原文地址：Virtual DOM - the Difference Maker in React JS
介绍
响应时间是现代网站面临的最大挑战之一，具体来说就是，怎么样使用户快速的访问网页并完成其任务。随着许多UI库的出现，它们所有都试图独立的解决上述问题。在本文中，你将看到React如何使用被称为虚拟DOM的东西来解决这个问题，以及该算法如何使React JS成为众多UI库中的首选。
形象比喻
在开始研究技术细节之前，让我们来对虚拟DOM做个类比。想象一下，一对夫妇去参加聚会，双方都花了大量时间注重细节、精心打扮。当他们离开家并见到最好的朋友时，他迅速给她提建议让她佩戴另外一件不同的珠宝。设想她返回家并从头开始化妆而不是替换珠宝。这就是UI尝试对整个网页进行重新绘制，而不是仅仅替换发生改变的那一部分网页。
什么是虚拟DOM
首先，虚拟DOM不是一个规范，理解这点很重要，它只是与DOM交互的最佳方式。虚拟DOM是使用JavaScript对象来描述HNTML文档。为了与该对象模型交互，每个库都有自己不同的实现方式，来提高网页的渲染和重新渲染的性能。
虚拟DOM vs. 真实DOM
既然更新真实DOM那么慢，那是什么原因使得跟新虚拟DOM这样快的？虚拟DOM不是另外一个DOM对象吗？当然是的。虚拟DOM只是另一个DOM对象，但是它和渲染的网页并不紧密相关。让我们一起看看幕后情况。
您看到的每个网页都有一个与之相等的DOM表示形式，它是一个树形结构，包含所有UI组件。对于UI中状态的任何微小更改，都需要更改其对应的DOM表示，并且需要重新渲染UI。更新DOM本身成本并不高，但是渲染和重新渲染UI使其变得昂贵。考虑到当今我们看到的大多数SPA（单页应用程序）的大小，不是元素的复杂性，而是容纳这些元素的树形结构的大小，这使得渲染UI很费时。
使用虚拟DOM进行优化
在任何时间点，React库都维护两个虚拟DOM。我们将其中一个称为原始版本，将另一个称为脏版本。每当UI中的状态发生变化时，React都会跟踪更改并开始进行批量处理。 这些更改不会应用于实际的DOM，而是会应用于虚拟DOM的脏版本。 在特定的时间（由React确定）,它将在原始版本和脏版本之间执行diff操作，并计算增量。 稍后，此增量将应用于实际DOM，以便仅更新网页的所需部分，而不用重新绘制整个网页。
让我们更深入地了解这一解释，看看幕后发生了什么。以下是React渲染算法的一部分关键操作。
高效的diff算法
调用render()方法的任何地方都会创建一个React元素树。如果状态改变，将会再次调用render()方法，它将返回一个不同的React元素树。现在，挑战在于如何有效地更新UI以匹配新生成的树。对于具有“ n”个元素数量的树，复杂度约为O（n3）。 React基于两个假设实现了优化的O（n）算法：
- 不同类型的元素将产生不同的树结构。
如果根元素具有不同的类型，React会将旧的树元素替换为新的树。如果两个React元素具有相同的类型，它将比较属性并仅更新修改后的属性。让我们看一个打印“我爱ReactJS”的简单React组件。如果我们将标记更改为标记，则所有组件标签将被卸载，其状态将被破坏。相反，如果我们只是在其中更改“ className”属性标签，React将保留相同的DOM节点，只会单独更改属性。
class Hello extends React.component {
render() {
return(
<div className="test1">
<Hello />
</div>
)
}
}
function Hello() {
return <h1>I love ReactJS</h1>;
}
- 不同渲染中，使用key属性来找到可能存在稳定结构的子元素。
在生成脏虚拟DOM和原始虚拟DOM之间的差异时，React只是并行地遍历两棵树，并在发现差异时生成突变。因此，如果开发人员可以使用key属性来提示React来标识元素，那么React将使用此键来匹配两棵树之间的元素，并最大程度地减少不必要的变动。
广度优先搜索
React使用广度优先搜索算法遍历DOM树。在该算法中，节点从上到下以及从左到右遍历。 如果React找到任何被修改的元素，默认情况下，它将重新渲染该子树，而无需进一步检查树的深度。
在上面的DOM树示例中，尽管元素B和B11都被修改，但是一旦React发现元素B被修改，它将标记该树并且其下面的子树也被标记。
批量修改操作
我们需要记住，JavaScript是一个单线程模型，将针对DOM树发生的所有事件添加到调用堆栈中，并且事件循环执行添加的调用。关键是，无论在React事件处理程序中对组件调用setState()多少次，它们都将在事件结束时仅产生一次重新渲染。
总结
通过有效地利用上述算法，我们可以肯定地说，React使用虚拟DOM具有几乎完美的UI呈现，过去几年使用React的公司数量以及React框架的使用率的持续增长就是证明。