你不知道的Virtual DOM（一）：Virtual Dom介绍

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1、前言

目前最流行的两大前端框架，React和Vue，都不约而同的借助Virtual DOM技术提升页面的渲染效率。那么，什么是Virtual DOM？它是经过什么方式去提高页面渲染效率的呢？本系列文章会详细讲解Virtual DOM的建立过程，并实现一个简单的Diff算法来更新页面。本文的内容脱离于任何的前端框架，只讲最纯粹的Virtual DOM。敲单词太累了，下文Virtual DOM一概用VD表示。

这是VD系列文章的开篇，如下是本系列其它文章的传送门：
你不知道的Virtual DOM（一）：Virtual Dom介绍
你不知道的Virtual DOM（二）：Virtual Dom的更新
你不知道的Virtual DOM（三）：Virtual Dom更新优化
你不知道的Virtual DOM（四）：key的做用
你不知道的Virtual DOM（五）：自定义组件
你不知道的Virtual DOM（六）：事件处理&异步更新

2、VD是什么

本质上来讲，VD只是一个简单的JS对象，而且最少包含tag、props和children三个属性。不一样的框架对这三个属性的命名会有点差异，但表达的意思是一致的。它们分别是标签名（tag）、属性（props）和子元素对象（children）。下面是一个典型的VD对象例子：

{
    tag: "div",
    props: {},
    children: [
        "Hello World", 
        {
            tag: "ul",
            props: {},
            children: [{
                tag: "li",
                props: {
                    id: 1,
                    class: "li-1"
                },
                children: ["第", 1]
            }]
        }
    ]
}

VD跟dom对象有一一对应的关系，上面的VD是由如下的HTML生成的

<div>
    Hello World
    <ul>
        <li id="1" class="li-1">
            第1
        </li>
    </ul>
</div>

一个dom对象，好比li，由tag(li), props({id: 1, class: "li-1"})和children(["第", 1])三个属性来描述。

3、为何须要VD

VD 最大的特色是将页面的状态抽象为 JS 对象的形式，配合不一样的渲染工具，使跨平台渲染成为可能。如 React 就借助 VD 实现了服务端渲染、浏览器渲染和移动端渲染等功能。

此外，在进行页面更新的时候，借助VD，DOM 元素的改变能够在内存中进行比较，再结合框架的事务机制将屡次比较的结果合并后一次性更新到页面，从而有效地减小页面渲染的次数，提升渲染效率。咱们先来看下页面的更新通常会通过几个阶段。

从上面的例子中，能够看出页面的呈现会分如下3个阶段：

• JS计算
• 生成渲染树
• 绘制页面

这个例子里面，JS计算用了691毫秒，生成渲染树578毫秒，绘制73毫秒。若是能有效的减小生成渲染树和绘制所花的时间，更新页面的效率也会随之提升。
经过VD的比较，咱们能够将多个操做合并成一个批量的操做，从而减小dom重排的次数，进而缩短了生成渲染树和绘制所花的时间。至于如何基于VD更有效率的更新dom，是一个颇有趣的话题，往后有机会将另写一篇文章介绍。

4、如何实现VD与真实DOM的映射

咱们先从如何生成VD提及。借助JSX编译器，能够将文件中的HTML转化成函数的形式，而后再利用这个函数生成VD。看下面这个例子：

function render() {
    return (
        <div>
            Hello World
            <ul>
                <li id="1" class="li-1">
                    第1
                </li>
            </ul>
        </div>
    );
}

这个函数通过JSX编译后，会输出下面的内容：

function render() {
    return h(
        'div',
        null,
        'Hello World',
        h(
            'ul',
            null,
            h(
                'li',
                { id: '1', 'class': 'li-1' },
                '\u7B2C1'
            )
        )
    );
}

这里的h是一个函数，能够起任意的名字。这个名字经过babel进行配置：

// .babelrc文件
{
  "plugins": [
    ["transform-react-jsx", {
      "pragma": "h"    // 这里可配置任意的名称
    }]
  ]
}

接下来，咱们只须要定义h函数，就能构造出VD

function flatten(arr) {
    return [].concat.apply([], arr);
}

function h(tag, props, ...children) {
    return {
        tag, 
        props: props || {}, 
        children: flatten(children) || []
    };
}

h函数会传入三个或以上的参数，前两个参数一个是标签名，一个是属性对象，从第三个参数开始的其它参数都是children。children元素有多是数组的形式，须要将数组解构一层。好比：

function render() {
    return (
        <ul>
            <li>0</li>
            {
                [1, 2, 3].map( i => (
                    <li>{i}</li>
                ))
            }
        </ul>
    );
}

// JSX编译后
function render() {
    return h(
        'ul',
        null,
        h(
            'li',
            null,
            '0'
        ),
        /*
         * 须要将下面这个数组解构出来再放到children数组中
         */
        [1, 2, 3].map(i => h(
            'li',
            null,
            i
        ))
    );
}

继续以前的例子。执行h函数后，最终会获得以下的VD对象：

{
    tag: "div",
    props: {},
    children: [
        "Hello World", 
        {
            tag: "ul",
            props: {},
            children: [{
                tag: "li",
                props: {
                    id: 1,
                    class: "li-1"
                },
                children: ["第", 1]
            }]
        }
    ]
}

下一步，经过遍历VD对象，生成真实的dom

// 建立dom元素
function createElement(vdom) {
    // 若是vdom是字符串或者数字类型，则建立文本节点，好比“Hello World”
    if (typeof vdom === 'string' || typeof vdom === 'number') {
        return doc.createTextNode(vdom);
    }

    const {tag, props, children} = vdom;

    // 1. 建立元素
    const element = doc.createElement(tag);

    // 2. 属性赋值
    setProps(element, props);

    // 3. 建立子元素
    // appendChild在执行的时候，会检查当前的this是否是dom对象，所以要bind一下
    children.map(createElement)
            .forEach(element.appendChild.bind(element));

    return element;
}

// 属性赋值
function setProps(element, props) {
    for (let key in props) {
        element.setAttribute(key, props[key]);
    }
}

createElement函数执行完后，dom元素就建立完并展现到页面上了（页面比较丑，不要介意...）。

5、总结

本文介绍了VD的基本概念，并讲解了如何利用JSX编译HTML标签，而后生成VD，进而建立真实dom的过程。下一篇文章将会实现一个简单的VD Diff算法，找出2个VD的差别并将更新的元素映射到dom中去：你不知道的Virtual DOM（二）：Virtual Dom的更新

P.S.: 想看完整代码见这里，若是有必要建一个仓库的话请留言给我：代码