Vue实现virtual-dom的原理简析

前端之家收集整理的这篇文章主要介绍了Vue实现virtual-dom的原理简析前端之家小编觉得挺不错的,现在分享给大家,也给大家做个参考。

virtual-dom(后文简称vdom)的概念大规模的推广还是得益于react出现,virtual-dom也是react这个框架的非常重要的特性之一。相比于频繁的手动去操作dom而带来性能问题,vdom很好的将dom做了一层映射关系,进而将在我们本需要直接进行dom的一系列操作,映射到了操作vdom,而vdom上定义了关于真实dom的一些关键的信息,vdom完全是用js去实现,和宿主浏览器没有任何联系,此外得益于js的执行速度,将原本需要在真实dom进行的创建节点,删除节点,添加节点等一系列复杂的dom操作全部放到vdom中进行,这样就通过操作vdom来提高直接操作的dom的效率和性能

Vue在2.0版本也引入了vdom。其vdom算法是基于snabbdom算法所做的修改

在Vue的整个应用生命周期当中,每次需要更新视图的时候便会使用vdom。那么在Vue当中,vdom是如何和Vue这个框架融合在一起工作的呢?以及大家常常提到的vdom的diff算法又是怎样的呢?接下来就通过这篇文章简单的向大家介绍下Vue当中的vdom是如何去工作的。

首先,我们还是来看下Vue生命周期当中初始化的最后阶段:将vm实例挂载到dom上,源码在src/core/instance

调用了mountComponent方法 ... }

mountComponent函数的定义是:

let updateComponent
/ istanbul ignore if /
if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && config.performance && mark) {
...
} else {
// updateComponent为监听函数,new Watcher(vm,updateComponent,noop)
updateComponent = () => {
// Vue.prototype._render 渲染函数
// vm._render() 返回一个VNode
// 更新dom
// vm._render()调用render函数,会返回一个VNode,在生成VNode的过程中,会动态计算getter,同时推入到dep里面
vm._update(vm._render(),hydrating)
}
}

// 新建一个_watcher对象
// vm实例上挂载的_watcher主要是为了更新DOM
// vm/expression/cb
vm._watcher = new Watcher(vm,noop)
hydrating = false

// manually mounted instance,call mounted on self
// mounted is called for render-created child components in its inserted hook
if (vm.$vnode == null) {
vm._isMounted = true
callHook(vm,'mounted')
}
return vm
}

注意上面的代码中定义了一个updateComponent函数,这个函数执行的时候内部会调用vm._update(vm._render(),hyddrating)方法,其中vm._render方法会返回一个新的vnode,(关于vm_render是如何生成vnode的建议大家看看vue的关于compile阶段的代码),然后传入vm._update方法后,就用这个新的vnode和老的vnode进行diff,最后完成dom的更新工作。那么updateComponent都是在什么时候去进行调用呢?

实例化一个watcher,在求值的过程中this.value = this.lazy ? undefined : this.get(),会调用this.get()方法,因此在实例化的过程当中Dep.target会被设为这个watcher,通过调用vm._render()方法生成新的Vnode并进行diff的过程中完成了模板当中变量依赖收集工作。即这个watcher被添加到了在模板当中所绑定变量的依赖当中。一旦model中的响应式的数据发生了变化,这些响应式的数据所维护的dep数组便会调用dep.notify()方法完成所有依赖遍历执行的工作,这里面就包括了视图的更新即updateComponent方法调用

updateComponent方法的定义是:

{ vm._update(vm._render(),hydrating) }

完成视图的更新工作事实上就是调用了vm._update方法,这个方法接收的第一个参数是刚生成的Vnode,调用的vm._update方法的定义是

在这个方法当中最为关键的就是vm.__patch__方法,这也是整个virtaul-dom当中最为核心的方法,主要完成了prevVnode和vnode的diff过程并根据需要操作的vdom节点打patch,最后生成新的真实dom节点并完成视图的更新工作。

接下来就让我们看下vm.__patch__里面到底发生了什么:

在对oldVnode和vnode类型判断中有个sameVnode方法,这个方法决定了是否需要对oldVnode和vnode进行diff及patch的过程。

sameVnode会对传入的2个vnode进行基本属性的比较,只有当基本属性相同的情况下才认为这个2个vnode只是局部发生了更新,然后才会对这2个vnode进行diff,如果2个vnode的基本属性存在不一致的情况,那么就会直接跳过diff的过程,进而依据vnode新建一个真实的dom,同时删除老的dom节点。

vnode基本属性的定义可以参见源码:src/vdom/vnode.js里面对于vnode的定义。

包括attrs,style,hook等 children?: ?Array,// 子vdom节点 text?: string,// 文本内容 elm?: Node,// 真实的dom节点 context?: Component,// 创建这个vdom的上下文 componentOptions?: VNodeComponentOptions ) { this.tag = tag this.data = data this.children = children this.text = text this.elm = elm this.ns = undefined this.context = context this.functionalContext = undefined this.key = data && data.key this.componentOptions = componentOptions this.componentInstance = undefined this.parent = undefined this.raw = false this.isStatic = false this.isRootInsert = true this.isComment = false this.isCloned = false this.isOnce = false }

// DEPRECATED: alias for componentInstance for backwards compat.
/ istanbul ignore next /
get child (): Component | void {
return this.componentInstance
}
}

每一个vnode都映射到一个真实的dom节点上。其中几个比较重要的属性:

  1. tag 属性即这个vnode的标签属性
  2. data 属性包含了最后渲染成真实dom节点后,节点上的class,attribute,style以及绑定的事件
  3. children 属性是vnode的子节点
  4. text 属性是文本属性
  5. elm 属性为这个vnode对应的真实dom节点
  6. key 属性是vnode的标记,在diff过程中可以提高diff的效率,后文有讲解

比如,我定义了一个vnode,它的数据结构是:

Box' },children: [ { tag: 'p',text: 'this is demo' } ] }

最后渲染出的实际的dom结构就是:

Box">

this is demo

让我们再回到patch函数当中,在当oldVnode不存在的时候,这个时候是root节点初始化的过程,因此调用了createElm(vnode,refElm)方法去创建一个新的节点。而当oldVnode是vnode且sameVnode(oldVnode,vnode)2个节点的基本属性相同,那么就进入了2个节点的diff过程。

diff的过程主要是通过调用patchVnode方法进行的:

钩子函数: 'create','activate','update','remove','destroy' // 取出cbs保存的update钩子函数,依次调用,更新attrs/style/class/events/directives/refs等属性 for (i = 0; i < cbs.update.length; ++i) cbs.update[i](oldVnode,vnode) if (isDef(i = data.hook) && isDef(i = i.update)) i(oldVnode,vnode) }

更新真实dom节点的data属性,相当于对dom节点进行了预处理的操作

接下来:

属性存在且vnode的属性也存在 if (isDef(oldCh) && isDef(ch)) { // updateChildren,对子节点进行diff if (oldCh !== ch) updateChildren(elm,oldCh,ch,removeOnly) } else if (isDef(ch)) { // 如果oldVnode的text存在,那么首先清空text的内容 if (isDef(oldVnode.text)) nodeOps.setTextContent(elm,'') // 然后将vnode的children添加进去 addVnodes(elm,null,ch.length - 1,insertedVnodeQueue) } else if (isDef(oldCh)) { // 删除elm下的oldchildren removeVnodes(elm,oldCh.length - 1) } else if (isDef(oldVnode.text)) { // oldVnode有子节点,而vnode没有,那么就清空这个节点 nodeOps.setTextContent(elm,'') } } else if (oldVnode.text !== vnode.text) { // 如果oldVnode和vnode文本属性不同,那么直接更新真是dom节点的文本元素 nodeOps.setTextContent(elm,vnode.text) }

这其中的diff过程中又分了好几种情况,oldCh为oldVnode的子节点,ch为Vnode的子节点:

  1. 首先进行文本节点的判断,若oldVnode.text !== vnode.text,那么就会直接进行文本节点的替换;
  2. 在vnode没有文本节点的情况下,进入子节点的diff;
  3. 当oldCh和ch都存在且不相同的情况下,调用updateChildren对子节点进行diff;
  4. 若oldCh不存在,ch存在,首先清空oldVnode的文本节点,同时调用addVnodes方法将ch添加到elm真实dom节点当中;
  5. 若oldCh存在,ch不存在,则删除elm真实节点下的oldCh子节点;
  6. 若oldVnode有文本节点,而vnode没有,那么就清空这个文本节点。

这里着重分析下updateChildren方法,它也是整个diff过程中最重要的环节:

// 直到oldCh或者newCh被遍历完后跳出循环
while (oldStartIdx <= oldEndIdx && newStartIdx <= newEndIdx) {
if (isUndef(oldStartVnode)) {
oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx] // Vnode has been moved left
} else if (isUndef(oldEndVnode)) {
oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx]
} else if (sameVnode(oldStartVnode,newStartVnode)) {
patchVnode(oldStartVnode,newStartVnode,insertedVnodeQueue)
oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx]
newStartVnode = newCh[++newStartIdx]
} else if (sameVnode(oldEndVnode,newEndVnode)) {
patchVnode(oldEndVnode,newEndVnode,insertedVnodeQueue)
oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx]
newEndVnode = newCh[--newEndIdx]
} else if (sameVnode(oldStartVnode,newEndVnode)) { // Vnode moved right
patchVnode(oldStartVnode,insertedVnodeQueue)
canMove && nodeOps.insertBefore(parentElm,oldStartVnode.elm,nodeOps.nextSibling(oldEndVnode.elm))
oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx]
newEndVnode = newCh[--newEndIdx]
} else if (sameVnode(oldEndVnode,newStartVnode)) { // Vnode moved left
patchVnode(oldEndVnode,insertedVnodeQueue)
// 插入到老的开始节点的前面
canMove && nodeOps.insertBefore(parentElm,oldEndVnode.elm,oldStartVnode.elm)
oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx]
newStartVnode = newCh[++newStartIdx]
} else {
// 如果以上条件都不满足,那么这个时候开始比较key值,首先建立key和index索引的对应关系
if (isUndef(oldKeyToIdx)) oldKeyToIdx = createKeyToOldIdx(oldCh,oldStartIdx,oldEndIdx)
idxInOld = isDef(newStartVnode.key) ? oldKeyToIdx[newStartVnode.key] : null
// 如果idxInOld不存在
// 1. newStartVnode上存在这个key,但是oldKeyToIdx中不存在
// 2. newStartVnode上并没有设置key属性
if (isUndef(idxInOld)) { // New element
// 创建新的dom节点
// 插入到oldStartVnode.elm前面
// 参见createElm方法
createElm(newStartVnode,oldStartVnode.elm)
newStartVnode = newCh[++newStartIdx]
} else {
elmToMove = oldCh[idxInOld]
/ istanbul ignore if /
if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && !elmToMove) {
warn(
'It seems there are duplicate keys that is causing an update error. ' +
'Make sure each v-for item has a unique key.'
)

 // 将找到的key一致的oldVnode再和newStartVnode进行diff
 if (sameVnode(elmToMove,newStartVnode)) {
  patchVnode(elmToMove,insertedVnodeQueue)
  oldCh[idxInOld] = undefined
  // 移动node节点
  canMove && nodeOps.insertBefore(parentElm,newStartVnode.elm,oldStartVnode.elm)
  newStartVnode = newCh[++newStartIdx]
 } else {
  // same key but different element. treat as new element
  // 创建新的dom节点
  createElm(newStartVnode,oldStartVnode.elm)
  newStartVnode = newCh[++newStartIdx]
 }
}

}
}
// 如果最后遍历的oldStartIdx大于oldEndIdx的话
if (oldStartIdx > oldEndIdx) { // 如果是老的vdom先被遍历完
refElm = isUndef(newCh[newEndIdx + 1]) ? null : newCh[newEndIdx + 1].elm
// 添加newVnode中剩余的节点到parentElm中
addVnodes(parentElm,refElm,newStartIdx,newEndIdx,insertedVnodeQueue)
} else if (newStartIdx > newEndIdx) { // 如果是新的vdom先被遍历完,则删除oldVnode里面所有的节点
// 删除剩余的节点
removeVnodes(parentElm,oldEndIdx)
}
}

在开始遍历diff前,首先给oldCh和newCh分别分配一个startIndex和endIndex来作为遍历的索引,当oldCh或者newCh遍历完后(遍历完的条件就是oldCh或者newCh的startIndex >= endIndex),就停止oldCh和newCh的diff过程。接下来通过实例来看下整个diff的过程(节点属性中不带key的情况):

首先从第一个节点开始比较,不管是oldCh还是newCh的起始或者终止节点都不存在sameVnode,同时节点属性中是不带key标记的,因此第一轮的diff完后,newCh的startVnode被添加到oldStartVnode的前面,同时newStartIndex前移一位;

第二轮的diff中,满足sameVnode(oldStartVnode,newStartVnode),因此对这2个vnode进行diff,最后将patch打到oldStartVnode上,同时oldStartVnode和newStartIndex都向前移动一位

第三轮的diff中,满足sameVnode(oldEndVnode,newStartVnode),那么首先对oldEndVnode和newStartVnode进行diff,并对oldEndVnode进行patch,并完成oldEndVnode移位的操作,最后newStartIndex前移一位,oldStartVnode后移一位;

第四轮的diff中,过程同步骤3;

第五轮的diff中,同过程1;

遍历的过程结束后,newStartIdx > newEndIdx,说明此时oldCh存在多余的节点,那么最后就需要将这些多余的节点删除

在vnode不带key的情况下,每一轮的diff过程当中都是起始和结束节点进行比较,直到oldCh或者newCh被遍历完。而当为vnode引入key属性后,在每一轮的diff过程中,当起始和结束节点都没有找到sameVnode时,首先对oldCh中进行key值与索引的映射:

createKeyToOldIdx方法,用以将oldCh中的key属性作为键,而对应的节点的索引作为值。然后再判断在newStartVnode的属性中是否有key,且是否在oldKeyToIndx中找到对应的节点。

如果不存在这个key,那么就将这个newStartVnode作为新的节点创建且插入到原有的root的子节点中:

方法 createElm(newStartVnode,oldStartVnode.elm) newStartVnode = newCh[++newStartIdx] }

如果存在这个key,那么就取出oldCh中的存在这个key的vnode,然后再进行diff的过程:

// 将找到的key一致的oldVnode再和newStartVnode进行diff if (sameVnode(elmToMove,insertedVnodeQueue) // 清空这个节点 oldCh[idxInOld] = undefined // 移动node节点 canMove && nodeOps.insertBefore(parentElm,oldStartVnode.elm) newStartVnode = newCh[++newStartIdx] }

通过以上分析,给vdom上添加key属性后,遍历diff的过程中,当起始点,结束点的搜寻及diff出现还是无法匹配的情况下时,就会用key来作为唯一标识,来进行diff,这样就可以提高diff效率。

带有Key属性的vnode的diff过程可见下图:

注意在第一轮的diff过后oldCh上的B节点被删除了,但是newCh上的B节点上elm属性保持对oldCh上B节点的elm引用。

@H_404_180@

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持编程之家。

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