浅谈React的最大亮点之虚拟DOM
在Web开发中，需要将数据的变化实时反映到UI上，这时就需要对DOM进行操作，但是复杂或频繁的DOM操作通常是性能瓶颈产生的原因，为此，React引入了虚拟DOM（VirtualDOM）的机制。
一、什么是虚拟DOM？
在React中，render执行的结果得到的并不是真正的DOM节点，结果仅仅是轻量级的JavaScript对象，我们称之为virtualDOM。
虚拟DOM是React的一大亮点，具有batching(批处理)和高效的Diff算法。这让我们可以无需担心性能问题而”毫无顾忌”的随时“刷新”整个页面，由虚拟DOM来确保只对界面上真正变化的部分进行实际的DOM操作。在实际开发中基本无需关心虚拟DOM是如何运作的，但是理解其运行机制不仅有助于更好的理解React组件的生命周期，而且对于进一步优化React程序也会有很大帮助。
二、虚拟DOMVS直接操作原生DOM？
如果没有VirtualDOM，简单来说就是直接重置innerHTML。这样操作，在一个大型列表所有数据都变了的情况下，还算是合理，但是，当只有一行数据发生变化时，它也需要重置整个innerHTML，这时候显然就造成了大量浪费。
比较innerHTML和VirtualDOM的重绘过程如下：
innerHTML:renderhtmlstring+重新创建所有DOM元素
VirtualDOM:renderVirtualDOM+diff+必要的DOM更新
和DOM操作比起来，js计算是非常便宜的。VirtualDOMrender+diff显然比渲染html字符串要慢，但是，它依然是纯js层面的计算，比起后面的DOM操作来说，依然便宜了太多。当然，曾有人做过验证说React的性能不如直接操作真实DOM，代码如下：
functionRaw(){
vardata=_buildData(),
html="";
...
for(vari=0;i
该测试用例中虽然构造了一个包含1000个Tag的String，并把它添加到DOM树中，但是只做了一次DOM操作。然而，在实际开发过程中，这1000个元素更新可能分布在20个逻辑块中，每个逻辑块中包含50个元素，当页面需要更新时，都会引起DOM树的更新，上述代码就近似变成了如下格式：
functionRaw(){
vardata=_buildData(),
html="";
...
for(vari=0;i
这样来看，React的性能就远胜于原生DOM操作了。
而且，DOM完全不属于Javascript(也不在Javascript引擎中存在).。Javascript其实是一个非常独立的引擎，DOM其实是浏览器引出的一组让Javascript操作HTML文档的API而已。在即时编译的时代，调用DOM的开销是很大的。而VirtualDOM的执行完全都在Javascript引擎中，完全不会有这个开销。
React.js相对于直接操作原生DOM有很大的性能优势，很大程度上都要归功于virtualDOM的batching和diff。batching把所有的DOM操作搜集起来，一次性提交给真实的DOM。diff算法时间复杂度也从标准的的Diff算法的O(n^3)降到了O(n)。这里留到下一次博客单独讲。
三、虚拟DOMVSMVVM？
相比起React，其他MVVM系框架比如Angular,Knockout以及Vue、Avalon采用的都是数据绑定：通过Directive/Binding对象，观察数据变化并保留对实际DOM元素的引用，当有数据变化时进行对应的操作。MVVM的变化检查是数据层面的，而React的检查是DOM结构层面的。MVVM的性能也根据变动检测的实现原理有所不同：Angular的脏检查使得任何变动都有固定的O(watchercount)的代价；Knockout/Vue/Avalon都采用了依赖收集，在js和DOM层面都是O(change)：
- 脏检查：scopedigest+必要DOM更新
- 依赖收集：重新收集依赖+必要DOM更新
可以看到，Angular最不效率的地方在于任何小变动都有的和watcher数量相关的性能代价。但是！当所有数据都变了的时候，Angular其实并不吃亏。依赖收集在初始化和数据变化的时候都需要重新收集依赖，这个代价在小量更新的时候几乎可以忽略，但在数据量庞大的时候也会产生一定的消耗。
MVVM渲染列表的时候，由于每一行都有自己的数据作用域，所以通常都是每一行有一个对应的ViewModel实例，或者是一个稍微轻量一些的利用原型继承的"scope"对象，但也有一定的代价。所以，MVVM列表渲染的初始化几乎一定比React慢，因为创建ViewModel/scope实例比起VirtualDOM来说要昂贵很多。这里所有MVVM实现的一个共同问题就是在列表渲染的数据源变动时，尤其是当数据是全新的对象时，如何有效地复用已经创建的ViewModel实例和DOM元素。假如没有任何复用方面的优化，由于数据是“全新”的，MVVM实际上需要销毁之前的所有实例，重新创建所有实例，最后再进行一次渲染！这就是为什么题目里链接的angular/knockout实现都相对比较慢。相比之下，React的变动检查由于是DOM结构层面的，即使是全新的数据，只要最后渲染结果没变，那么就不需要做无用功。
Angular和Vue都提供了列表重绘的优化机制，也就是“提示”框架如何有效地复用实例和DOM元素。比如数据库里的同一个对象，在两次前端API调用里面会成为不同的对象，但是它们依然有一样的uid。这时候你就可以提示trackbyuid来让Angular知道，这两个对象其实是同一份数据。那么原来这份数据对应的实例和DOM元素都可以复用，只需要更新变动了的部分。或者，你也可以直接trackby$index来进行“原地复用”：直接根据在数组里的位置进行复用。在题目给出的例子里，如果angular实现加上trackby$index的话，后续重绘是不会比React慢多少的。甚至在dbmonster测试中，Angular和Vue用了trackby$index以后都比React快:dbmon(注意Angular默认版本无优化，优化过的在下面）
在比较性能的时候，要分清楚初始渲染、小量数据更新、大量数据更新这些不同的场合。VirtualDOM、脏检查MVVM、数据收集MVVM在不同场合各有不同的表现和不同的优化需求。VirtualDOM为了提升小量数据更新时的性能，也需要针对性的优化，比如shouldComponentUpdate或是immutabledata。
- 初始渲染：VirtualDOM>脏检查>=依赖收集
- 小量数据更新：依赖收集>>VirtualDOM+优化>脏检查（无法优化）>VirtualDOM无优化
- 大量数据更新：脏检查+优化>=依赖收集+优化>VirtualDOM（无法/无需优化）>>MVVM无优化
- （该段落借鉴了知乎的相关回答）
四、对React虚拟DOM的误解？
React从来没有说过“React比原生操作DOM快”。React给我们的保证是，在不需要手动优化的情况下，它依然可以给我们提供过得去的性能。
React掩盖了底层的DOM操作，可以用更声明式的方式来描述我们目的，从而让代码更容易维护。下面还是借鉴了知乎上的回答：没有任何框架可以比纯手动的优化DOM操作更快，因为框架的DOM操作层需要应对任何上层API可能产生的操作，它的实现必须是普适的。针对任何一个benchmark，我都可以写出比任何框架更快的手动优化，但是那有什么意义呢？在构建一个实际应用的时候，你难道为每一个地方都去做手动优化吗？出于可维护性的考虑，这显然不可能。
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