破解前端面試（80% 應聘者不及格系列）：從 DOM 說起

王仕軍發表於2017-04-18
前端面試

共 7384 字，讀完需 10 分鐘。本文為《破解前端面試（80% 應聘者不及格系列）》文章的第二篇，包含 DOM、Event、瀏覽器端優化、資料結構和演算法功底的考察。可能有同學會問 DOM 有什麼好聊的，不就是節點的各種操作麼？DOM 是網頁構建的基石，熟練掌握各種操作、知曉可能的問題、熟悉優化手段，才能做到在工程實踐中從容不迫。系列文章連結：閉包篇。下面開始聊 DOM 的話題。

如何修改頁面內容？

考察候選人對 DOM 基礎知識的掌握程度時，筆者常丟擲這樣的問題：頁面上有個空的無序列表節點，用 <ul></ul> 表示，要往列表中插入 3 個 <li>，每個列表項的文字內容是列表項的插入順序，取值 1, 2, 3，怎麼用原生的 JS 實現這個需求？同時約定，為方便獲取節點引用，可以根據需要為 <ul> 節點加上 id 或者 class 屬性。

超過 80% 的候選人能完成需求，先為 ul 加上選擇符：

<ul id="list"></ul>複製程式碼

然後給出節點建立程式碼：

var container = document.getElementById('list');
for (var i = 0; i < 3; i++) {
    var item = document.createElement('li');
    item.innerText = i + 1;
    container.appendChild(item);
}複製程式碼

也有候選人給出下面的程式碼：

var container = document.getElementById('list');
var html = [];
for (var i = 0; i < 3; i++) {
    html.push('<li>' + (i + 1) + '</li>');
}
container.innerHTML = html.join('');複製程式碼

這個都寫不出來的同學要去面壁了（可能你能用各種庫、框架能寫出來，但是等你需要除錯 bug，分析問題，就會捉襟見肘）。你也可能在心裡嘀咕，上來就寫程式碼，還是面試麼？可以說程式碼是工程師最主要的產出，看著候選人編碼能讓你熟悉他的思考方式、編碼風格、程式碼習慣，很容能看出來是不是“對味兒”的候選人。

坦率的說，上面的兩份程式碼只能說滿足了需求，但是如果做到了以下幾點，會有加分：

  1. 變數命名：節點類的變數，加上 nd 字首，會更加容易辨識，當然，也有同學習慣借用 jquery 中的 $，關於變數命名的更多內容可以去閱讀《可讀程式碼的藝術》；
  2. 選擇符命名：給 CSS 用和 JS 用的選擇符分開，給 JS 用的選擇符建議加上 js- 或 J- 字首，提高可讀性，還有沒有其他好處，請思考；
  3. 容錯能力：應該對節點的存在性做檢查，這樣程式碼才能更健壯，實際工作中，很可能你的這段程式碼會把其他功能搞砸，因為單個地方 JS 報錯是可能導致後續程式碼不執行的，為啥要這樣做？不理解的同學可以去看看防禦性程式設計；
  4. 最小作用域原則：應該把程式碼段包在宣告即執行的函式表示式（IIFE）裡，不產生全域性變數，也避免變數名衝突的風險，這是維護遺留程式碼必須謹記的。

下面是綜合上面四點的改良版（只針對第1份程式碼）：

(() => {
    var ndContainer = document.getElementById('js-list');
    if (!ndContainer) {
        return;
    }

    for (var i = 0; i < 3; i++) {
        var ndItem = document.createElement('li');
        ndItem.innerText = i + 1;
        ndContainer.appendChild(ndItem);
    }
})();複製程式碼

在候選人給出程式碼之後，筆者常順便追問：選取節點是否有其他方法？還有哪些？這個問題留給你自己。

追問1：如何繫結事件？

現在頁面上有了內容，接下來新增互動。問題：要當每個 <li> 被單擊的時候 alert 裡面的內容，該怎麼做？部分候選人不假思索地給出如下程式碼：

//...
for (var i = 0; i < 3; i++) {
    var ndItem = document.createElement('li');
    ndItem.innerText = i + 1;
    ndItem.addEventListener('click', function () {
        alert(i);
    });
    ndContainer.appendChild(ndItem);
}
//...複製程式碼

或下面的程式碼：

//...
for (var i = 0; i < 3; i++) {
    var ndItem = document.createElement('li');
    ndItem.innerText = i + 1;
    ndItem.addEventListener('click', function () {
        alert(ndItem.innerText);
    });
    ndContainer.appendChild(ndItem);
}
//...複製程式碼

如果你對閉包和作用域理解沒問題，就很容易發現問題：alert 出來的內容其實都是 3，而不是每個 <li> 的文字內容。上面兩段程式碼都不能滿足需求，因為 i 和 ndItem 的作用域範圍是相同的。使用 ES6 的塊級作用域能把問題解決：

//...
for (let i = 0; i < 3; i++) {
    const ndItem = document.createElement('li');
    ndItem.innerText = i + 1;
    ndItem.addEventListener('click', function () {
        alert(i);
    });
    ndContainer.appendChild(ndItem);
}
//...複製程式碼

而熟悉 addEventListener 文件的候選人會給出下面的方法：

//...
for (var i = 0; i < 3; i++) {
    var ndItem = document.createElement('li');
    ndItem.innerText = i + 1;
    ndItem.addEventListener('click', function () {
        alert(this.innerText);
    });
    ndContainer.appendChild(ndItem);
}
//...複製程式碼

因為 EventListener 裡面預設的 this 指向當前節點，比較喜歡使用箭頭函式的同學則需要格外注意，因為箭頭函式會強制改變函式的執行上下文。筆者的判斷標準是到這裡算及格，你及格了麼？

聊到這裡，筆者有時候還會追問：繫結事件除了 addEventListener 還有其他方式麼？如果使用 onclick 會存在什麼問題？

追問2：資料量變大之後？

貌似上面的問題都沒啥挑戰，彆著急，難度繼續增加。如果要插入的 <li> 是 300 個，該怎麼解決？

部分同學會粗暴的把迴圈終止條件修改為 i < 300，這樣沒有明顯的問題，但細想你會發現，在 DOM 中註冊的事件監聽函式增加了 100 倍，有更好的辦法麼？讀到這裡你肯定已經想到了，對，就是事件委託（英文 Event Delegation，亦稱事件代理）。

使用事件委託能有效的減少事件註冊的數量，並且在子節點動態增減是無需修改程式碼，使用事件委託的程式碼如下：

(() => {
    var ndContainer = document.getElementById('js-list');
    if (!ndContainer) {
        return;
    }

    for (let i = 0; i < 300; i++) {
        const ndItem = document.createElement('li');
        ndItem.innerText = i + 1;
        ndContainer.appendChild(ndItem);
    }

    ndContainer.addEventListener('click', function (e) {
        const target = e.target;
        if (target.tagName === 'LI') {
            alert(target.innerHTML);
        }
    });
})();複製程式碼

如果你不知道事件委託是什麼、實現原理是什麼、使用它有什麼好處，請花點時間去研究下，能讓你寫出更好的程式碼，遇到沒聽過事件委託的候選人我會追問“標準 DOM 事件的發生流程”，如果熟悉，再引導他理解事件委託，直到寫出程式碼，這個過程能看出來候選人思維是否靈活。

回到正題，相當部分的程式碼在資料量變大之後容易出各種問題。如果要在 <ul> 中插入 30000 個 <li>，會有什麼問題？程式碼需要怎麼改進？幾乎可以肯定，頁面體驗不再流暢，甚至會出現明顯的卡頓感，該怎麼解決？

出現卡頓感的主要原因是每次迴圈都會修改 DOM 結構，外加大迴圈執行時間過長，瀏覽器的渲染幀率（FPS）過低。而實際上，包含 30000 個 <li> 的長列表，使用者不會立即看到全部，大部分甚至根本都不會看，那部分都沒有渲染的必要，好在現代瀏覽器提供了 requestAnimationFrame API 來解決非常耗時的程式碼段對渲染的阻塞問題，不知道 requestAnimationFrame 用法和原理的請研究下這篇文章，該技術在 React 和 Angular 裡面都有使用，如果你理解了 requestAnimationFrame 的原理，就很容易理解最新的 React Fiber 演算法。

綜合上面的分析，可以從減少 DOM 操作次數、縮短迴圈時間兩個方面減少主執行緒阻塞的時間。減少 DOM 操作次數的良方是 DocumentFragment；而縮短迴圈時間則需要考慮使用分治的思想把 30000 個 <li> 分批次插入到頁面中，每次插入的時機是在頁面重新渲染之前。由於 requestAnimationFrame 並不是所有的瀏覽器都支援，Paul Irish 給出了對應的 polyfill，這個 Gist 也非常值得你學習。

下面是完整的程式碼示例：

(() => {
    const ndContainer = document.getElementById('js-list');
    if (!ndContainer) {
        return;
    }

    const total = 30000;
    const batchSize = 4; // 每批插入的節點次數，越大越卡
    const batchCount = total / batchSize; // 需要批量處理多少次
    let batchDone = 0;  // 已經完成的批處理個數

    function appendItems() {
        const fragment = document.createDocumentFragment();
        for (let i = 0; i < batchSize; i++) {
            const ndItem = document.createElement('li');
            ndItem.innerText = (batchDone * batchSize) + i + 1;
            fragment.appendChild(ndItem);
        }

        // 每次批處理只修改 1 次 DOM
        ndContainer.appendChild(fragment);

        batchDone += 1;
        doBatchAppend();
    }

    function doBatchAppend() {
        if (batchDone < batchCount) {
            window.requestAnimationFrame(appendItems);
        }
    }

    // kickoff
    doBatchAppend();

    ndContainer.addEventListener('click', function (e) {
        const target = e.target;
        if (target.tagName === 'LI') {
            alert(target.innerHTML);
        }
    });
})();複製程式碼

讀到這裡的同學，應該已經理解這一節討論的要點：大批量 DOM 操作對頁面渲染的影響以及優化的手段，效能對使用者來說是功能不可分割的部分。

追問3：DOM 樹的遍歷？

資料結構和演算法在很多人前端同學看來是沒啥用的東西，實際上他們掌握的也不好，但不論前端還是後端，紮實的 CS 基礎是工程師必備的知識儲備，有了這種儲備在面臨複雜的問題，才能彰顯出工程師的價值。JS 中的 DOM 可以天然的跟樹這種資料結構聯絡起來，相信大家都不陌生，比如給定下面的 HTML 片段：

<div class="root">
    <div class="container">
        <section class="sidebar">
            <ul class="menu"></ul>
        </section>
        <section class="main">
            <article class="post"></article>
            <p class="copyright"></p>
        </section>
    </div>
</div>複製程式碼

對這顆 DOM 樹，期望給出廣度優先遍歷（BFS）的程式碼實現，遍歷到每個節點時，列印出當前節點的型別及類名，例如上面的樹廣度優先遍歷結果為：

DIV .root
DIV .container
SECTION .sidebar
SECTION .main
UL .menu
ARTICLE .post
P .copyright複製程式碼

這要求候選人對 DOM 樹中節點關係的表示方式比較清楚，關鍵屬性是 childNodes 和 children，兩者有細微的差別。如果是深度優先的遍歷（DFS），使用遞迴非常容易寫出來，但是廣度優先則需要使用佇列這種資料結構來管理待遍歷的節點，讀到這裡，請你找出紙筆，思考 1 分鐘，看能不能自己寫出來。

下面給出一種參考的實現，程式碼比較簡單，就不多做解釋：

const traverse = (ndRoot) => {
    const queue = [ndRoot];

    while (queue.length) {
        const node = queue.shift();

        printInfo(node);

        if (!node.children.length) {
            continue;
        }

        Array.from(node.children).forEach(x => queue.push(x));
    }
};

const printInfo = (node) => {
    console.log(node.tagName, `.${node.className}`);
};

// kickoff
traverse(document.querySelector('.root'));複製程式碼

如果你對樹和樹的遍歷理解不清，請仔細看上文的外鏈。最後，再追問一個問題，如果要在列印節點的時候輸出節點在樹中的層次，該怎麼解決？

總結和思考題

本文以基本的 DOM 操作為出發點，接下來聊到事件繫結，和渲染效能優化，最後聊到工程師避不開的資料結構和演算法。如果你是面試官，你會怎麼跟候選人聊？如果你想學好 DOM，只看這篇文章遠遠不夠，文中給大家留了 3 道思考題，也外鏈超過 10 個學習資料，希望對大家有用。

One More Thing

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