Vue中虚拟DOM与Diff算法知识精讲

一、Vue中的虚拟DOM

1.1 什么是虚拟DOM

虚拟DOM是一个JavaScript对象，用来描述真实的DOM节点。Vue中的虚拟DOM是VNode（虚拟节点）的实例，它具有以下特点：
- 虚拟DOM可以很快的进行diff算法的比较，从而找到不同，不需要进行昂贵的DOM操作，从而提高性能。
- 虚拟DOM可以在不重新渲染整个页面的情况下，只更新部分需要更新的节点。
- 虚拟DOM使得Vue的编程体验更加的友好和简单，因为我们只需要关注数据的改变，而不需要关注DOM的操作。

1.2 虚拟DOM的创建

在Vue中，我们可以通过h函数来创建虚拟DOM，它的原型如下：

function createElement(
  // 标签名
  tag?: string | VNode | Component<any, any, any, any> | AsyncComponent<any, any, any, any>,
  // 选项
  data?: VNodeData | null,
  // 子节点
  children?: VNodeChildren | VNode | string | boolean | null,
  // 是否不为数组
  normalizationType?: number
): VNode;

我们可以使用h函数来创建一个简单的虚拟DOM节点。

const vnode = h('div', {
  class: 'example'
}, 'Hello World')

console.log(vnode)   // 输出: VNode {el: null, children: undefined, text: 'Hello World'}

1.3 虚拟DOM的更新

在Vue中，当数据发生变化时，会重新创建一个新的虚拟DOM树，并通过diff算法找到新旧虚拟DOM的差异，最后进行DOM的更新。

二、Vue中的Diff算法

2.1 什么是Diff算法

Diff算法（即差异算法）是指前后两个虚拟DOM节点进行比较，找出它们之间的不同，最后只修改需要修改的节点，从而提升渲染的效率。Diff算法主要分成三个阶段：

1. 执行同层级比较：从根节点开始，按照层级从上到下，依次进行同级比较。
2. 找到相同节点：在同层级比较中，找到对应位置的节点进行比较，如果两个节点一致，则称为相同节点。
3. 对比子节点：对比相同节点的子节点，并进行递归操作。如果子节点发生了变化，则更新这个节点并进行重新渲染。

2.2 Diff算法中的关键点

在Vue中，主要有以下三个关键点需要进行注意：

1. 比较节点类型：如果新旧节点类型不一致，直接销毁旧节点，创建新节点。
2. 比较节点的Key：按照key值从之前的列表中找到对应的节点。如果找到对应的节点，则进行diff算法；反之销毁旧节点并创建新节点。
3. 比较节点的属性和子节点：对比新旧节点的属性和子节点的不同并进行更新。

2.3 Diff算法的代码实现

下面是一个示例，演示如何使用diff算法优化列表的渲染。

<div id="app">
  <ul>
    <li v-for="(item, index) in items" :key="item.id">{{ item.name }}</li>
  </ul>
</div>

// 初始化数据
const vm = new Vue({
  el: '#app',
  data: {
    items: [
      { id: 1, name: 'Apple' },
      { id: 2, name: 'Banana' },
      { id: 3, name: 'Cherry' },
      { id: 4, name: 'Durian' }
    ]
  }
})

// 手动修改数据
setTimeout(() => {
  vm.items = [
    { id: 5, name: 'Eggplant' },
    { id: 6, name: 'Fig' },
    { id: 7, name: 'Grape' },
    { id: 8, name: 'Honeydew' }
  ]
}, 1000)

在上面的代码中，我们首先初始化了一个包含四个水果名字的列表，等待一秒钟后，手动修改了列表的数据。我们发现，虽然数据发生了变化，但是只有发生变化的那一部分节点被重新渲染了，这是因为Vue会自动地进行diff算法，找到需要更新的节点进行更新。

三、示例说明

3.1 示例一：优化列表的渲染

我们已经在章节2.3中展示了如何使用Diff算法优化列表的渲染。这种优化方法可以很好地减少不必要的DOM操作，从而提升性能。在实际开发中，我们可以使用Vue的v-for指令来简化这个过程。

3.2 示例二：手动修改虚拟DOM

下面是一个手动修改虚拟DOM的示例：

new Vue({
  el: '#app',
  data: {
    message: 'Hello World'
  },
  mounted() {
    const div = document.createElement('div')
    div.innerHTML = '<h1>Hello World</h1>'
    const newNode = this.$createElement('h1', {}, 'Hello World')
    document.body.replaceChild(newNode.$el, div.firstChild)
  }
})

在上面的代码中，我们首先在HTML中添加了一个容器，然后使用$createElement函数手动地创建了一个新节点并替换了原始的节点。这是一个很少用到的操作，但是我们依然需要了解Vue内部是如何通过虚拟DOM进行渲染的。