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React-虚拟dom的渲染过程与特性

React-虚拟dom的渲染过程与特性

作者: 小爱跳跳糖 | 来源:发表于2020-10-27 17:35 被阅读0次

    在熟练使用react中,听到最多的就是虚拟dom,diff算法等等,也是面试必问的一个题目,这个问题想要弄透彻,需要深入阅读源码,源码阅读还是有一定的难度的。对这个源码的理解我也是阅读很多别人的文章来辅助理解的,希望也能对看到的人有所帮助。

    开发中常常遇到的问题:

    1.为何必须引用React

    2.自定义的React组件为何必须大写

    3.React如何防止XSS

    4.React的Diff算法

    5.key在React中的作用

    什么是虚拟dom?

    在原生的JavaScript程序中,我们直接对DOM进行创建和更改,而DOM元素通过我们监听的事件和我们的应用程序进行通讯。

    所谓的virtual dom,也就是虚拟节点。React会先将你的代码转换成一个JavaScript对象来模拟DOM中的节点,然后再通过特定的render方法将其渲染成真实的DOM节点。这个JavaScript对象就是虚拟DOM。

    比如下面一段 html代码:

    <div class="title">

          <span>Hello world</span>

          <ul>

            <li>hello</li>

            <li>world</li>

          </ul>

    </div>

    在 React可能存储为这样的 JS代码:

    const VitrualDom = {

      type: 'div',

      props: { class: 'title' },

      children: [

        {

          type: 'span',

          children: 'Hello world'

        },

        {

          type: 'ul',

          children: [

            { type: 'ul', children: 'hello' },

            { type: 'ul', children: 'world' }

          ]

        }

      ]

    }

    当我们需要创建或更新元素时,React首先会让这个VitrualDom对象进行创建和更改,然后再将VitrualDom对象渲染成真实DOM;

    当我们需要对DOM进行事件监听时,首先对VitrualDom进行事件监听,VitrualDom会代理原生的DOM事件从而做出响应。

    使用虚拟dom的好处是什么?

    1.提升开发效率

    使用JavaScript,我们在编写应用程序时的关注点在于如何更新DOM。

    使用React,你只需要告诉React你想让视图处于什么状态,React则通过VitrualDom确保DOM与该状态相匹配。你不必自己去完成属性操作、事件处理、DOM更新,React会替你完成这一切。

    这让我们更关注我们的业务逻辑而非DOM操作,这一点即可大大提升我们的开发效率。

    2.性能提升

    直接操作 DOM是非常耗费性能的,这一点毋庸置疑。VitrualDom的优势在于 React的 Diff算法和批处理策略, React在页面更新之前,提前计算好了如何进行更新和渲染 DOM。实际上,这个计算过程我们在直接操作 DOM时,也是可以自己判断和实现的,但是一定会耗费非常多的精力和时间,而且往往我们自己做的是不如 React好的。所以,在这个过程中 React帮助我们"提升了性能"。

    React基于 VitrualDom自己实现了一套自己的事件机制,自己模拟了事件冒泡和捕获的过程,采用了事件代理,批量更新等方法,抹平了各个浏览器的事件兼容性问题。

    虚拟DOM原理、特性

    React组件的渲染流程:

    1.使用 React.createElement或 JSX编写 React组件,实际上所有的 JSX代码最后都会转换成 React.createElement(...), Babel帮助我们完成了这个转换的过程。因为我们的 JSX 代码会被 Babel 编译为React.createElement,不引入 React 的话就不能使用React.createElement了。

    2.createElement函数对 key和 ref等特殊的 props进行处理,并获取 defaultProps对默认 props进行赋值,并且对传入的孩子节点进行处理,最终构造成一个 ReactElement对象(所谓的虚拟 DOM)。

    3.ReactDOM.render将生成好的虚拟 DOM渲染到指定容器上,其中采用了批处理、事务等机制并且对特定浏览器进行了性能优化,最终转换为真实 DOM。

    虚拟DOM的组成

    即ReactElementelement对象,我们的组件最终会被渲染成下面的结构:

    type:元素的类型,可以是原生html类型(字符串),或者自定义组件(函数或class)

    key:组件的唯一标识,用于Diff算法,下面会详细介绍

    ref:用于访问原生dom节点

    props:传入组件的props,chidren是props中的一个属性,它存储了当前组件的孩子节点,可以是数组(多个孩子节点)或对象(只有一个孩子节点)

    owner:当前正在构建的Component所属的Component

    self:(非生产环境)指定当前位于哪个组件实例

    _source:(非生产环境)指定调试代码来自的文件(fileName)和代码行数(lineNumber)

    自定义的React组件为何必须大写

    我们在 React 中都是写的 JSX语法,从 JSX语法 到页面上的 真实DOM大概需要经历以下几个阶段:JSX语法 —> 虚拟DOM(JS对象) —> 真实DOM。

    因为浏览器是无法识别JSX语法的,因此我们需要通过 babel 对JSX语法进行转义,然后才能生成虚拟DOM对象,而原因就是在这里。babel在进行转义JSX语法时,是调用了 React.createElement() 这个方法,这个方法需要接收三个参数:type, config, children。第一个参数声明了这个元素的类型

    创建自定义组件时没有首字母大写,而 babel 在转义时把它当成了一个字符串 传递;把首字母大写,babel 在转义时传递了一个变量进去。

    问题就在这里,如果传递的是一个字符串,那么在创建虚拟DOM对象时,React会认为这是一个简单的HTML标签,但是这显然不是一个简单的HTML标签,因此去创建一个不存在的标签肯定是会报错的。

    如果首字母大写,那么就会当成一个变量传递进去,这个时候React会知道这是一个自定义组件,因此他就不会报错了。

    防止XSS

    ReactElement对象还有一个$$typeof属性,它是一个Symbol类型的变量Symbol.for('react.element'),当环境不支持Symbol时,$$typeof被赋值为0xeac7。

    这个变量可以防止XSS。如果你的服务器有一个漏洞,允许用户存储任意JSON对象, 而客户端代码需要一个字符串,这可能为你的应用程序带来风险。JSON中不能存储Symbol类型的变量,而React渲染时会把没有$$typeof标识的组件过滤掉。

    虚拟DOM事件机制

    React自己实现了一套事件机制,其将所有绑定在虚拟 DOM上的事件映射到真正的 DOM事件,并将所有的事件都代理到 document上,自己模拟了事件冒泡和捕获的过程,并且进行统一的事件分发。

    React自己构造了合成事件对象SyntheticEvent,这是一个跨浏览器原生事件包装器。 它具有与浏览器原生事件相同的接口,包括stopPropagation()和preventDefault()等等,在所有浏览器中他们工作方式都相同。这抹平了各个浏览器的事件兼容性问题。

    React的diff算法

    React将DOM抽象为虚拟DOM, 然后通过新旧虚拟DOM 这两个对象的差异(Diff算法),最终只把变化的部分重新渲染,提高渲染效率的过程; diff 是通过JS层面的计算,返回一个patch对象,即补丁对象,在通过特定的操作解析patch对象,完成页面的重新渲染。是在render里面进行计算的。

    (1)什么是调和?将Virtual DOM树转换成actual DOM树的最少操作的过程称为 调和 。

    (2)什么是React diff算法?diff算法是调和的具体实现。

    Dom diff算法解析

    DIFF算法在执行时有三个维度,分别是Tree DIFF、Component DIFF和Element DIFF,执行时按顺序依次执行,它们的差异仅仅因为DIFF粒度不同、执行先后顺序不同。diff算法用将O(n^3)复杂度转化为 O(n)复杂度。

    tree diff

    Tree DIFF是对树的每一层进行遍历,如果某组件不存在了,则会直接销毁。如图所示,左边是旧属,右边是新属,第一层是R组件,一模一样,不会发生变化;第二层进入Component DIFF,同一类型组件继续比较下去,发现A组件没有,所以直接删掉A、B、C组件;继续第三层,重新创建A、B、C组件。

    Component DIFF

    如图所示,第一层遍历完,进行第二层遍历时,D和G组件是不同类型的组件,不同类型组件直接进行替换,将D删掉,再将G重建。

    Element DIFF

    Element DIFF紧接着以上统一类型组件继续比较下去,常见类型就是列表。同一个列表由旧变新有三种行为,插入、移动和删除,它的比较策略是对于每一个列表指定key,先将所有列表遍历一遍,确定要新增和删除的,再确定需要移动的。如图所示,第一步将D删掉,第二步增加E,再次执行时A和B只需要移动位置即可。

    总结:

    1.React是如何将O(n3) 复杂度的问题转换成 O(n) 的?

            只进行同级比较

            不同类的React组件会被当做完全不同的DOM结构而被完全替换

            key prop:开发人员可以通过给Virtual DOM一个唯一的key属性暗示React这是同一个DOM结构,反之若key值不同则会被当做完全不同的DOM结构。

    2.React通过分层求异的策略,对tree diff进行算法优化;

    3.React通过相同类生成相似树形结构,不同类生成不同树形结构的策略,对component diff进行算法优化。

    4.React通过设置唯一key的策略,对element diff进行算法优化;

    5.建议,在开发组件时,保持稳定的DOM结构会有助于性能的提升;

    6.建议,在开发过程中,尽量减少类似将最后一个节点移动到列表首部的操作,当节点数量过大或更新操作过于频繁时,在一定程度上会影响React的渲染性能。

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