各位观众老爷，大家好！ 今天咱就来聊聊Virtual DOM这玩意儿，以及它那神秘的Diff算法和Patch过程。
Virtual DOM，听起来高大上，其实就是JavaScript对象。但这对象可不是一般对象，它代表着真实的DOM结构。 想象一下，你家装修房子，不用每次改动都敲墙砸砖，而是先在电脑里模拟一套“虚拟房子”，改动都在虚拟房子里进行，最后确认满意了，再按照虚拟房子的样子去改造真房子。 Virtual DOM就扮演着“虚拟房子”的角色。
1. Virtual DOM：DOM的“替身演员”
1.1 什么是Virtual DOM？
Virtual DOM，顾名思义，就是“虚拟的DOM”。它是一个用JavaScript对象来表示DOM树的数据结构。 每次数据变化，我们先更新Virtual DOM，然后通过Diff算法找出Virtual DOM中真正发生变化的部分，最后再把这些变化应用到真实的DOM上。
// 一个简单的Virtual DOM的例子
const virtualDOM = {
type: 'div',
props: {
id: 'container',
className: 'main'
},
children: [
{
type: 'h1',
props: {},
children: ['Hello, Virtual DOM!']
},
{
type: 'p',
props: {},
children: ['This is a paragraph.']
}
]
};上面的代码就是一个简单的Virtual DOM的结构。它描述了一个div元素，包含一个h1和一个p元素。 type属性表示元素类型，props属性表示元素属性，children属性表示子元素。
1.2 为什么要用Virtual DOM？
直接操作真实DOM是很慢的。 浏览器需要进行回流（reflow）和重绘（repaint），这会消耗大量的性能。
Virtual DOM的优势在于：
- 批量更新： 将多次DOM操作合并成一次，减少与真实DOM的交互次数。
- 高效Diff： 通过Diff算法找出最小更新量，避免不必要的DOM操作。
- 跨平台： Virtual DOM可以用于服务器端渲染（SSR），也可以用于移动端开发（如React Native）。
2. Diff算法：找出“不同”的侦探
2.1 Diff算法的基本思想
Diff算法的核心目标是找出两棵Virtual DOM树之间的差异。 它不是简单地比较两棵树的所有节点，而是采用一些策略来优化比较过程，从而提高效率。
常用的Diff算法策略包括：
- 同层比较： 只比较同一层级的节点。
- key值优化： 通过key值来标识节点的唯一性，方便快速找到需要更新的节点。
2.2 Diff算法的实现
下面是一个简化版的Diff算法的实现：
function diff(oldTree, newTree) {
let patches = {}; // 记录差异的对象
let index = 0; // 当前节点的索引
walk(oldTree, newTree, index, patches);
return patches;
}
function walk(oldNode, newNode, index, patches) {
let currentPatch = []; // 记录当前节点的差异
if (!newNode) {
// 节点被删除
currentPatch.push({ type: 'REMOVE', index });
} else if (typeof oldNode === 'string' && typeof newNode === 'string') {
// 文本节点内容发生变化
if (oldNode !== newNode) {
currentPatch.push({ type: 'TEXT', text: newNode });
}
} else if (oldNode.type === newNode.type) {
// 节点类型相同，比较属性
let propsDiff = diffProps(oldNode.props, newNode.props);
if (Object.keys(propsDiff).length > 0) {
currentPatch.push({ type: 'PROPS', props: propsDiff });
}
// 比较子节点
diffChildren(oldNode.children, newNode.children, index, patches);
} else {
// 节点类型不同，直接替换
currentPatch.push({ type: 'REPLACE', newNode });
}
if (currentPatch.length > 0) {
patches[index] = currentPatch;
}
}
function diffProps(oldProps, newProps) {
let propsDiff = {};
// 检查新属性是否存在，如果不存在，则删除
for (let key in oldProps) {
if (oldProps.hasOwnProperty(key) && !newProps.hasOwnProperty(key)) {
propsDiff[key] = null; // 设置为null表示删除该属性
}
}
// 检查属性是否发生变化
for (let key in newProps) {
if (newProps.hasOwnProperty(key)) {
if (oldProps[key] !== newProps[key]) {
propsDiff[key] = newProps[key];
}
}
}
return propsDiff;
}
function diffChildren(oldChildren, newChildren, index, patches) {
let leftNode = null;
let currentNodeIndex = index;
oldChildren.forEach((child, i) => {
let newChild = newChildren[i];
currentNodeIndex = (leftNode && leftNode.childNodes && leftNode.childNodes.length > 0)
? currentNodeIndex + leftNode.childNodes.length + 1
: currentNodeIndex + 1;
walk(child, newChild, currentNodeIndex, patches);
leftNode = child;
});
}
// 例子
let oldTree = {
type: 'div',
props: { id: 'container', class: 'old' },
children: [
{ type: 'p', props: {}, children: ['Hello'] },
{ type: 'ul', props: {}, children: [{ type: 'li', props: {}, children: ['Item 1'] }] }
]
};
let newTree = {
type: 'div',
props: { id: 'container', class: 'new' },
children: [
{ type: 'p', props: {}, children: ['World'] },
{ type: 'ul', props: {}, children: [{ type: 'li', props: {}, children: ['Item 1'] }, { type: 'li', props: {}, children: ['Item 2'] }] }
]
};
let patches = diff(oldTree, newTree);
console.log(patches);上面的代码实现了Diff算法的核心逻辑。 diff函数接收两棵Virtual DOM树作为参数，返回一个patches对象，该对象记录了所有差异。 walk函数递归地比较两棵树的节点，并根据节点类型和属性的差异生成不同的patch。 diffProps函数用于比较节点属性的差异。 diffChildren函数用于比较子节点的差异。
2.3 Patch类型
Diff算法会生成不同类型的patch，用于描述不同的DOM操作。 常见的patch类型包括：
| Patch类型 | 描述 |
|---|---|
REPLACE |
替换节点 |
TEXT |
修改文本节点内容 |
PROPS |
修改节点属性 |
REMOVE |
删除节点 |
INSERT |
插入节点 (没有在上面的例子中实现) |
MOVE |
移动节点 (没有在上面的例子中实现) |
3. Patch过程：将“蓝图”变为现实
3.1 Patch过程的基本思想
Patch过程就是将Diff算法生成的patches对象应用到真实的DOM上，从而更新DOM结构。
3.2 Patch过程的实现
function patch(node, patches) {
let walker = { index: 0 };
walkDOM(node, walker, patches);
}
function walkDOM(node, walker, patches) {
let currentPatches = patches[walker.index];
let childNodes = node.childNodes;
[].slice.call(childNodes).forEach(function(child) {
walker.index++;
walkDOM(child, walker, patches);
});
if (currentPatches) {
applyPatches(node, currentPatches);
}
}
function applyPatches(node, currentPatches) {
currentPatches.forEach(patch => {
switch (patch.type) {
case 'REPLACE':
let newNode = (typeof patch.newNode === 'string')
? document.createTextNode(patch.newNode)
: createElement(patch.newNode);
node.parentNode.replaceChild(newNode, node);
break;
case 'TEXT':
node.textContent = patch.text;
break;
case 'PROPS':
setProps(node, patch.props);
break;
case 'REMOVE':
node.parentNode.removeChild(node);
break;
default:
throw new Error('Unknown patch type ' + patch.type);
}
});
}
function setProps(node, props) {
for (let key in props) {
if (props.hasOwnProperty(key)) {
let value = props[key];
if (value === null) {
node.removeAttribute(key);
} else {
node.setAttribute(key, value);
}
}
}
}
function createElement(node) {
let element = document.createElement(node.type);
setProps(element, node.props);
node.children.forEach(child => {
let childNode = (typeof child === 'string')
? document.createTextNode(child)
: createElement(child);
element.appendChild(childNode);
});
return element;
}
// 例子
let realDOM = createElement(oldTree); // 创建真实的DOM节点
document.body.appendChild(realDOM);
patch(realDOM, patches); // 应用patch上面的代码实现了Patch过程的核心逻辑。 patch函数接收一个真实的DOM节点和一个patches对象作为参数，然后递归地遍历DOM树，并根据patches对象中的信息更新DOM节点。 applyPatches函数根据不同的patch类型执行不同的DOM操作。 setProps函数用于设置节点属性。 createElement函数用于创建新的DOM节点。
4. 总结
Virtual DOM和Diff算法是现代前端框架的核心技术之一。 它们可以有效地减少DOM操作，提高页面性能。
简单来说，Virtual DOM就是一个JavaScript对象，它代表着真实的DOM结构。 Diff算法用于找出两棵Virtual DOM树之间的差异。 Patch过程就是将Diff算法生成的差异应用到真实的DOM上。
希望今天的讲解能帮助大家更好地理解Virtual DOM和Diff算法的底层实现。 下课！