react中的虚拟dom和diff算法详解

下面我会针对"React中的虚拟DOM和Diff算法详解"这一话题，给出一份完整攻略。该攻略分为三个部分：React中的虚拟DOM、虚拟DOM的Diff算法、示例说明。

React中的虚拟DOM

虚拟DOM是一种内存中的表示方式，其将DOM的结构以JavaScript对象的形式表示出来。React使用虚拟DOM来管理实际DOM的渲染和更新，因为操作一次真实DOM很消耗性能，而操作虚拟DOM只是在内存中修改JavaScript对象，并不会涉及到页面的渲染。每次修改都是在虚拟DOM中，最终确定的修改会经过一次Diff算法，用最小的成本来更新真实DOM。

虚拟DOM的一个极为重要的特点是可嵌套。这种特性可以方便地描述一个元素的子元素，实现DOM树状结构的轻松描述。React中的虚拟DOM基本上用由React元素组成的树结构来表示应用程序的界面，虚拟DOM的节点可以是具体的HTML标签，也可以是React组件。

示例说明：一个简单的React组件

import React, { Component } from 'react';

class Counter extends Component {
  constructor(props) {
    super(props);
    this.state = {
      count: 0
    }
  }

  render() {
    return (
      <div>
        <p>Current Count: {this.state.count}</p>
        <button onClick={() => this.setState({count: this.state.count + 1})}>
          Increase Count
        </button>
      </div>
    );
  }
}

上述代码中的Counter类是一个继承于React.Component的组件。其中render()函数返回的模板是由JSX语法构建的。组件的第一个子标签是一个p标签，内容是当前计数器的值。第二个子标签是一个按钮，点击按钮后会触发该组件的state的修改，从而改变计数器的值。

虚拟DOM的Diff算法

虚拟DOM的Diff算法可以快速地计算出新旧两组虚拟DOM之间的变化，并将这些变化应用到实际的DOM中，以达到界面的更新。Diff算法的核心部分是优化算法，React团队对于Diff算法做了很深的研究和优化，以减少不必要的DOM元素更新和插入。

React的Diff算法将虚拟DOM的节点分为三种情况："TEXT", "REPLACE"和"REORDER"。

（1）"TEXT"：节点的类型是"TEXT"，表示该节点只包含文本内容。

（2）"REPLACE"：节点需要被替换成新的节点。

（3）"REORDER"：对节点进行重排序，比如有新的节点加入或某个节点被移除，需要根据新的DOM树重新排列顺序。

示例说明：一个Diff算法的例子

假设需要在页面上渲染一个Todo列表，每个Todo项都有一个唯一的id，同时还有一个编辑按钮用于编辑该Todo项的内容。当点击编辑按钮时，可以将Todo项的文本内容以input的形式呈现，用户可以对其进行修改。修改完成后，点击“保存”按钮，修改的内容会更新到Todo项中。其中，每个Todo项的元素是一个li，有独立的id，输入框是一个input，和一个保存按钮。该示例的总体思路是，在每次编辑Todo项时，反映该信息的哪些部分应该重新渲染。假设一个TodoItem在更新时必须更新text、done和editState三个部分，编辑时会修改text和editState，那么Diff算法会执行一下操作步骤：

1. 获取新旧TodoItem对象和oldElement、newElement对象。

const newTodoItem = { id, text, done, editState: false };
const oldTodoItem = this.props.todo;
const oldElement = this.props.element;
const newElement = createTodoItemElement({ todo: newTodoItem });

1. 如果oldElement和newElement不存在（oldElement、newElement指的是渲染完成后的TodoItem元素），那么说明两者都是空白元素，直接返回。

if (!oldElement && !newElement) {
  return null;
}

1. 否则如果oldElement不存在/为空白元素/newElement是“TEXT”节点，那么这是一次新的插入操作。

if (!oldElement || !oldElement._virtualNode || newElement.type === "TEXT") {
  return { type: "REPLACE", node: newElement };
}

1. 如果newElement向oldElement一样是一条“TEXT”节点，说明当前操作是一个更新操作，将newElement保存到oldElement中。

if (oldElement._virtualNode.type === "TEXT" && newElement.type === "TEXT") {
  if (oldElement.textContent !== newElement.textContent) {
    oldElement.textContent = newElement.textContent;
  }
  return null;
}

1. 否则就是需要进行REORDER操作了。这种情况下，需要通过算法找到两个列表之间的变化，并更新到真实DOM上。

let childElements = Array.from(oldElement.children);
...
let newChildElements = newElement.children;

childElements.forEach((child, i) => {
  let newChild = newChildElements[i];
  ...
  let diffResult = diff(oldChildElement, newChild);

  if (diffResult && diffResult.type === "REPLACE") {
    console.log(`REPLACE child node ${oldChildElement} with ${newChild}`);
    oldElement.replaceChild(newChild, oldChildElement);
  } else {
    console.log(`UPDATE child node ${oldChildElement} with ${newChild}`);
    updateNode(oldChildElement, newChild);
  }
});

for (let i = childElements.length; i < newChildElements.length; i++) {
  let newChild = newChildElements[i];
  let newChildNode = mount(newChild);
  oldElement.appendChild(newChildNode);
}

总结： 上述代码就是一个使用Diff算法的实例，基于虚拟DOM的算法的优点在于能够快速地执行页面的重排。通过虚拟DOM和Diff算法，开发者可以更容易地实现对大规模数据的高性能渲染。