如何理解虚拟DOM

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。

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：

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。

在

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。

在

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

render

的

render

，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

VNode

，

vue

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？

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）。

• 具备跨平台的优势

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。

• 提升渲染性能。

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