发布时间:2023-05-12 文章分类:WEB开发, 电脑百科 投稿人:李佳 字号: 默认 | | 超大 打印

一、js 操作DOM

假如现在你需要写一个像下面一样的表格的应用程序,这个表格可以根据不同的字段进行升序或者降序的展示。

如何理解虚拟DOM

这个应用程序看起来很简单,你可以想出好几种不同的方式来写。最容易想到的可能是,在你的 JavaScript 代码里面存储这样的数据:

var sortKey = "new" // 排序的字段,新增(new)、取消(cancel)、净关注(gain)、累积(cumulate)人数
var sortType = 1 // 升序还是逆序
var data = [{...}, {...}, {..}, ..] // 表格数据

用三个字段分别存储当前排序的字段、排序方向、还有表格数据;然后给表格头部加点击事件:当用户点击特定的字段的时候,根据上面几个字段存储的内容来对内容进行排序,然后用 JS 或者 jQuery 操作 DOM,更新页面的排序状态(表头的那几个箭头表示当前排序状态,也需要更新)和表格内容。

这样做会导致的后果就是,随着应用程序越来越复杂,需要在JS里面维护的字段也越来越多,需要监听事件和在事件回调用更新页面的DOM操作也越来越多,应用程序会变得非常难维护。后来人们使用了 MVC、MVP 的架构模式,希望能从代码组织方式来降低维护这种复杂应用程序的难度。但是 MVC 架构没办法减少你所维护的状态,也没有降低状态更新你需要对页面的更新操作(前端来说就是DOM操作),你需要操作的DOM还是需要操作,只是换了个地方。

既然状态改变了要操作相应的DOM元素,为什么不做一个东西可以让视图和状态进行绑定,状态变更了视图自动变更,就不用手动更新页面了。这就是后来人们想出了 MVVM 模式,只要在模版中声明视图组件是和什么状态进行绑定的,双向绑定引擎就会在状态更新的时候自动更新视图。

MVVM 可以很好的降低我们维护状态 -> 视图的复杂程度(大大减少代码中的视图更新逻辑)。但是这不是唯一的办法,还有一个非常直观的方法,可以大大降低视图更新的操作:一旦状态发生了变化,就用模板引擎重新渲染整个视图,然后用新的视图更换掉旧的视图。就像上面的表格,当用户点击的时候,还是在JS里面更新状态,但是页面更新就不用手动操作 DOM 了,直接把整个表格用模版引擎重新渲染一遍,然后设置一下innerHTML就完事了。

听到这样的做法,经验丰富的你一定第一时间意识这样的做法会导致很多的问题。最大的问题就是这样做会很慢,因为即使一个小小的状态变更都要重新构造整棵 DOM,性价比太低;而且这样做的话,input和textarea的会失去原有的焦点。最后的结论会是:对于局部的小视图的更新,没有问题(Backbone就是这么干的);但是对于大型视图,如全局应用状态变更的时候,需要更新页面较多局部视图的时候,这样的做法不可取。

但是这里要明白和记住这种做法,因为后面你会发现,其实 Virtual DOM 就是这么做的,只是加了一些特别的步骤来避免了整棵 DOM 树变更

另外一点需要注意的就是,上面提供的几种方法,其实都在解决同一个问题:维护状态,更新视图。在一般的应用当中,如果能够很好方案来应对这个问题,那么就几乎降低了大部分复杂性。

DOM是很慢的。如果我们把一个简单的div元素的属性都打印出来,你会看到:

如何理解虚拟DOM

 而这仅仅是第一层。真正的 DOM 元素非常庞大,这是因为标准就是这么设计的。而且操作它们的时候你要小心翼翼,轻微的触碰可能就会导致页面重排,这可是杀死性能的罪魁祸首。

相对于 DOM 对象,原生的 JavaScript 对象处理起来更快,而且更简单。DOM 树上的结构、属性信息我们都可以很容易地用 JavaScript 对象表示出来:

var element = {
  tagName: 'ul', // 节点标签名
  props: { // DOM的属性,用一个对象存储键值对
    id: 'list'
  },
  children: [ // 该节点的子节点
    {tagName: 'li', props: {class: 'item'}, children: ["Item 1"]},
    {tagName: 'li', props: {class: 'item'}, children: ["Item 2"]},
    {tagName: 'li', props: {class: 'item'}, children: ["Item 3"]},
  ]
}

上面对应的HTML写法是:

<ul id='list'>
  <li class='item'>Item 1</li>
  <li class='item'>Item 2</li>
  <li class='item'>Item 3</li>
</ul>

既然原来 DOM 树的信息都可以用 JavaScript 对象来表示,反过来,你就可以根据这个用 JavaScript 对象表示的树结构来构建一棵真正的DOM树。

之前的章节所说的,状态变更->重新渲染整个视图的方式可以稍微修改一下:用 JavaScript 对象表示 DOM 信息和结构,当状态变更的时候,重新渲染这个 JavaScript 的对象结构。当然这样做其实没什么卵用,因为真正的页面其实没有改变。

但是可以用新渲染的对象树去和旧的树进行对比,记录这两棵树差异。记录下来的不同就是我们需要对页面真正的 DOM 操作,然后把它们应用在真正的 DOM 树上,页面就变更了。这样就可以做到:视图的结构确实是整个全新渲染了,但是最后操作DOM的时候确实只变更有不同的地方。

这就是所谓的 Virtual DOM 算法。包括几个步骤:

  1. 用 JavaScript 对象结构表示 DOM 树的结构;然后用这个树构建一个真正的 DOM 树,插到文档当中
  2. 当状态变更的时候,重新构造一棵新的对象树。然后用新的树和旧的树进行比较,记录两棵树差异
  3. 把2所记录的差异应用到步骤1所构建的真正的DOM树上,视图就更新了

Virtual DOM 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)。

二、虚拟DOM

虚拟 DOM (Virtual 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Virtual DOM。

实际上它只是一层对真实DOM的抽象,以JavaScript 对象 (VNode 节点) 作为基础的树,用对象的属性来描述节点,最终可以通过一系列操作使这棵树映射到真实环境上。

Javascript对象中,虚拟DOM 表现为一个 Object对象。并且最少包含标签名 (tag)、属性 (attrs) 和子元素对象 (children) 三个属性,不同框架对这三个属性的名命可能会有差别。

创建虚拟DOM就是为了更好将虚拟的节点渲染到页面视图中,所以虚拟DOM对象的节点与真实DOM的属性一一照应。

vue中同样使用到了虚拟DOM技术,

定义真实DOM

<div id="app">
    <p class="p">节点内容</p>
    <h3>{{ foo }}</h3>
</div>

实例化vue

const app = new Vue({
    el:"#app",
    data:{
        foo:"foo"
    }
})

 观察renderrender,我们能得到虚拟DOM

(function anonymous(
) {
	with(this){return _c('div',{attrs:{"id":"app"}},[_c('p',{staticClass:"p"},
					  [_v("节点内容")]),_v(" "),_c('h3',[_v(_s(foo))])])}})

通过VNodevue可以对这颗抽象树进行创建节点,删除节点以及修改节点的操作, 经过diff算法得出一些需要修改的最小单位,再更新视图,减少了dom操作,提高了性能。

官网: 渲染函数 & JSX — Vue.js (vuejs.org)

Vue 通过建立一个虚拟 DOM 来追踪自己要如何改变真实 DOM。请仔细看这行代码:

return createElement('h1', this.blogTitle)

createElement 到底会返回什么呢?其实不是一个实际的 DOM 元素。它更准确的名字可能是 createNodeDescription,因为它所包含的信息会告诉 Vue 页面上需要渲染什么样的节点,包括及其子节点的描述信息。我们把这样的节点描述为“虚拟节点 (virtual node)”,也常简写它为“VNode”。“虚拟 DOM”是我们对由 Vue 组件树建立起来的整个 VNode 树的称呼。

三、为什么需要虚拟DOM?

如何理解虚拟DOM

模板引擎没有解决跟踪状态变化的问题是因为,当数据发生变化后,无法获取上一次的状态,只好把界面上的元素删除重新创建(可能造成闪烁,性能较低)。

由于虚拟DOM 是以 JavaScript 对象为基础而不依赖真实平台环境,所以使它具有了跨平台的能力,比如说浏览器平台、Weex、Node 等,是实现ssr、小程序等的基础。

因为DOM是一个很大的对象,直接操作DOM,即便是一个空的 div 也要付出昂贵的代价,执行速度远不如我们抽象出来的 Javascript 对象的速度快,因此,把大量的DOM操作搬运到 Javascript 中,运用diff算法来计算出真正需要更新的节点,最大限度地减少DOM操作,从而显著提高性能。虚拟DOM的优势不在于单次的操作,而是在大量、频繁的数据更新下,能够对视图进行合理、高效的更新。

四、如何利用虚拟DOM来更新真实DOM?—— diff

diff(different),顾名思义,在构建DOM的过程中,会由diff过程就是比对计算DOM变动的地方,核心是由patch算法将变动映射到真实DOM上,所以视图的创建更新流程就是下面这样:

  1. 用 JavaScript 对象结构表示 DOM 树的结构;然后用这个树构建一个真正的 DOM 树,插到文 档当中
  2. 当状态变更的时候,重新构造一棵新的对象树。然后用新的树和旧的树进行比较(diff过程),记录两棵树差异
  3. 把2所记录的差异应用到步骤1所构建的真正的DOM树上(patch),视图就更新了