【Vue原理解析】之虚拟DOM

引言

Vue.js是一款流行的JavaScript框架，它采用了虚拟DOM（Virtual DOM）的概念来提高性能和开发效率。虚拟DOM是Vue.js的核心之一，它通过在内存中构建一个轻量级的DOM树来代替直接操作真实的DOM，从而减少了对真实DOM的操作次数，提高了页面渲染效率。本文将深入探讨Vue.js中虚拟DOM的作用、核心源码分析。

虚拟DOM的作用

虚拟DOM是一个轻量级的JavaScript对象，它以树形结构表示整个页面的结构和状态。当页面发生变化时，Vue.js会通过比较新旧两个虚拟DOM树之间的差异，并将差异应用到真实的DOM上，从而更新页面。这种方式相比直接操作真实DOM具有以下几个优势：

1. 提高性能

由于直接操作真实DOM需要频繁地进行重排和重绘，而虚拟DOM可以批量更新差异，减少了对真实DOM的操作次数，从而提高了页面渲染效率。

2. 简化开发

通过使用虚拟DOM，开发者可以将关注点从手动操作真实DOM转移到更高层次的逻辑上。开发者只需要关注页面的结构和状态，而不需要关心具体的DOM操作细节，从而简化了开发流程。

3. 跨平台支持

由于虚拟DOM是一个独立于平台的JavaScript对象，因此可以在不同的平台上使用。这意味着开发者可以使用相同的代码库来构建Web、移动和桌面应用程序。

源码分析

在Vue.js中，虚拟DOM是通过VNode（Virtual Node）对象来表示的。VNode对象是一个纯JavaScript对象，它包含了节点的标签名、属性、子节点等信息。Vue.js通过递归地遍历VNode树来构建真实DOM，并通过比较新旧两个VNode树之间的差异来更新页面。

patch函数定义在src/core/vdom/patch.js文件中。它是将新的VNode对象应用到旧的VNode对象上，从而更新页面的核心函数。下面是patch函数的部分代码：

export function patch(oldVnode, vnode, hydrating, removeOnly) {
  // ...
  const isRealElement = isDef(oldVnode.nodeType)
  if (!isRealElement && sameVnode(oldVnode, vnode)) {
    // 如果新旧 VNode 是相同节点，则调用 patchVnode 函数进行比较和更新
    patchVnode(oldVnode, vnode, insertedVnodeQueue, null, null, removeOnly)
  } else {
    // 如果新旧 VNode 不是相同节点，则销毁旧节点并创建新节点
    const oldElm = oldVnode.elm
    const parentElm = nodeOps.parentNode(oldElm)
    createElm(
      vnode,
      insertedVnodeQueue,
      oldElm._leaveCb ? null : parentElm,
      nodeOps.nextSibling(oldElm)
    );
    // destroy old node
    if (isDef(parentElm)) {
      removeVnodes([oldVnode], 0, 0)
    } else if (isDef(oldVnode.tag)) {
      invokeDestroyHook(oldVnode)
    }
  }
  // ...
}

在patch函数中，首先通过调用 sameVnode 函数判断新旧 VNode 是否为相同节点。如果是相同节点，则调用 patchVnode 函数进行比较和更新；如果不是相同节点，则销毁旧节点并创建新节点。

接下来，我们来看一下 patchVnode 函数的部分代码：

function patchVnode(oldVnode, vnode, insertedVnodeQueue, removeOnly) {
  // ...
  if (isDef(data) && isPatchable(vnode)) {
    // 比较和更新属性
    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);
  }
  if (isUndef(vnode.text)) {
    if (isDef(oldCh) && isDef(ch)) {
      // 比较和更新子节点
      if (oldCh !== ch) updateChildren(elm, oldCh, ch, insertedVnodeQueue, removeOnly);
    } else if (isDef(ch)) {
      // 添加新的子节点
      // ...
      addVnodes(elm, null, ch, 0, ch.length - 1, insertedVnodeQueue);
    } else if (isDef(oldCh)) {
      // 移除旧的子节点
      removeVnodes(elm, oldCh, 0, oldCh.length - 1);
    }
  } else if (oldVnode.text !== vnode.text) {
    // 更新文本内容
    nodeOps.setTextContent(elm, vnode.text);
  }
  // ...
}

在patchVnode函数中，首先比较和更新 VNode 的属性。通过遍历 cbs.update 数组，调用相应的更新函数来比较和更新属性。如果 VNode 不是文本节点，则比较和更新子节点。通过调用 updateChildren 函数来比较和更新新旧子节点。最后，如果 VNode 是文本节点，则直接更新文本内容。

通过以上代码，我们可以看到在 Vue.js 源码中，通过 patch 函数和 patchVnode 函数来比较和更新新旧 VNode 的差异。在比较过程中，会根据 VNode 的类型进行不同的处理，包括属性的比较和更新、子节点的比较和更新、文本内容的更新等。

这种差异比较的方式可以高效地将新的 VNode 对象应用到旧的 VNode 对象上，并将差异应用到真实 DOM 上，从而实现虚拟 DOM 的更新和渲染。这样可以减少对真实 DOM 的操作次数，提高页面渲染效率。

在更新页面时，Vue采用了一种高效的算法来比较新旧两个VNode树之间的差异。该算法将VNode树转换为一个补丁（Patch）数组，补丁数组中包含了需要对真实DOM进行操作的指令。然后，Vue.js通过遍历补丁数组，并根据指令对真实DOM进行相应的操作，从而更新页面。

简单示例说明

旧VNode： <div id="old">Hello, Vue!</div>

新VNode： <div id="new">Hello, Vue.js!<span>Extra content</span></div>

1. 首先，将旧VNode和新VNode进行比较。比较标签名和属性。

   标签名相同，属性不同：

   • 旧VNode的id属性为"old"
   • 新VNode的id属性为"new"`

2. 将差异添加到补丁数组中。

   补丁数组： [{ type: 'props', prop: 'id', value: 'new' }]

3. 比较子节点。

   子节点不同：

   • 旧VNode有一个文本节点："Hello, Vue!"
   • 新VNode有一个文本节点："Hello, Vue.js!"，以及一个子节点<span>Extra content</span>

4. 将差异添加到补丁数组中。

   补丁数组：

   [
       { type: 'props', prop: 'id', value: 'new' },
       { type: 'text', value: 'Hello, Vue.js!' },
       { type: 'insert', parentElm: ..., refElm: ..., vnode: ... }
   ]

通过以上示例，我们可以看到在比较新旧VNode时，会逐个比较它们的标签名、属性和子节点，并将差异添加到补丁数组中。这个补丁数组描述了新旧VNode之间的差异，可以用于后续的更新操作。

总结

虚拟DOM是Vue.js中一个重要且核心的概念。它通过在内存中构建一个轻量级的DOM树来代替直接操作真实的DOM，从而提高了性能和开发效率。虚拟DOM的核心源码分析揭示了Vue.js是如何通过比较新旧两个VNode树之间的差异来更新页面的。通过深入理解虚拟DOM的原理，开发者可以更好地利用Vue.js提供的功能和特性，从而构建高性能和可维护的Web应用程序。