vitual-dom原理与简单实现

摘要：记录当前节点的标志这是当前节点的差异深度遍历子节点对当前节点进行操作将差异的部分应用到中这次的粗糙的基本已经实现了，具体的情况更加复杂。

目前广为人知的React和Vue都采用了virtual-dom，Virtual DOM凭借其高效的diff算法，让我们不再关心性能问题，可以随心所欲的修改数据状态。在实际开发中，我们并不需要关心Virtual DOM是如何实现的，但是理解Virtual DOM的实现原理确实有必要的。本文是参照https://github.com/livoras/si... DOM。

在日益复杂的前端应用中，状态管理是一个经常被提及的话题，从早期的刀耕火种时代到jQuery，再到现在流行的MVVM时代，状态管理的形式发生了翻天覆地的变化，我们再也不用维护茫茫多的事件回调、监听来更新视图，转而使用使用双向数据绑定，只需要维护相应的数据状态，就可以自动更新视图，极大提高开发效率。

但是，双向数据绑定也并不是唯一的办法，还有一个非常粗暴有效的方式：一旦数据发生变化，重新绘制整个视图，也就是重新设置一下innerHTML。这样的做法确实简单、粗暴、有效，但是如果只是因为局部一个小的数据发生变化而更新整个视图，性价比未免太低了，而且，像事件，获取焦点的输入框等，都需要重新处理。所以，对于小的应用或者说局部的小视图，这样处理完全是可以的，但是面对复杂的大型应用，这样的做法不可取。所以我们可以采取用JavaScript的方法来模拟DOM树，用新渲染的对象树去和旧的树进行对比，记录下变化的变化，然后应用到真实的DOM树上，这样我们只需要更改与原来视图不同的地方，而不需要全部重新渲染一次。这就是virtual-DOM的优势

相对于DOM对象，原生的JavaScript对象处理得更快，而且简单。DOM树上的结构，属性信息我们都能通过JavaScript进行表示出来，例如：

var element = {
    tagName: "ul", // 节点标签名
    props: { // dom的属性键值对
        id: "list"
    },
    children: [
        {tagName: "li", props: {class: "item"}, children: ["Item 1"]},
        {tagName: "li", props: {class: "item"}, children: ["Item 2"]},
        {tagName: "li", props: {class: "item"}, children: ["Item 3"]}
    ]
}

那么在html渲染的结果就是：

    
Item 1
    
Item 2
    
Item 3

既然能够通过JavaScript表示DOM树的信息，那么就可以通过使用JavaScript来构建DOM树。

然而光是构建DOM树，没什么卵用，我们需要将JavaScript构建的DOM树渲染到真实的DOM树上，用JavaScript表现一个dom一个节点非常简单，我们只需要记录他的节点类型，属性键值对，子节点:

function Element(tagName, props, children) {
    this.tagName = tagName
    this.props = props
    this.children = children
}

那么ul标签我们就可以使用这种方式来表示

var ul = new Element("ul", {id: "list"}, [
    {tagName: "li", props: {class: "item"}, children: ["Item 1"]},
    {tagName: "li", props: {class: "item"}, children: ["Item 2"]},
    {tagName: "li", props: {class: "item"}, children: ["Item 3"]}
])

说了这么多，他只是用JavaScript表示的一个结构，那该如何将他渲染到真实的DOM结构中呢：

Element.prototype.render = function() {
    let el = document.createElement(this.tagName), // 节点名称
        props = this.props // 节点属性

    for (var propName in props) {
        propValue = props[propName]
        el.setAttribute(propName, propValue)
    }

    this.children.forEach((child) => {
        var childEl = (child instanceof Element)
            ? child.render()
            : document.createTextNode(child)
        el.appendChild(childEl)
    })
    return el
}

如果我们想将ul渲染到DOM结构中，就只需要

ulRoot = ul.render()
document.appendChild(ulRoot)

这样就完成了ul到DOM的渲染，也就有了真正的DOM结构

    
Item 1
    
Item 2
    
Item 3

React的核心算法是diff算法(这里指的是优化后的算法)我们来看看diff算法是如何实现的：

diff只会对相同颜色方框内的DOM节点进行比较，即同一个父节点下的所有子节点。当发现节点不存在，则该节点和子节点会被完全删除，不会做进一步的比较。

在实际的代码中，会对新旧两棵树进行深度的遍历，给每一个节点进行标记。然后在新旧两棵树的对比中，将不同的地方记录下来。

// diff 算法，对比两棵树
function diff(oldTree, newTree) {
    var index = 0   // 当前节点的标志
    var patches = {} // 记录每个节点差异的地方
    dfsWalk(oldTree, newTree, index, patches)
    return patches
}
function dfsWalk(oldNode, newNode, index, patches) {
    // 对比newNode和oldNode的差异地方进行记录
    patches[index] = [...]

    diffChildren(oldNode.children, newNode.children, index, patches)
}
function diffChildren(oldChildren, newChildren, index, patches) {
    let leftNode = null
    var currentNodeIndex = index
    oldChildren.forEach((child, i) => {
        var newChild = newChildren[i]
        currentNodeIndex =  (leftNode && leftNode.count) // 计算节点的标记
                ? currentNodeIndex + leftNode.count + 1
                : currentNodeIndex + 1
        dfsWalk(child, newChild, currentNodeIndex, patches) // 遍历子节点
        leftNode = child
    })
}

例如：

在图中如果div有差异，标记为0,那么：

patches[0] = [{difference}, {difference}]

同理，有p是patches[1], ul是patches[3],以此类推
patches指的是差异变化，这些差异包括：1、节点类型的不同，2、节点类型相同，但是属性值不同，文本内容不同。所以有这么几种类型：

var REPLACE = 0,    // replace 替换
    REORDER = 1,    // reorder 父节点中子节点的操作
    PROPS   = 2,    // props 属性的变化
    TEXT    = 3     // text 文本内容的变化

如果节点类型不同，就说明是需要替换，例如将div替换成section,就记录下差异：

patches[0] = [{
    type: REPLACE,
    node: newNode // section
},{
    type: PROPS,
    props: {
        id: "container"
    }
}]

在标题二中构建了真正的DOM树的信息，所以先对那一棵DOM树进行深度优先的遍历，遍历的时候同
patches对象进行对比，找到其中的差异，然后应用到DOM操作中。

function patch(node, patches) {
    var walker = {index: 0} // 记录当前节点的标志
    dfsWalk(node, walker, patches)
}

function dfsWalk(node, walker, patches) {
    var currentPatches = patches[walker.index] // 这是当前节点的差异

    var len = node.childNodes
        ? node.childNodes.length
        : 0

    for (var i = 0; i < len; i++) { // 深度遍历子节点
        var child = node.childNodes[i]
        walker.index++
        dfsWalk(child, walker, patches)
    }

    if (currentPatches) {
        applyPatches(node, currentPatches) // 对当前节点进行DOM操作
    }
}
// 将差异的部分应用到DOM中
function applyPatches(node, currentPatches) {
    currentPatches.forEach((currentPatch) => {
        switch (currentPatch.type) {
            case REPLACE:
                var newNode = (typeof currentPatch.node === "string")
                    ? document.createTextNode(currentPatch.node)
                    : currentPatch.node.render()
                node.parentNode.replaceChild(newNode, node)
                break;
            case REORDER:
                reorderChldren(node, currentPatch.moves)
                break
            case PROPS:
                setProps(node, currentPatch.props)
                break
            case TEXT:
                if (node.textContent) {
                    node.textContent = currentPatch.content
                } else {
                    node.nodeValue = currentPatch.content
                }
                break
            default:
                throw new Error("Unknown patch type " + currentPatch.type)
        }
    })
}

这次的粗糙的virtual-dom基本已经实现了，具体的情况更加复杂。但这已经足够让我们理解virtual-dom。
具体的带解析的代码已经上传到github

https://www.cnblogs.com/justa...
https://github.com/livoras/bl...
https://github.com/y8n/blog/i...
https://medium.com/@deathmood...
http://www.infoq.com/cn/artic...