Vue原理--虚拟DOM

为什么需要虚拟DOM？

　　如果对前端工作进行抽象的话，主要就是维护状态和更新视图，而更新视图和维护状态都需要DOM操作。其实近年来，前端的框架主要发展方向就是解放DOM操作的复杂性。

　　运行js的速度是很快的，大量的操作DOM就会很慢，时常在更新数据后会重新渲染页面，这样造成在没有改变数据的地方也重新渲染了DOM 节点，这样就造成了很大程度上的资源浪费。

　　在jQuery出现以前，我们直接操作DOM结构，这种方法复杂度高，兼容性也较差。有了jQuery强大的选择器以及高度封装的API，我们可以更方便的操作DOM，jQuery帮我们处理兼容性问题，同时也使DOM操作变得简单。

　　但是聪明的程序员不可能满足于此，各种MVVM框架应运而生，有angularJS、avalon、vue.js等，MVVM使用数据双向绑定，使得我们完全不需要操作DOM了，更新了状态，视图会自动更新。更新了视图数据状态也会自动更新，可以说MVVM使得前端的开发效率大幅提升。但是其大量的事件绑定使得其在复杂场景下的执行性能堪忧，有没有一种兼顾开发效率和执行效率的方案呢？由此引入Virtual DOM(虚拟DOM）。

　　利用在内存中生成与真实DOM与之对应的数据结构，这个在内存中生成的结构称之为虚拟DOM 。

　　当数据发生变化时，能够智能地计算出重新渲染组件的最小代价并应用到DOM操作上。

Virtual DOM 算法

　　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）。

　　所谓的virtual dom，也就是虚拟节点。它通过js的Object对象模拟DOM中的节点，然后再通过特定的render方法将其渲染成真实的DOM节点 dom。diff 则是通过JS层面的计算，返回一个patch对象，即补丁对象，在通过特定的操作解析patch对象，完成页面的重新渲染。

比较两棵虚拟DOM树的差异

　　比较两棵DOM树的差异是 Virtual DOM 算法最核心的部分，这也是所谓的 Virtual DOM 的 diff 算法。

　　两个树的完全的 diff 算法是一个时间复杂度为 O(n^3) 的问题。但是在前端当中，你很少会跨越层级地移动DOM元素。所以 Virtual DOM 只会对同一个层级的元素进行对比：

　　上面的div只会和同一层级的div对比，第二层级的只会跟第二层级对比。这样算法复杂度就可以达到 O(n)。

　　在实际的代码中，会对新旧两棵树进行一个深度优先的遍历，这样每个节点都会有一个唯一的标记，如下图所示：

Virtual DOM 算法实现

　　Virtual DOM 算法得实现主要是用三个函数：element，diff，patch。然后就可以实际的进行使用，如下面代码所示：

// 1. 构建虚拟DOM
var tree = el('div', {'id': 'container'}, [
    el('h1', {style: 'color: blue'}, ['simple virtal dom']),
    el('p', ['Hello, virtual-dom']),
    el('ul', [el('li')])
])

// 2. 通过虚拟DOM构建真正的DOM
var root = tree.render()
document.body.appendChild(root)

// 3. 生成新的虚拟DOM
var newTree = el('div', {'id': 'container'}, [
    el('h1', {style: 'color: red'}, ['simple virtal dom']),
    el('p', ['Hello, virtual-dom']),
    el('ul', [el('li'), el('li')])
])

// 4. 比较两棵虚拟DOM树的不同
var patches = diff(tree, newTree)

// 5. 在真正的DOM元素上应用变更
patch(root, patches)

diff算法

用 三大策略 将O(n^3)复杂度 转化为 O(n)复杂度

• 策略一（tree diff）：

　　Web UI中DOM节点跨层级的移动操作特别少，可以忽略不计。

• 策略二（component diff）：

　　拥有相同类的两个组件 生成相似的树形结构，
　　拥有不同类的两个组件 生成不同的树形结构。

• 策略三（element diff）：

　　对于同一层级的一组子节点，通过唯一id区分。

tree diff
（1）通过updateDepth对Virtual DOM树进行层级控制。
（2）对树分层比较，两棵树只对同一层次节点进行比较。如果该节点不存在时，则该节点及其子节点会被完全删除，不会再进一步比较。
（3）只需遍历一次，就能完成整棵DOM树的比较。

　　diff只简单考虑同层级的节点位置变换，如果是跨层级的话，只有创建节点和删除节点的操作。

如上图所示，以A为根节点的整棵树会被重新创建，而不是移动，因此官方建议不要进行DOM节点跨层级操作，可以通过CSS隐藏、显示节点，而不是真正地移除、添加DOM节点。