React虛擬DOM機制

• 虛擬DOM本質上是JavaScript對象,是對真實DOM的抽象
• 狀態(tài)變更時，記錄新樹和舊樹的差異
• 最后把差異更新到真正的dom中

React引入了虛擬DOM（Virtual DOM）的機制：在瀏覽器端用Javascript實現(xiàn)了一套DOM API。

基于React進行開發(fā)時所有的DOM構造都是通過虛擬DOM進行，每當數(shù)據(jù)變化時，React都會重新構建整個DOM樹，然后React將當前整個DOM樹和上一次的DOM樹進行對比，得到DOM結構的區(qū)別，然后僅僅將需要變化的部分進行實際的瀏覽器DOM更新。

而且React能夠批量處理虛擬DOM的刷新，在一個事件循環(huán)（Event Loop）內的兩次數(shù)據(jù)變化會被合并，例如你連續(xù)的先將節(jié)點內容從A變成B，然后又從B變成A，React會認為UI不發(fā)生任何變化。

盡管每一次都需要構造完整的虛擬DOM樹，但是因為虛擬DOM是內存數(shù)據(jù)，性能是極高的，而對實際DOM進行操作的僅僅是Diff部分，因而能達到提高性能的目的。這樣，在保證性能的同時，開發(fā)者將不再需要關注某個數(shù)據(jù)的變化如何更新到一個或多個具體的DOM元素，而只需要關心在任意一個數(shù)據(jù)狀態(tài)下，整個界面是如何Render的。

總之一句話：根據(jù) React 的設計，所有的 DOM 變動，都先在虛擬 DOM 上發(fā)生，然后再將實際發(fā)生變動的部分，反映在真實 DOM上

React diff 算法

diff 算法作為Virtual DOM的加速器，其算法的改進優(yōu)化是React整個界面渲染的基礎和性能的保障，同時也是React源碼中最神秘的，最不可思議的部分。

1. 傳統(tǒng) diff 算法

計算一棵樹形結構轉換為另一棵樹形結構需要最少步驟，如果使用傳統(tǒng)的diff算法通過循環(huán)遞歸遍歷節(jié)點進行對比，其復雜度要達到O(n^3)，其中n是節(jié)點總數(shù)，效率十分低下，假設我們要展示1000個節(jié)點，那么我們就要依次執(zhí)行上十億次的比較。

下面附上一則簡單的傳統(tǒng)diff算法：

let result = [];
// 比較葉子節(jié)點
const diffLeafs = function (beforeLeaf, afterLeaf) {
    // 獲取較大節(jié)點樹的長度
    let count = Math.max(beforeLeaf.children.length, afterLeaf.children.length);
    // 循環(huán)遍歷
    for (let i = 0; i < count; i++) {
        const beforeTag = beforeLeaf.children[i];
        const afterTag = afterLeaf.children[i];
        // 添加 afterTag 節(jié)點
        if (beforeTag === undefined) {
            result.push({ type: "add", element: afterTag });
            // 刪除 beforeTag 節(jié)點
        } else if (afterTag === undefined) {
            result.push({ type: "remove", element: beforeTag });
            // 節(jié)點名改變時，刪除 beforeTag 節(jié)點，添加 afterTag 節(jié)點
        } else if (beforeTag.tagName !== afterTag.tagName) {
            result.push({ type: "remove", element: beforeTag });
            result.push({ type: "add", element: afterTag });
            // 節(jié)點不變而內容改變時，改變節(jié)點
        } else if (beforeTag.innerHTML !== afterTag.innerHTML) {
            if (beforeTag.children.length === 0) {
                result.push({
                    type: "changed",
                    beforeElement: beforeTag,
                    afterElement: afterTag,
                    html: afterTag.innerHTML
                });
            } else {
                // 遞歸比較
                diffLeafs(beforeTag, afterTag);
            }
        }
    }
    return result;
}

2. react diff 算法

1. diff 策略

下面介紹一下react diff算法的3個策略

• Web UI 中DOM節(jié)點跨層級的移動操作特別少，可以忽略不計
• 擁有相同類的兩個組件將會生成相似的樹形結構，擁有不同類的兩個組件將會生成不同的樹形結構。
• 對于同一層級的一組子節(jié)點，它們可以通過唯一id進行區(qū)分。

對于以上三個策略，react 分別對 tree diff, component diff, element diff 進行算法優(yōu)化。

2. tree diff

基于策略一，WebUI中DOM節(jié)點跨層級的移動操作少的可以忽略不計，React對Virtual DOM樹進行層級控制，只會對相同層級的DOM節(jié)點進行比較，即同一個父元素下的所有子節(jié)點，當發(fā)現(xiàn)節(jié)點已經(jīng)不存在了，則會刪除掉該節(jié)點下所有的子節(jié)點，不會再進行比較。這樣只需要對DOM樹進行一次遍歷，就可以完成整個樹的比較。復雜度變?yōu)镺(n);

疑問：當我們的DOM節(jié)點進行跨層級操作時，diff 會有怎么樣的表現(xiàn)呢？

如下圖所示，A節(jié)點及其子節(jié)點被整個移動到D節(jié)點下面去，由于React只會簡單的考慮同級節(jié)點的位置變換，而對于不同層級的節(jié)點，只有創(chuàng)建和刪除操作，所以當根節(jié)點發(fā)現(xiàn)A節(jié)點消失了，就會刪除A節(jié)點及其子節(jié)點，當D發(fā)現(xiàn)多了一個子節(jié)點A，就會創(chuàng)建新的A作為其子節(jié)點。?

此時，diff的執(zhí)行情況是：

createA-->createB-->createC-->deleteA

由此可以發(fā)現(xiàn)，當出現(xiàn)節(jié)點跨層級移動時，并不會出現(xiàn)想象中的移動操作，而是會進行刪除，重新創(chuàng)建的動作，這是一種很影響React性能的操作。因此官方也不建議進行DOM節(jié)點跨層級的操作。

3. component diff

• React是基于組件構建應用的，對于組件間的比較所采用的策略也是非常簡潔和高效的。
• 如果是同一個類型的組件，則按照原策略進行Virtual DOM比較。
• 如果不是同一類型的組件，則將其判斷為dirty component，從而替換整個組價下的所有子節(jié)點。
• 如果是同一個類型的組件，有可能經(jīng)過一輪Virtual DOM比較下來，并沒有發(fā)生變化。如果我們能夠提前確切知道這一點，那么就可以省下大量的diff運算時間。因此，React允許用戶通過shouldComponentUpdate()來判斷該組件是否需要進行diff算法分析。

如下圖所示，當組件D變?yōu)榻M件G時，即使這兩個組件結構相似，一旦React判斷D和G是不用類型的組件，就不會比較兩者的結構，而是直接刪除組件D，重新創(chuàng)建組件G及其子節(jié)點。

雖然當兩個組件是不同類型但結構相似時，進行diff算法分析會影響性能，但是畢竟不同類型的組件存在相似DOM樹的情況在實際開發(fā)過程中很少出現(xiàn)，因此這種極端因素很難在實際開發(fā)過程中造成重大影響。?

4. element diff

當節(jié)點屬于同一層級時，diff提供了3種節(jié)點操作，分別為INSERT_MARKUP(插入)，MOVE_EXISTING(移動),REMOVE_NODE(刪除)。

• INSERT_MARKUP:新的組件類型不在舊集合中，即全新的節(jié)點，需要對新節(jié)點進行插入操作。
• MOVE_EXISTING:舊集合中有新組件類型，且element是可更新的類型，這時候就需要做移動操作，可以復用以前的DOM節(jié)點。
• REMOVE_NODE:舊組件類型，在新集合里也有，但對應的element不同則不能直接復用和更新，需要執(zhí)行刪除操作，或者舊組件不在新集合里的，也需要執(zhí)行刪除操作。?

總結

通過diff策略，將算法從O(n^3)簡化為O(n)。

分層求異，對tree diff進行優(yōu)化。

分組件求異，相同類生成相似樹形結構、不同類生成不同樹形結構，對component diff進行優(yōu)化。

設置key，對element diff進行優(yōu)化。

盡量保持穩(wěn)定的DOM結構、避免將最后一個節(jié)點移動到列表首部、避免節(jié)點數(shù)量過大或更新過于頻繁。

最后