虛擬Dom詳解 - (一)

Aaron發表於2019-08-07

隨著Vue和React的風聲水起，伴隨著諸多框架的成長，虛擬DOM漸漸成了我們經常議論和討論的話題。什麼是虛擬DOM，虛擬DOM是如何渲染的，那麼Vue的虛擬Dom和React的虛擬DOM到底有什麼區別等等等...一系列的話題都在不斷的討論中。為此也做了一些學習簡單的侃一侃虛擬DOM到底是什麼？

虛擬Dom詳解 - (二)

什麼是虛擬Dom

虛擬DOM首次產生是React框架最先提出和使用的，其卓越的效能很快得到廣大開發者的認可，繼React之後vue2.0也在其核心引入了虛擬DOM的概念。在沒有虛擬DOM的時候，我們在建立頁面的時候一般都是使用HTML標籤一個一個的去搭建我們的頁面，既然有了DOM節點以後，為什麼不直接使用原生DOM，那麼原生DOM到底有什麼弊端呢？原因是這個樣子的，原生DOM中一個Node節點有N多的屬性，一旦對DOM進行操作的時候會影響頁面效能的核心問題主要在於DOM操作導致了頁面的重繪或重排，為了減少由於重繪和重排對網頁效能的影響，所以無論在什麼專案中儘可能少的去操作DOM節點是效能優化的一大重點。

所謂的虛擬DOM到底是什麼？也就是通過JavaScript語言來描述一段HTML程式碼。其實使用JavaScript描述一段HTML程式碼是很簡單的：

HTML:

<div class="" id="app">
  <p class="text">節點一</p>
</div>

JavaScript：

const createElement = () => {
  return {
    "tag":"div",
    "prop":{
      "id":"app"
    },
    "children":[
      {
        "tag":"p",
        "prop":{
          "class":"text"
        },
        "children":["節點一"]
      }
    ]
  }
}

上面的程式碼中，只是簡單的使用了JavaScript語言簡單描述了一下HTML部分相對應的程式碼，此時我們只需要再寫入一個建立DOM的方法，按照文件描述將建立好的DOM按照層級新增到裡面頁面中就好了。

上述JavaScript中所描述的資料型別也就可以簡單的理解為是虛擬DOM,雖然這個虛擬DOM是那麼的簡陋，但是足可以說明情況啦,像Vue和React當需要對頁面進行渲染更新的時候，則是對比的就是虛擬DOM更新前後的差異只對有差異的部分進行更新，大大減少了對DOM的操作。這裡也就是我們經常所說的DIFF演算法。

通過上述描述可以總結得出，由於原生DOM節點中的屬性和方法過於複雜，操作時過於影響效能，所以使用Object來描述頁面中的HTML結構,以達到對效能的提升。

如何建立虛擬DOM

如果熟悉Vue或React的朋友可能會知道一點，首先說下Vue,在使用中Vue中的虛擬DOM是使用template完成的，也就是平時我們專案中書寫最多的模板，Vue通過vue-loader對其進行編譯處理最後形成我們所需要的虛擬DOM，然而在React中則是不是這樣的，React是沒有template的，React則是使用的是JSX對進行編譯，最後產生虛擬DOM，無論是Vue還是React最終的想要得到的就是虛擬DOM。

若想要知道虛擬DOM是如何建立的，那麼就可簡單的實現一下其建立過程，在上面中可以得到一個描述DOM節點的資料文字，我們可以根據其需要對其進行建立：

const vnodeTypes = {
  //  HTML節點型別
  "HTML":"HTML",
  //  文字型別
  "TEXT":"TEXT",
  //  元件型別
  "COMPONENT":"COMPONENT"
};
const childTeyps = {
  //  為空
  "EMPTY":"EMPTY",
  //  單個
  "SINGLE":"SINGLE",
  //  多個
  "MULTIPLE":"MULTIPLE"
};
//  新建虛擬DOM
//    所需建立標籤名稱
//    標籤屬性
//    標籤子元素
function createElement (tag,data,children = null){
  //  當前元素的標籤型別
  let flag;
  //  子元素的標籤型別
  let childrenFlag;
  if(typeof tag === "string"){
    //  如果是文字的則認為是，普通的HTML標籤
    //  將其元素的flag設定成HTML型別
    flag = vnodeTypes.HTML;
  }else if(typeof tag === "function"){
    //  如果為函式，則認為其為元件
    flag = vnodeTypes.COMPONENT;
  }
  else {
    //  否則是文字型別
    flag = vnodeTypes.TEXT;
  };
  //  判斷子元素情況
  if(children === null){
    //  如果 children 為空
    //  則子元素型別為空
    childrenFlag = childTeyps.EMPTY;
  }else if (Array.isArray(children)){
    //  如果 children 為陣列
    //  獲取子元素長度
    let len = children.length;
    //  如果長度存在
    if(len){
      //  則設定子元素型別為多個
      childrenFlag = childTeyps.MULTIPLE;
    }else{
      //  否則設定為空
      childrenFlag = childTeyps.EMPTY;
    }
  }else {
    //  如果存在並且不為空
    //  則設定為單個
    childrenFlag = childTeyps.SINGLE;
    //  建立文字型別方法，並將 children 的值轉為字串
    children = createTextVNode(children+"");
  }

  //  返回虛擬DOM
  return {
    flag, //  虛擬DOM型別
    tag,  //  標籤
    data, //  虛擬DOM屬性
    children, //  虛擬DOM子節點
    childrenFlag,  //  虛擬DOM子節點型別
    el:null   //  掛載元素的父級
  };
};

//  新建文字型別虛擬DOM
function createTextVNode (text){
  return {
    //  節點型別設定為文字
    flag:vnodeTypes.TEXT,
    //  設定為沒有標籤
    tag:null,
    //  沒有任何屬性
    data:null,
    //  子元素型別設定為單個
    childrenFlag:childTeyps.EMPTY,
    //  儲存子節點內容
    children:text
  };
};

通過上面的程式碼可以簡單的實現對虛擬DOM的建立，可以通過呼叫createElement並傳入用來描述虛擬DOM的物件，就可以列印出已經建立好的虛擬DOM節點：

const VNODEData = [
    "div",
    {id:"test"},
    [
        createElement("p",{},"節點一")
    ]
];
let div = createElement(...VNODEData);
console.log(div);

結果：

{
    "flag": "HTML",
    "tag": "div",
    "data": {
        "id": "test"
    },
    "children": [{
        "flag": "HTML",
        "tag": "p",
        "data": {},
        "children": {
            "flag": "TEXT",
            "tag": null,
            "data": null,
            "childrenFlag": "EMPTY"
        },
        "childrenFlag": "SINGLE"
    }],
    "childrenFlag": "MULTIPLE"
}

通過上述方法列印出來的則是按照傳入的描述虛擬DOM的物件，已經建立好了一個虛擬DOM樹，是不是一件很神奇的事情，其實仔細看下程式碼也沒有什麼特別重要的邏輯，只是該變了資料結構而已(可以這樣理解，但是不能對外這麼說，很丟人的，哈哈)。

既然虛擬DOM節點已經出來了，下一步就是如何渲染出虛擬DOM了，渲染虛擬DOM則需要一個特定的方法，在Vue和React中會在HTML有一個id為app的真實DOM節點，最終渲染的時候被替換成了虛擬DOM節點生成的真是的DOM節點，接下來就按照這個思路繼續實現一下，在Vue和React都有render函式，這裡也就同樣使用這個名稱進行命名了，在開始之前，首先要確認一點的是，無論是首次渲染還是更新都是通過render函式來完成的，所以要對其進行判斷，其餘的就不多贅述了。

//  渲染虛擬DOM
//    虛擬DOM節點樹
//    承載DOM節點的容器，父元素
function render(vnode,container) {
  //  首次渲染
  mount(vnode,container);
};
//  首次渲染
function mount (vnode,container){
  //  所需渲染標籤型別
  let {flag} = vnode;
  //  如果是節點
  if(flag === vnodeTypes.HTML){
    //  呼叫建立節點方法
    mountMethod.mountElement(vnode,container);
  } //  如果是文字
  else if(flag === vnodeTypes.TEXT){
    //  呼叫建立文字方法
    mountMethod.mountText(vnode,container);
  };
};
//  建立各種元素的方法
const mountMethod = {
  //  建立HTML元素方法
  mountElement(vnode,container){
    //  屬性，標籤名，子元素，子元素型別
    let {tag,children,childrenFlag} = vnode;
    //  建立的真實節點
    let dom = document.createElement(tag);
    //  在VNode中儲存真實DOM節點
    vnode.el = dom;
    //  如果不為空，表示有子元素存在
    if(childrenFlag !== childTeyps.EMPTY){
      //  如果為單個元素
      if(childrenFlag === childTeyps.SINGLE){
        //  把子元素傳入，並把當前建立的DOM節點以父元素傳入
        //  其實就是要把children掛載到 當前建立的元素中
        mount(children,dom);
      } //  如果為多個元素
      else if(childrenFlag === childTeyps.MULTIPLE){
        //  迴圈子節點，並建立
        children.forEach((el) => mount(el,dom));
      };
    };
    //  新增元素節點
    container.appendChild(dom);
  },
  //  建立文字元素方法
  mountText(vnode,container){
    //  建立真實文字節點
    let dom = document.createTextNode(vnode.children);
    //  儲存dom
    vnode.el = dom;
    //  新增元素
    container.appendChild(dom);
  }
};

通過上面的程式碼，就可完成真實DOM的渲染工作了，雖然但是這也只是完成了其中的一小部分而已。但是很多東西沒有新增進去，比如動態新增style樣式，給元素繫結樣式，新增class等等等，一系列的問題都還沒有解決，現在工作也只是簡單的初始化而已。其實想要完成上述的功能也不是很難，要知道剛剛所說的所有東西都是新增到DOM節點上的，我們只需要在DOM節點上做文章就可以了，改進mountElement方法：

const mountMethod = {
  //  建立HTML元素方法
  mountElement(vnode,container){
    //  屬性，標籤名，子元素，子元素型別
    let {data,tag,children,childrenFlag} = vnode;
    //  建立的真實節點
    let dom = document.createElement(tag);
    //  新增屬性   (✪ω✪)更新了這裡哦
    data && domAttributeMethod.addData(dom,data);
    //  在VNode中儲存真實DOM節點
    vnode.el = dom;
    //  如果不為空，表示有子元素存在
    if(childrenFlag !== childTeyps.EMPTY){
      //  如果為單個元素
      if(childrenFlag === childTeyps.SINGLE){
        //  把子元素傳入，並把當前建立的DOM節點以父元素傳入
        //  其實就是要把children掛載到 當前建立的元素中
        mount(children,dom);
      } //  如果為多個元素
      else if(childrenFlag === childTeyps.MULTIPLE){
        //  迴圈子節點，並建立
        children.forEach((el) => mount(el,dom));
      };
    };
    //  新增元素節點
    container.appendChild(dom);
  }
};
//  dom新增屬性方法
const domAttributeMethod = {
  addData (dom,data){
    //  掛載屬性
    for(let key in data){
      //  dom節點，屬性名，舊值(方便做更新)，新值
      this.patchData(dom,key,null,data[key]);
    }
  },
  patchData (el,key,prv,next){
    switch(key){
      case "style":
        this.setStyle(el,key,prv,next);
        break;
      case "class":
        this.setClass(el,key,prv,next);
        break;
      default :
        this.defaultAttr(el,key,prv,next);
        break;
    }
  },
  setStyle(el,key,prv,next){
    for(let attr in next){
      el.style[attr] = next[attr];
    }
  },
  setClass(el,key,prv,next){
    el.setAttribute("class",next);
  },
  defaultAttr(el,key,prv,next){
    if(key[0] === "@"){
      this.addEvent(el,key,prv,next);
    }
    else {
      this.setAttribute(el,key,prv,next);
    }
  },
  addEvent(el,key,prv,next){
    if(next){
      el.addEventListener(key.slice(1),next);
    }
  },
  setAttribute(el,key,prv,next){
    el.setAttribute(key,next);
  }
};

最終使用：

const VNODEData = [
    "div",
    {id:"test"},
    [
      createElement("p",{
        key:1,
        style:{
          color:"red",
          background:"pink"
        }
      },"節點一"),
      createElement("p",{
        key:2,
        "@click":() => console.log("click me!!!")
      },"節點二"),
      createElement("p",{
        key:3,
        class:"active"
      },"節點三"),
      createElement("p",{key:4},"節點四"),
      createElement("p",{key:5},"節點五")
    ]
];
let VNODE = createElement(...VNODEData);
render(VNODE,document.getElementById("app"));

以上就簡單的實現了對虛擬DOM的建立以及屬性的以及事件的掛載，算是有一個很大的跨越了，只是完成初始化是遠遠不夠的，還需要對其進一步處理，so~有時間的話會繼續對虛擬DOM的更新進行說明。也就是其DIFF演算法部分。單一職責，一篇部落格只做一件事，哈哈~

總結

虛擬DOM在目前流行的幾大框架中都作為核心的一部分使用，可見其效能的高效，本文只是簡單的做一個簡單的剖析，說到頭來其實虛擬DOM就是使用JavaScript物件來表示DOM樹的資訊和結構，這個JavaScript物件可以構建一個真正的DOM樹。當狀態變更的時候用修改後的新渲染的的JavaScript物件和舊的虛擬DOM的JavaScript物件作對比，記錄著兩棵樹的差異。把差別反映到真實的DOM結構上最後操作真正的DOM的時候只操作有差異的部分就可以了。

下次再見，若有哪裡有錯誤請大佬們及時指出，文章中若有錯誤請在評論區留言，我會盡快做出改正。

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