背景
Vue在2.0版本引入了虚拟DOM。其虚拟DOM算法是基于snabbdom算法所做的修改。参看https://github.com/vuejs/vue/blob/dev/src/core/vdom/patch.js注释部分。要想了解Vue，必须了解虚拟DOM，本篇文章主要介绍了什么是虚拟DOM，为什么用虚拟DOM以及其具体实现。
一、什么是虚拟DOM
用JavaScript模拟DOM树形成虚拟DOM树，如下面的html结构
<ul style="color:#000">
<li>苹果</li>
<li>香蕉</li>
<li>橙子</li>
</ul>可以使用如下JS表示
{
sel: 'ul',
data: { style: {color: '#000'}}, // 节点属性及绑定事件等
children: [ // 子节点
{sel: 'li', text: '苹果'},
{sel: 'li', text: '香蕉'},
{sel: 'li', text: '橙子'}
]
}二、为什么要用虚拟DOM
因为对DOM的直接操作是非常慢而且低效的。浏览器的渲染流程包括解析html以构建dom树->构建render树->布局render树->绘制render树，而每一次DOM改变从构建render树到布局到渲染都要重来。参考文档
而虚拟DOM的优势就是：1.开发者不再关心DOM而只关心数据，提升开发效率。2.保证最小化的DOM操作，使执行效率得到提升。
虚拟DOM的优势并不在于它操作DOM比较快，而是能够通过虚拟DOM的比较，最小化真实DOM操作，
参考文档
三、虚拟DOM的实现
实现虚拟DOM包含以下三个步骤
- 用JavaScript模拟DOM树形成虚拟DOM树
- 当组件状态发生更新时，比较新旧虚拟DOM树
- 将差异应用到真正的DOM上
3.1 用JavaScript模拟DOM树形成虚拟DOM树
虚拟DOM对象包含以下属性:
- sel:选择器
- data:绑定的数据(attribute/props/eventlistner/class/dataset/hook)
- children:子节点数组
- text:当前text节点内容
- elm: 对真实dom element的引用
- key:用于优化DOM操作
参考https://github.com/snabbdom/snabbdom/blob/master/src/tovnode.ts
3.2 当组件状态发生更新时，比较新旧虚拟DOM树
给定任意两棵树，找到最少的转换步骤。但是标准的的Diff算法复杂度需要O(n^3).
这显然无法满足性能的要求，考虑到前端操作的情况–我们很少跨级别的修改节点，通常是修改节点的属性、调整子节点的顺序、添加子节点等。当比较虚拟DOM树的时候，如果发现节点已经不存在，则该节点及其子节点会被完全删除掉，不会用于进一步的比较。这样只需要对树进行一次遍历，便能完成整个DOM树的比较。
虚拟DOM在比较时只比较同层次节点，其复杂度降低到了O(n). 而且比较时只比较其key和sel是否相同，相同即为相同节点。
function sameVnode(vnode1: VNode, vnode2: VNode): boolean {
return vnode1.key === vnode2.key && vnode1.sel === vnode2.sel;
}
例子：下图节点从左图变为右图
虚拟DOM的做法是
A.destroy();
A = new A();
A.append(new B());
A.append(new C());
D.append(A);而不是
A.parent.remove(A);
D.append(A);3.3 将差异应用到真正的DOM上
- 如果旧节点不在，则将新节点插入
- 如果新节点不存在，则将旧节点删除
- 如果新旧相同(key和sel相同):
function patchVnode(oldVnode: VNode, vnode: VNode, insertedVnodeQueue: VNodeQueue) {
...
const elm = vnode.elm = (oldVnode.elm as Node);
let oldCh = oldVnode.children;
let ch = vnode.children;
if (oldVnode === vnode) return; // 都是undefined
...
if (isUndef(vnode.text)) { // 新节点不是textNode
if (isDef(oldCh) && isDef(ch)) {
// 子节点都存在，updateChildren对子节点进行diff
if (oldCh !== ch) updateChildren(elm, oldCh as Array<VNode>, ch as Array<VNode>, insertedVnodeQueue);
} else if (isDef(ch)) {
// 旧节点没有子节点，且新节点有子节点。将新节点的子节点添加进来
if (isDef(oldVnode.text)) api.setTextContent(elm, '');
addVnodes(elm, null, ch as Array<VNode>, 0, (ch as Array<VNode>).length - 1, insertedVnodeQueue);
} else if (isDef(oldCh)) {
// 新节点没有子节点，且旧节点有子节点。 删除旧节点的子节点
removeVnodes(elm, oldCh as Array<VNode>, 0, (oldCh as Array<VNode>).length - 1);
} else if (isDef(oldVnode.text)) {
// 新旧节点都没有子节点。更新text
api.setTextContent(elm, '');
}
} else if (oldVnode.text !== vnode.text) {
// 新节点是textNode且新旧不一致
api.setTextContent(elm, vnode.text as string);
}
...
}四、举个例子
如果两个元素相同(key和sel)，则判断其children，过程中维护四个变量
- oldStartIdx => 旧头索引
- oldEndIdx => 旧尾索引
- newStartIdx => 新头索引
- newEndIdx => 新尾索引
例如下图中children由ABCDEF -> ADGCEF，其中假设其sel相同且都设置有key,A的key为A，B的key为B,依次类推
循环判断如下:
- step1：比较首元素(oldStart/newStart)，相同则后移继续，否则step2
- step2：比较尾元素(oldEnd/newEnd) ,相同则前移继续，否则step3
- step3：比较首尾元素(oldStart/newEnd) ,相同则移动元素并继续，否则step4
- step4：比较尾首元素(oldEnd/newStart) ，相同则移动元素并继续，否则step5
- step5：判断newStart在旧节点中是否存在，存在则移动，否则新增
- 最后：删除多余的旧节点或插入多余的新节点
参看源码https://github.com/snabbdom/snabbdom/blob/master/src/snabbdom.ts#L179
为什么维护四个变量？有什么优势？两个变量是否可以？此处留个疑问。
第一步
oldStart === newStart，则执行上面3.3. 且oldStartIdx++, newStartIdx++.
第二步
oldEnd === newEnd，则执行上面3.3. 且oldEndIdx–, newEndIdx–.
第三步
同上，oldEnd === newEnd，则执行上面3.3. 且oldEndIdx–, newEndIdx–.
第四步
- oldStart !== newStart
- oldEnd !== newEnd
- oldStart !== newEnd
- oldEnd === newStart
oldEnd === newStart，将oldEnd插入到oldStart之前，并执行上面3.3. 且oldEndIdx–, newStartIdx++.
第五步
首尾元素均不相同！判断newStart在旧元素中是否存在，存在则移动，否则将新元素插入
oldKeyToIdx = [B, C] // 从oldStartIdx到oldEndIdx的所有元素
G in [B, C] ? NO!将newStart插入到oldStart之前，并执行上面3.3.且newStartIdx++.
第六步
同上。H in [B, C] ? NO! 将newStart插入到oldStart之前，并执行3.3.且newStartIdx++.
第七步
新节点遍历完成。跳出循环，依次删除B和C。结束
至此，循环遍历结束。现在回答上面的问题，为什么维护四个变量？有什么优势？两个变量是否可以？两个变量当然是可以的，四个变量的优势在于：四个变量可以更好的应对插入的场景。例如:
- ABCDEF -> GABCDEF的场景
- ABCDEF -> BCDEFA的场景
