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Virtual DOM的历史和未来

Virtual DOM最初是史和由React的作者开创的，目的史和是使声明式UI的渲染速度更快。为了理解为什么声明式UI最初如此缓慢，史和我们首先需要了解过去是史和如何做声明式UI的。

声明式用户界面

编写声明式UI的史和传统方法是更改元素的innerHTML属性。例如，史和如果我想向<div>UI添加一个元素到，史和我将写如下:

document.body.innerHTML =

Hello World!;

// now has a

Hello World! child.

我们可以认识到innerHTML允许我们以声明地方式定义UI，史和但它的史和效率不高。

效率低下源于每次更改用户界面时的史和解析、破坏和重建innerHTML，史和都需要遵循四个步骤：

解析innerHTML字符串到DOM节点树中。史和移除所有内容<body>元素。史和将DOM节点树插入<body>元素。史和执行布局计算和重绘屏幕。史和

这个过程在计算上非常昂贵，并且可能导致渲染速度显著降低。

命令式用户界面

那么，这个问题是如何解决的呢？那就是云服务器提供商选择使用DOM， 这种方法要比innerHTML方法快3倍。

const div = document.createElement(div);

div.textContent = Hello World!;

document.body.appendChild(div);

然而，我们可以认识到，手动编写这个可能很麻烦，特别是当UI中有很多交互时，因为我们需要命令式地指定每个步骤。以声明的方式编写UI要优雅得多。

不过，React作者创建了VirtualDOM，允许我们以一种比innerHTML更快的呈现方式编写UI，而且是声明式的。

理解VirtualDOM

为了最好地了解VirtualDOM是如何工作的，让我们概述一下流程，然后构建一个示例。

VirtualDOM是一种呈现UI的方法。该方法利用模仿DOM树的JavaScript对象树(“虚拟”节点)。

//

Hello World!

const div = document.createElement(div);

div.style = color: red;

div.textContent = Hello World!;

以上<div> 被模仿为以下JavaScript对象中的虚拟节点：

const divVNode = {

type: div,

props: {

style: color: red

}

children: [Hello World!]

};

我们可以注意到虚拟节点有三个属性:

tag：将元素的标记名称存储为字符串。props：将元素的属性和属性存储为对象。children：将元素的亿华云虚拟节点子级存储为数组。

使用虚拟节点，我们可以对当前的UI进行建模，以及当我们更新UI时希望它改变成什么。

假设我想将<div>中的文本从 "Hello World!" 更改成 "Hello Universe!"。可以使用DOM进行强制修改：

//

Hello World!

const div = document.createElement(div);

div.style = color: red;

div.textContent = Hello World!;

// Change from "Hello World!" to "Hello Universe!"

div.textContent = Hello Universe!;

但是使用VirtualDOM，我可以指定当前UI的外观（旧虚拟节点）和我希望它的外观（新虚拟节点）。

const oldVNode = {

type: div,

props: {

style: color: red

}

children: [Hello World!]

};

const newVNode = {

type: div,

props: {

style: color: red

}

children: [Hello Universe!]

};

然而要让Virtual DOM真正将更改应用到UI，还需要计算旧虚拟节点和新虚拟节点之间的差异。

{

type: div,

props: {

style: color: red

}

- children: [Hello World!]

+ children: [Hello Universe!]

};

当我们知道了二者之间的差别，就可以通过Virtual DOM改变UI。

div.replaceChild(newChild, oldChild);

Virtual DOM只是进行了必要的修改，并不是替换了整个UI。

构建自己的Virtual DOM

在本文中，我们将模仿Million.js的 Virtual DOM API。我们的API将包含三个主要功能：m, createElement, and patch。

m (tag, props, children)

m 函数是创建虚拟节点的辅助函数。虚拟节点包含三个属性：

tag：将虚拟节点的服务器租用名称标记为字符串；props：作为对象的节点的属性/属性；children：虚拟节点的子节点作为数组。

m帮助程序函数的示例实现如下：

const m = (tag, props = { }, children = []) => ({

tag,

props,

children,

});

这样创建虚拟节点就简单多了。

m(div, { style: color: red }, [Hello World!]);

#createElement(vnode)

该createElement函数将虚拟节点转换为真实的DOM元素。这很重要，因为我们将在patch函数中使用它。

实现如下:

如果虚拟节点是文本，则返回文本节点；tag使用虚拟节点的属性创建一个新的DOM节点；遍历虚拟节点props 并将它们添加到DOM节点。遍历children，在每个子级上递归调用createElement并将其添加到DOM节点。const createElement = (vnode) => {

if (typeof vnode === string) {

return document.createTextNode(vnode);

}

const el = document.createElement(vnode.tag);

for (const prop in vnode.props) {

el[prop] = vnode.props[prop];

}

for (const child of vnode.children) {

el.appendChild(createElement(child));

}

return el;

};

这样就可以轻松地将虚拟节点转变成DOM节点。

//

Hello World!

createElement(

m(div, { style: color: red }, [Hello World!])

);

#patch(el, newVNode, oldVNode)

该patch函数采用现有的DOM节点、旧的虚拟节点和新的虚拟节点。

实现如下:

计算两个虚拟节点之间的差异；如果虚拟节点是字符串，则将DOM节点的文本内容替换为新节点；如果虚拟节点是对象，且tag、props、 children不同，则更新节点。const patch = (el, newVNode, oldVNode) => {

if (!newVNode && newVNode !== ) return el.remove();

if (

typeof oldVNode === string ||

typeof newVNode === string

) {

if (oldVNode !== newVNode) {

return el.replaceWith(createElement(newVNode));

}

} else {

if (oldVNode.tag !== newVNode.tag) {

return el.replaceWith(createElement(newVNode));

}

// patch props

for (const prop in {

...oldVNode.props,

...newVNode.props,

}) {

if (newVNode.props[prop] === undefined) {

delete el[prop];

} else if (

oldVNode.props[prop] === undefined ||

oldVNode.props[prop] !== newVNode.props[prop]

) {

el[prop] = newVNode.props[prop];

}

}

// patch children

for (let i = oldVNode.children.length - 1; i >= 0; --i) {

patch(

el.childNodes[i],

newVNode.children[i],

oldVNode.children[i]

);

}

for (

let i = oldVNode.children.length;

i < newVNode.children.length;

i++

) {

el.appendChild(createElement(newVNode.children[i]));

}

}

};

这样就可以使用patch功能更新UI了。

const oldVNode = m(div, { style: color: red }, [

Hello World!,

]);

const newVNode = m(div, { style: color: red }, [

Hello Universe!,

]);

const el = createElement(oldVNode);

//

Hello World!

patch(el, oldVNode, newVNode);

//

Hello Universe!

Virtual DOM是纯开销

当前，Virtual DOM实现在计算新旧虚拟节点之间的差异时会产生计算成本。

即使使用非常有效的差分算法 (如list-diff2)，当虚拟节点树大于虚拟节点的两位数时，差异成本也会变得显著。

树区分算法是出了名的慢。时间复杂度可以从O(n)转O(n ^ 3)取决于虚拟节点树的复杂性。这与DOM操纵相去甚远，后者是O(1)。

Virtual DOM的未来

编译器是新框架”-- 汤姆·戴尔

Ember的创建者汤姆是最早倡导为JavaScript UI库使用编译器开源狂热者之一。

现在，我们知道汤姆的赌注是正确的。JavaScript生态系统见证了Solid、Svelte等“已编译”库的兴起，它们放弃了Virtual DOM。这些库使用编译器预渲染，并在使用时生成代码来跳过不必要的渲染。

另一方面，Virtual DOM落后于这一趋势。当前的虚拟DOM库本质上与“按需” 编译器不兼容。因此，Virtual DOM的渲染速度通常是比现代“No Virtual DOM” UI库慢几个数量级。

如果我们希望Virtual DOM在未来的渲染速度上具有竞争力，那就需要重新设计Virtual DOM以允许编译器增强。

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