因此 children[1] = VNode(undefined, undefined, undefined, ' and xxxx');
最后会调用 snabbdom/vnode.js
代码如下:
module.exports = function(sel, data, children, text, elm) { |
通过上面的代码可知,我们最后返回的是如下:
children[1] = { |
执行完成后,我们最后返回代码:return VNode(sel, data, children, text, undefined);
因此会继续调用snabbdom/vnode.js
代码如下:
/* |
因此继续执行内部代码:var key = undefined;
最后返回代码:
return { |
因此最后构造一个虚拟dom
返回的值为如下:
vnode = { |
接着往下执行如下代码:
// 初始化容器 |
以上就是生成整个虚拟DOM
的过程。