手写mini-vue-3实现虚拟dom和diff：深入理解前端框架底层实现

前端

2023-12-09 13:09:55

引言

在构建前端应用时，我们需要频繁地更新和操作DOM元素。这会带来两个问题：

性能问题： 每次更新DOM元素时，浏览器都需要重新计算整个页面的布局和样式，这可能会导致性能下降。
维护困难： 当需要更新多个DOM元素时，需要手动编写大量代码来操作这些元素，这可能会导致代码难以维护。

为了解决这两个问题，出现了虚拟DOM和diff算法。虚拟DOM是一个JavaScript对象，它了DOM元素的结构和状态。diff算法则是一种比较虚拟DOM和真实DOM的算法，它可以找出需要更新的DOM元素。

通过使用虚拟DOM和diff算法，我们可以大幅提高前端应用的性能，并简化DOM操作的代码。

虚拟DOM

虚拟DOM是一个JavaScript对象，它了DOM元素的结构和状态。它由以下部分组成：

元素节点： 表示DOM元素，包括元素的标签名、属性和子节点。
文本节点： 表示DOM文本节点，包括文本内容。
注释节点： 表示DOM注释节点，包括注释内容。

虚拟DOM是一个只存在于内存中的数据结构，它与真实DOM元素是分离的。当需要更新DOM元素时，我们会先更新虚拟DOM，然后通过diff算法找出需要更新的真实DOM元素，最后再将虚拟DOM的更新应用到真实DOM上。

DOM Diff

DOM Diff是一种比较虚拟DOM和真实DOM的算法，它可以找出需要更新的DOM元素。diff算法通常使用深度优先搜索（DFS）算法，它从虚拟DOM的根节点开始，依次比较虚拟DOM和真实DOM的每个节点。

当diff算法发现虚拟DOM和真实DOM的两个节点不一致时，它会标记这个节点需要更新。然后，它会继续比较虚拟DOM和真实DOM的子节点，直到所有的节点都比较完毕。

实现虚拟DOM和diff

现在，我们来实现虚拟DOM和diff算法。我们首先定义一个Element类来表示DOM元素：

class Element {
  constructor(tag, props, children) {
    this.tag = tag;
    this.props = props;
    this.children = children;
  }

  render() {
    const el = document.createElement(this.tag);

    for (const prop in this.props) {
      el.setAttribute(prop, this.props[prop]);
    }

    this.children.forEach(child => {
      el.appendChild(child.render());
    });

    return el;
  }
}

然后，我们定义一个Diff类来实现diff算法：

class Diff {
  constructor(oldVNode, newVNode) {
    this.oldVNode = oldVNode;
    this.newVNode = newVNode;
  }

  diff() {
    if (this.oldVNode.tag !== this.newVNode.tag) {
      // 标签不同，直接替换
      return this.newVNode;
    }

    if (this.oldVNode.props !== this.newVNode.props) {
      // 属性不同，更新属性
      this.updateProps(this.oldVNode, this.newVNode);
    }

    if (this.oldVNode.children.length !== this.newVNode.children.length) {
      // 子节点数量不同，更新子节点
      this.updateChildren(this.oldVNode, this.newVNode);
    } else {
      // 子节点数量相同，比较子节点
      this.diffChildren(this.oldVNode, this.newVNode);
    }

    return this.oldVNode;
  }

  updateProps(oldVNode, newVNode) {
    for (const prop in newVNode.props) {
      if (oldVNode.props[prop] !== newVNode.props[prop]) {
        oldVNode.el.setAttribute(prop, newVNode.props[prop]);
      }
    }

    for (const prop in oldVNode.props) {
      if (!(prop in newVNode.props)) {
        oldVNode.el.removeAttribute(prop);
      }
    }
  }

  updateChildren(oldVNode, newVNode) {
    const oldChildren = oldVNode.children;
    const newChildren = newVNode.children;

    const minLength = Math.min(oldChildren.length, newChildren.length);

    for (let i = 0; i < minLength; i++) {
      const diff = new Diff(oldChildren[i], newChildren[i]);
      diff.diff();
    }

    if (oldChildren.length > newChildren.length) {
      // 旧子节点数量大于新子节点数量，删除多余的旧子节点
      for (let i = minLength; i < oldChildren.length; i++) {
        oldChildren[i].el.parentNode.removeChild(oldChildren[i].el);
      }
    } else if (oldChildren.length < newChildren.length) {
      // 旧子节点数量小于新子节点数量，添加新的子节点
      for (let i = minLength; i < newChildren.length; i++) {
        oldVNode.el.appendChild(newChildren[i].render());
      }
    }
  }

  diffChildren(oldVNode, newVNode) {
    const oldChildren = oldVNode.children;
    const newChildren = newVNode.children;

    for (let i = 0; i < oldChildren.length; i++) {
      const diff = new Diff(oldChildren[i], newChildren[i]);
      diff.diff();
    }
  }
}

最后，我们使用虚拟DOM和diff算法来构建一个简单的计数器应用：

const App = {
  data() {
    return {
      count: 0
    };
  },

  render() {
    return new Element('div', {}, [
      new Element('h1', {}, [`Count: ${this.count}`]),
      new Element('button', { onClick: this.increment }, ['+'])
    ]);
  },

  increment() {
    this.count++;
    this.render();
  }
};

const app = new App();
app.render();