面试官：什么是虚拟DOM？如何实现一个虚拟DOM？

青旅半醒 2023-01-07 12:24 176阅读 0赞

故心故心故心故心小故冲啊

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### 文章目录 ###

*  一、什么是虚拟DOM
 *  二、为什么需要虚拟DOM
 *  三、如何实现虚拟DOM
 *   *  小结
 *  参考文献

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![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNTU1ODU0_size_16_color_FFFFFF_t_70]

# 一、什么是虚拟DOM #

虚拟 DOM （Virtual DOM ）这个概念相信大家都不陌生，从 React 到 Vue ，虚拟 DOM 为这两个框架都带来了跨平台的能力（React-Native 和 Weex）

实际上它只是一层对真实DOM的抽象，以JavaScript 对象 (VNode 节点) 作为基础的树，用对象的属性来描述节点，最终可以通过一系列操作使这棵树映射到真实环境上

在Javascript对象中，虚拟DOM 表现为一个 Object对象。并且最少包含标签名 (tag)、属性 (attrs) 和子元素对象 (children) 三个属性，不同框架对这三个属性的名命可能会有差别

创建虚拟DOM就是为了更好将虚拟的节点渲染到页面视图中，所以虚拟DOM对象的节点与真实DOM的属性一一照应

在vue中同样使用到了虚拟DOM技术

**定义真实DOM**

**实例化vue**

const app = new Vue({ 
        el:"#app",
        data:{ 
            foo:"foo"
        }
    })

**观察render的render，我们能得到虚拟DOM**

(function anonymous() { 
     with(this){ return _c('div',{ attrs:{ "id":"app"}},[_c('p',{ staticClass:"p"},
           [_v("节点内容")]),_v(" "),_c('h3',[_v(_s(foo))])])}})

通过VNode，vue可以对这颗抽象树进行创建节点,删除节点以及修改节点的操作， 经过diff算法得出一些需要修改的最小单位,再更新视图，减少了dom操作，提高了性能

# 二、为什么需要虚拟DOM #

DOM是很慢的，其元素非常庞大，页面的性能问题，大部分都是由DOM操作引起的

真实的DOM节点，哪怕一个最简单的div也包含着很多属性，可以打印出来直观感受一下：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNTU1ODU0_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
由此可见，操作DOM的代价仍旧是昂贵的，频繁操作还是会出现页面卡顿，影响用户的体验

举个例子：

你用传统的原生api或jQuery去操作DOM时，浏览器会从构建DOM树开始从头到尾执行一遍流程

当你在一次操作时，需要更新10个DOM节点，浏览器没这么智能，收到第一个更新DOM请求后，并不知道后续还有9次更新操作，因此会马上执行流程，最终执行10次流程

而通过VNode，同样更新10个DOM节点，虚拟DOM不会立即操作DOM，而是将这10次更新的diff内容保存到本地的一个js对象中，最终将这个js对象一次性attach到DOM树上，避免大量的无谓计算

> 很多人认为虚拟 DOM 最大的优势是 diff 算法，减少 JavaScript 操作真实 DOM 的带来的性能消耗。虽然这一个虚拟 DOM 带来的一个优势，但并不是全部。虚拟 DOM 最大的优势在于抽象了原本的渲染过程，实现了跨平台的能力，而不仅仅局限于浏览器的 DOM，可以是安卓和 IOS 的原生组件，可以是近期很火热的小程序，也可以是各种GUI

# 三、如何实现虚拟DOM #

首先可以看看vue中VNode的结构

源码位置：src/core/vdom/vnode.js

export default class VNode { 
      tag: string | void;
      data: VNodeData | void;
      children: ?Array<VNode>;
      text: string | void;
      elm: Node | void;
      ns: string | void;
      context: Component | void; // rendered in this component's scope
      functionalContext: Component | void; // only for functional component root nodes
      key: string | number | void;
      componentOptions: VNodeComponentOptions | void;
      componentInstance: Component | void; // component instance
      parent: VNode | void; // component placeholder node
      raw: boolean; // contains raw HTML? (server only)
      isStatic: boolean; // hoisted static node
      isRootInsert: boolean; // necessary for enter transition check
      isComment: boolean; // empty comment placeholder?
      isCloned: boolean; // is a cloned node?
      isOnce: boolean; // is a v-once node?
    
      constructor (
        tag?: string,
        data?: VNodeData,
        children?: ?Array<VNode>,
        text?: string,
        elm?: Node,
        context?: Component,
        componentOptions?: VNodeComponentOptions
      ) { 
        /*当前节点的标签名*/
        this.tag = tag
        /*当前节点对应的对象，包含了具体的一些数据信息，是一个VNodeData类型，可以参考VNodeData类型中的数据信息*/
        this.data = data
        /*当前节点的子节点，是一个数组*/
        this.children = children
        /*当前节点的文本*/
        this.text = text
        /*当前虚拟节点对应的真实dom节点*/
        this.elm = elm
        /*当前节点的名字空间*/
        this.ns = undefined
        /*编译作用域*/
        this.context = context
        /*函数化组件作用域*/
        this.functionalContext = undefined
        /*节点的key属性，被当作节点的标志，用以优化*/
        this.key = data && data.key
        /*组件的option选项*/
        this.componentOptions = componentOptions
        /*当前节点对应的组件的实例*/
        this.componentInstance = undefined
        /*当前节点的父节点*/
        this.parent = undefined
        /*简而言之就是是否为原生HTML或只是普通文本，innerHTML的时候为true，textContent的时候为false*/
        this.raw = false
        /*静态节点标志*/
        this.isStatic = false
        /*是否作为跟节点插入*/
        this.isRootInsert = true
        /*是否为注释节点*/
        this.isComment = false
        /*是否为克隆节点*/
        this.isCloned = false
        /*是否有v-once指令*/
        this.isOnce = false
      }
    
      // DEPRECATED: alias for componentInstance for backwards compat.
      /* istanbul ignore next https://github.com/answershuto/learnVue*/
      get child (): Component | void { 
        return this.componentInstance
      }
    }

这里对VNode进行稍微的说明：

所有对象的 context 选项都指向了 Vue 实例  
elm 属性则指向了其相对应的真实 DOM 节点  
vue是通过createElement生成VNode

源码位置：src/core/vdom/create-element.js

export function createElement (
      context: Component,
      tag: any,
      data: any,
      children: any,
      normalizationType: any,
      alwaysNormalize: boolean
    ): VNode | Array<VNode> { 
      if (Array.isArray(data) || isPrimitive(data)) { 
        normalizationType = children
        children = data
        data = undefined
      }
      if (isTrue(alwaysNormalize)) { 
        normalizationType = ALWAYS_NORMALIZE
      }
      return _createElement(context, tag, data, children, normalizationType)
    }

上面可以看到createElement 方法实际上是对 \_createElement 方法的封装，对参数的传入进行了判断

export function _createElement(
        context: Component,
        tag?: string | Class<Component> | Function | Object,
        data?: VNodeData,
        children?: any,
        normalizationType?: number
    ): VNode | Array<VNode> { 
        if (isDef(data) && isDef((data: any).__ob__)) { 
            process.env.NODE_ENV !== 'production' && warn(
                `Avoid using observed data object as vnode data: ${ JSON.stringify(data)}\n` +
                'Always create fresh vnode data objects in each render!',
                context`
            )
            return createEmptyVNode()
        }
        // object syntax in v-bind
        if (isDef(data) && isDef(data.is)) { 
            tag = data.is
        }
        if (!tag) { 
            // in case of component :is set to falsy value
            return createEmptyVNode()
        }
        ... 
        // support single function children as default scoped slot
        if (Array.isArray(children) &&
            typeof children[0] === 'function'
        ) { 
            data = data || { }
            data.scopedSlots = {  default: children[0] }
            children.length = 0
        }
        if (normalizationType === ALWAYS_NORMALIZE) { 
            children = normalizeChildren(children)
        } else if ( === SIMPLE_NORMALIZE) { 
            children = simpleNormalizeChildren(children)
        }
     // 创建VNode
        ...
    }

可以看到\_createElement接收5个参数：

context 表示 VNode 的上下文环境，是 Component 类型

tag 表示标签，它可以是一个字符串，也可以是一个 Component

data 表示 VNode 的数据，它是一个 VNodeData 类型

children 表示当前 VNode的子节点，它是任意类型的

normalizationType 表示子节点规范的类型，类型不同规范的方法也就不一样，主要是参考 render 函数是编译生成的还是用户手写的

根据normalizationType 的类型，children会有不同的定义

if (normalizationType === ALWAYS_NORMALIZE) { 
        children = normalizeChildren(children)
    } else if ( === SIMPLE_NORMALIZE) { 
        children = simpleNormalizeChildren(children)
    }

simpleNormalizeChildren方法调用场景是 render 函数是编译生成的

normalizeChildren方法调用场景分为下面两种：

render 函数是用户手写的  
编译 slot、v-for 的时候会产生嵌套数组  
无论是simpleNormalizeChildren还是normalizeChildren都是对children进行规范（使children 变成了一个类型为 VNode 的 Array），这里就不展开说了

规范化children的源码位置在：src/core/vdom/helpers/normalzie-children.js

在规范化children后，就去创建VNode

let vnode, ns
    // 对tag进行判断
    if (typeof tag === 'string') { 
      let Ctor
      ns = (context.$vnode && context.$vnode.ns) || config.getTagNamespace(tag)
      if (config.isReservedTag(tag)) { 
        // 如果是内置的节点，则直接创建一个普通VNode
        vnode = new VNode(
          config.parsePlatformTagName(tag), data, children,
          undefined, undefined, context
        )
      } else if (isDef(Ctor = resolveAsset(context.$options, 'components', tag))) { 
        // component
        // 如果是component类型，则会通过createComponent创建VNode节点
        vnode = createComponent(Ctor, data, context, children, tag)
      } else { 
        vnode = new VNode(
          tag, data, children,
          undefined, undefined, context
        )
      }
    } else { 
      // direct component options / constructor
      vnode = createComponent(tag, data, context, children)
    }

createComponent同样是创建VNode

源码位置：src/core/vdom/create-component.js

export function createComponent (
      Ctor: Class<Component> | Function | Object | void,
      data: ?VNodeData,
      context: Component,
      children: ?Array<VNode>,
      tag?: string
    ): VNode | Array<VNode> | void { 
      if (isUndef(Ctor)) { 
        return
      }
     // 构建子类构造函数 
      const baseCtor = context.$options._base
    
      // plain options object: turn it into a constructor
      if (isObject(Ctor)) { 
        Ctor = baseCtor.extend(Ctor)
      }
    
      // if at this stage it's not a constructor or an async component factory,
      // reject.
      if (typeof Ctor !== 'function') { 
        if (process.env.NODE_ENV !== 'production') { 
          warn(`Invalid Component definition: ${ String(Ctor)}`, context)
        }
        return
      }
    
      // async component
      let asyncFactory
      if (isUndef(Ctor.cid)) { 
        asyncFactory = Ctor
        Ctor = resolveAsyncComponent(asyncFactory, baseCtor, context)
        if (Ctor === undefined) { 
          return createAsyncPlaceholder(
            asyncFactory,
            data,
            context,
            children,
            tag
          )
        }
      }
    
      data = data || { }
    
      // resolve constructor options in case global mixins are applied after
      // component constructor creation
      resolveConstructorOptions(Ctor)
    
      // transform component v-model data into props & events
      if (isDef(data.model)) { 
        transformModel(Ctor.options, data)
      }
    
      // extract props
      const propsData = extractPropsFromVNodeData(data, Ctor, tag)
    
      // functional component
      if (isTrue(Ctor.options.functional)) { 
        return createFunctionalComponent(Ctor, propsData, data, context, children)
      }
    
      // extract listeners, since these needs to be treated as
      // child component listeners instead of DOM listeners
      const listeners = data.on
      // replace with listeners with .native modifier
      // so it gets processed during parent component patch.
      data.on = data.nativeOn
    
      if (isTrue(Ctor.options.abstract)) { 
        const slot = data.slot
        data = { }
        if (slot) { 
          data.slot = slot
        }
      }
    
      // 安装组件钩子函数，把钩子函数合并到data.hook中
      installComponentHooks(data)
    
      //实例化一个VNode返回。组件的VNode是没有children的
      const name = Ctor.options.name || tag
      const vnode = new VNode(
        `vue-component-${ Ctor.cid}${ name ? `-${ name}` : ''}`,
        data, undefined, undefined, undefined, context,
        {  Ctor, propsData, listeners, tag, children },
        asyncFactory
      )
      if (__WEEX__ && isRecyclableComponent(vnode)) { 
        return renderRecyclableComponentTemplate(vnode)
      }
    
      return vnode
    }

稍微提下createComponent生成VNode的三个关键流程：

*  构造子类构造函数Ctor
 *  installComponentHooks安装组件钩子函数
 *  实例化 vnode

## 小结 ##

createElement 创建 VNode 的过程，每个 VNode 有 children，children 每个元素也是一个VNode，这样就形成了一个虚拟树结构，用于描述真实的DOM树结构

# 参考文献 #

https://ustbhuangyi.github.io/vue-analysis/v2/data-driven/create-element.html\#children-%E7%9A%84%E8%A7%84%E8%8C%83%E5%8C%96  
https://juejin.cn/post/6876711874050818061

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