React、Vue框架如何实现组件更新，原理是什么？

引言

React 和 Vue 都是当今最流行的前端框架,它们都实现了组件化开发模式。为了优化性能,两者都采用了虚拟DOM技术。当组件状态发生改变时,它们会使用虚拟DOM进行局部渲染比对,只更新必要的DOM节点,从而避免重新渲染整个组件树。本文将从React和Vue的组件更新原理入手,剖析两者虚拟DOM difer算法的异同点。React通过comparing virtual DOM components and re-rendering only difference,而Vue通过响应式依赖追踪确定组件invalidated状态。尽管两者技术实现不同,但目的都是实现增量更新提高性能。本文还将通过代码实例,说明两者的Domin difer流程、对比粒度、更新触发等关键区别。读者将对React和Vue增量更新的内在原理有更深的理解,学会在实践中根据应用场景选择更合适的框架。

React、Vue如何实现组件更新

React和Vue是两个流行的JavaScript库，用于构建用户界面。它们都有自己的组件，下面将简单介绍一下更新原理。

React的组件更新机制：

在React中，组件更新是由虚拟DOM（Virtual DOM）和diff算法驱动的。当组件的状态（state）或属性（props）发生变化时，React会进行虚拟DOM的重新渲染，并将新的虚拟DOM与旧的虚拟DOM进行比较，找出需要更新的部分，然后只更新这些部分到实际的DOM。

React的组件更新流程如下：

1. 组件状态或属性发生变化。
2. React调用组件的render()方法重新渲染虚拟DOM。
3. React将新的虚拟DOM与旧的虚拟DOM进行比较，找出需要更新的部分。
4. React通过最小化DOM操作，只更新需要变化的部分到实际的DOM。
5. 组件更新完成，触发相应的生命周期方法（如componentDidUpdate）。

下面是一个简单的React组件的例子，展示了组件的更新机制：

import React, { Component } from 'react';

class Counter extends Component {
  constructor(props) {
    super(props);
    this.state = {
      count: 0
    };
  }

  handleClick = () => {
    this.setState(prevState => ({
      count: prevState.count + 1
    }));
  }

  render() {
    return (
      <div>
        <p>Count: {this.state.count}</p>
        <button onClick={this.handleClick}>Increment</button>
      </div>
    );
  }
}

在上面的例子中，当用户点击"Increment"按钮时，handleClick方法会更新组件的状态count。React会重新调用render()方法重新渲染虚拟DOM，并将新的虚拟DOM与旧的虚拟DOM进行比较，然后只更新变化的部分（这里是<p>Count: {this.state.count}</p>）到实际的DOM。

Vue的组件更新机制：

在Vue中，组件更新是由响应式系统驱动的。Vue使用了一种名为"依赖追踪"的机制，它会在组件渲染过程中追踪组件所依赖的数据，并建立起依赖关系。当依赖的数据发生变化时，Vue会通知相关的组件进行更新。

Vue的更新过程大致如下：

1. 数据变化时,setter 触发依赖,标记组件为脏数据
2. 在下一轮事件循环中,Vue 会调用 patch 函数,比对新旧虚拟 DOM 树
3. 通过 diff 算法比较树的差异,得到需要更新的最小节点
4. 只对变化的部分进行 DOM 操作,更新视图
   diff 算法的主要步骤是:

• 对比新旧节点,是否为同一节点
• 如果不是,直接替换该节点及子节点
• 如果是,对比新旧节点的属性是否变化
• 对比子节点,使用键值优化顺序复杂度
• 递归对比所有子节点
  通过这种方式,Vue 可以只更新变化的部分,避免不必要的 DOM 操作。
  下面是一个简单的Vue组件的例子，展示了组件的更新机制：

<template>
  <div>
    <p>Count: {{ count }}</p>
    <button @click="increment">Increment</button>
  </div>
</template>

<script>
export default {
  data() {
    return {
      count: 0
    };
  },
  methods: {
    increment() {
      this.count++;
    }
  }
}
</script>

在上面的例子中，当用户点击"Increment"按钮时，increment方法会更新组件的数据count。Vue会检测到count的变化，并通知组件重新渲染。然后Vue使用虚拟DOM进行比较，只更新变化的部分（这里是<p>Count: {``{ count }}</p>）到实际的DOM。

总结：

React和Vue都采用了类似的组件更新机制，它们都通过比较虚拟DOM或追踪依赖来实现高效的组件更新。React和Vue都使用虚拟DOM和diff算法，这些机制使得组件的更新变得高效，只更新必要的部分，提高了应用的性能。

React与Vue更新的区别

Vue

• 使用数据响应系统,通过改变组件的数据属性来触发更新。
• 当组件的 data、props、computed 等属性改变时,会触发 setter,标记组件为"脏"。
• 在下一轮事件循环中,会批量触发这些"脏"组件的重新渲染。

React

• 使用状态(state)和属性(props)来控制组件。
• 当状态或属性改变时,会触发重新渲染。
• React 使用 Virtual DOM 来提高性能,只会针对改变的组件进行最小化渲染。
  相同点
• 两者都是声明式框架,通过状态/数据变化控制界面。
• 都使用虚拟 DOM ,进行增量更新提高性能。
  区别
• Vue 侧重响应式数据,React 更侧重状态管理。
• Vue 使用模板,React 使用 JSX。
• Vue 批量异步更新,React 同步更新。
• Vue 依赖数据变化触发更新,React 通过 setState/useState 控制。
  总体来说,两者都使用了类似的虚拟DOM和增量更新机制,但在触发更新的方式上有差异。Vue 更加主动,而 React 更加显式地控制。

什么是Diff算法

diff 算法是虚拟 DOM 中用于增量更新的关键算法。它的主要作用是对比两棵虚拟 DOM 树的差异,运算出需要更新的最小量 DOM 操作。

diff 算法的基本步骤如下:

1. 用虚拟 DOM 构建出新的DOM树(树A)
2. 将新的DOM树与旧的DOM树(树B)进行对比找出差异
3. 对比过程中,首先比较树A和树B的根节点
4. 如果根节点不相同,直接替换整个DOM树
5. 如果根节点相同,再递归地对比和更新它的属性、子节点等
6. 只更新变化的部分,不修改相同的节点
7. 最后将变化渲染到真实DOM中
   diff算法的时间复杂度为O(n),它通过以下优化进一步提升了性能:

• Web UI中DOM节点跨层级的移动操作特别少,可以忽略不计
• 拥有相同类的两个组件生成相似的树形结构,拥有较高的移位率
• 通过唯一id区分节点,可以根据id直接判断两个节点是否相同

这里是一个简化的React Diff算法的实现示例。它包含了比较根节点、属性和子节点的逻辑。当根节点类型不同时，创建新节点并替换旧节点。当属性不同时，更新属性。对于子节点，通过遍历旧子节点和新子节点来进行比较，并进行递归的Diff算法调用。根据比较结果，进行增加、删除或更新相应的节点。

// 旧的虚拟DOM树
let oldVDOM = {
  tag: 'div',
  attrs: {
    id: 'container' 
  },
  children: [
    {tag: 'p', attrs: {class: 'paragraph'}},
    {tag: 'span', attrs: {class: 'span'}}
  ]
}

// 新的虚拟DOM树 
let newVDOM = {
  tag: 'div',
  attrs: {
    id: 'container'
  },
  children: [
    {tag: 'p', attrs: {class: 'paragraph'}},
    {tag: 'span', attrs: {class: 'span-new'}} // span类名变化
  ]
}

// diff算法
function diff(oldTree, newTree) {
  // 1. 比较根节点
  if(oldTree.tag !== newTree.tag) {
    // 根节点不同,返回新树
    return newTree
  }
  
  // 2. 比较属性
  if(oldTree.attrs.id !== newTree.attrs.id) {
    // id变化,更新属性
    newTree.attrs = newTree.attrs 
  }
  
  // 3. 比较子节点
  constchildChanges = []
  
  // 使用key进行优化
  oldTree.children.forEach(child => {
    const newChild = newTree.children.find(c => c.key === child.key)
    
    // 深度递归对比子节点
    const changedChild = diff(child, newChild)
    childChanges.push(changedChild)
  })
  
  newTree.children = childChanges
  
  return newTree
}

// 最终只会更新 span 的类名变化 
const newVDOM = diff(oldVDOM, newVDOM) 

两者的diff算法的区别

Vue 和 React 虽然都采用了虚拟 DOM 和 diff 算法,但在具体的 diff 实现上还是有一些区别的:

1. 对比粒度不同

• Vue 的虚拟 DOM 是Render 函数渲染生成的,对比粒度为组件级别。
• React 的虚拟 DOM 是由 React元素构成,对比粒度为节点级别。

2. 处理方式不同

• Vue 通过标记静态子树,可以重复使用不变的部分。
• React 总是重新构造虚拟 DOM,对相同节点也会进行属性对比。

3. 组件识别不同

• Vue 通过组件的 name 属性识别组件是否相同。
• React 通过组件 type 来判断是否为相同组件类型。

4. key 的作用不同

• Vue 主要用 key 管理可复用的元素。
• React 主要用 key 匹配旧元素与新元素。

5. 事件处理不同

• Vue 可以精确知道哪个事件发生变化,只更新事件。
• React 每次都需要重新绑定事件,对组件影响较大。
  综上,Vue 和 React 虽然概念上都是通过虚拟 DOM + diff 实现增量更新,但在具体实现和优化上还是有一定区别的。