晓喻新生

1. 原生 DOM 操作 vs. 通过框架封装操作。

这是一个性能 vs. 可维护性的取舍。框架的意义在于为你掩盖底层的 DOM 操作，让你用更声明式的方式来描述你的目的，从而让你的代码更容易维护。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。框架给你的保证是，你在不需要手动优化的情况下，我依然可以给你提供过得去的性能。

2. 对 React 的 Virtual DOM 的误解。

React 从来没有说过 “React 比原生操作 DOM 快”。React 的基本思维模式是每次有变动就整个重新渲染整个应用。如果没有 Virtual DOM，简单来想就是直接重置 innerHTML。很多人都没有意识到，在一个大型列表所有数据都变了的情况下，重置 innerHTML 其实是一个还算合理的操作... 真正的问题是在 “全部重新渲染” 的思维模式下，即使只有一行数据变了，它也需要重置整个 innerHTML，这时候显然就有大量的浪费。

我们可以比较一下 innerHTML vs. Virtual DOM 的重绘性能消耗：

innerHTML: render html string O(template size) + 重新创建所有 DOM 元素 O(DOM size)
Virtual DOM: render Virtual DOM + diff O(template size) + 必要的 DOM 更新 O(DOM change)

Virtual DOM render + 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。可以看到，innerHTML 的总计算量不管是 js 计算还是 DOM 操作都是和整个界面的大小相关，但 Virtual DOM 的计算量里面，只有 js 计算和界面大小相关，DOM 操作是和数据的变动量相关的。前面说了，和 DOM 操作比起来，js 计算是极其便宜的。这才是为什么要有 Virtual DOM：它保证了 1）不管你的数据变化多少，每次重绘的性能都可以接受；2) 你依然可以用类似 innerHTML 的思路去写你的应用。

3. MVVM vs. Virtual DOM

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(watcher count) 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：scope digest O(watcher count) + 必要 DOM 更新 O(DOM change)
依赖收集：重新收集依赖 O(data change) + 必要 DOM 更新 O(DOM change)

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 Virtual DOM 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 track by uid 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 track by $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 track by $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 track by $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）

顺道说一句，React 渲染列表的时候也需要提供 key 这个特殊 prop，本质上和 track-by 是一回事。

4. 性能比较也要看场合

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。Virtual DOM、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。Virtual DOM 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 immutable data。

初始渲染：Virtual DOM > 脏检查 >= 依赖收集
小量数据更新：依赖收集 >> Virtual DOM + 优化 > 脏检查（无法优化） > Virtual DOM 无优化
大量数据更新：脏检查 + 优化 >= 依赖收集 + 优化 > Virtual DOM（无法/无需优化）>> MVVM 无优化

不要天真地以为 Virtual DOM 就是快，diff 不是免费的，batching 么 MVVM 也能做，而且最终 patch 的时候还不是要用原生 API。在我看来 Virtual DOM 真正的价值从来都不是性能，而是它 1) 为函数式的 UI 编程方式打开了大门；2) 可以渲染到 DOM 以外的 backend，比如 ReactNative。

5. 总结

以上这些比较，更多的是对于框架开发研究者提供一些参考。主流的框架 + 合理的优化，足以应对绝大部分应用的性能需求。如果是对性能有极致需求的特殊情况，其实应该牺牲一些可维护性采取手动优化：比如 Atom 编辑器在文件渲染的实现上放弃了 React 而采用了自己实现的 tile-based rendering；又比如在移动端需要 DOM-pooling 的虚拟滚动，不需要考虑顺序变化，可以绕过框架的内置实现自己搞一个。

我最近搞虚拟DOM，就说说avalon 是怎么更新数据的吧，react的实现方式也差不多

<!DOCTYPE html>
<html>
    <head>
        <meta charset="UTF-8">
        <script src="avalon.js"></script>
        <script>
            var vm = avalon.define({
                $id: 'test',
                array: ["a", "b", "c", "d"],
                change: function () {
                    vm.array = ["x", "c", "a", "b", "f", "k"]
                }
            })

        </script>
    </head>
    <body ms-controller="test">
        <button type="button" ms-click="change">change</button>
        <ul>
            <li ms-repeat="array">{{el}}</li>
        </ul>
    </body>
</html>

注意到列表多了许多注释节点吧，这叫做路标系统，用于确定数组元素的作用域范围，方便移动它们。大家如果会angular，使用ng-repeat也会有这样的注释元素。但这些不是重点。

为了让大家明白虚拟DOM为什么这么高效的原因，我们直接在chrome控制台下对这些LI元素做一些修改，全部加上title属性。它们能方便告诉我们，一会儿点击了change按钮，重新渲染列表，这些LI元素是新建的，还是沿用的旧的。

当我们点击change按钮后

我们可以发现，能重复利用的节点被重复利用，它是优先考虑移动节点，这时它不用一一改动LI元素里面的所有要改动的地方;对于新添加的元素，它会利用上次被删除的元素对应的节点，然后改变其属性值 ;当没有可利用的节点，框架才会将虚拟节点转换真实节点。在某些MVVM框架，需要用户显式写“track by $index”, react则要求用key，avalon是内部使用hash算法搞定。

这只是diff算法的冰山一角。

其实，如果没有循环绑定（ms-repeat, ng-repeat, v-for），MVVM是不存在性能问题。

循环绑定会破坏原来的页面结构，引起页面重新布局。

传统的字符串模板，对付它们只会innerHTML，这导致每次都会生成大量的节点，选区，光标位置，事件及挂在它上面的第三方组件都要重新处理。

而一些弱的MVVM框架，它们的算法就差一点，无法尽量利用已有节点。

avalon与react的做法是使用了虚拟DOM做缓冲层，每次数据变动，都生成对应区域的虚拟DOM树，然后两个虚拟DOM做合并操作（diff），得到更新的操作集(patch)。

avalon目前没有考虑支持多种渲染形态（只有DOM，不存在canvas, webgl, native等渲染介质），那么可以偷懒，对不存在绑定的元素及其孩子，不再转换为虚拟DOM，这样减少diff的节点。

创建一个DOM的消耗是非常惊人，目前，在浏览器中存在四种形态的对象

超轻量 Object.create(nulll)
轻量一般的对象 {}
重量带有访问器属性的对象, avalon或vue的VM对象
超重量各种节点或window对象

然后频繁访问或创建 3，4种形态的对象是很不明智的。但VM对象能为编程带来极好的用户体验，因此这个代价是可以接受的。

在过去的MVVM框架中，绑定属性的操作主体是元素节点（它们一般放在观察者模式的订阅数组中），有了虚拟DOM，我们就直接操作虚拟DOM，这样它们移出或插入虚拟DOM树，是不耗费什么性能，更不会结合CSS样式表产生reflow,rerender 什么破事。因此原真实DOM拥有了绑定属性(ms-, ng-)与路标系统 ，以后我们将虚拟DOM树的变更同步到真实DOM树时是非常方便的。

而react是怎么追踪到其更变更的节点呢？它有data-reactid！只要确保对应关系，虚拟DOM怎么插入，移除，重排，react会在一个事务的尽头，才开始重新真实DOM，这样也能确保更新成功。

总而言之，有了虚拟DOM，我们是使用够轻量的对象代替超重对象作为直接操作主体，减少对超重对象的操作！虚拟DOM的结构是很轻量，最多不超过10个属性，并且其继承层级不超过2层。而DOM节点有70＋个属性，继承层级有6，7层（文本节点6层，元素节点7层）.访问一个属性，可能会追溯几重原型链

通过JS修改属性时触发DOM回调 · Issue #272 · RubyLouvre/avalon · GitHub

其二，能在虚拟DOM与真实DOM建立映射关系.avalon是使用绑定属性与路标系统，react使用data-reactid，但data-reactid是元素节点的自定义属性，对于文本节点，它没有办法，只好外包一个span，因此严重破坏旧有结构。即便插入了这么span，react性能还是很快。

第三，react与avalon的所有虚拟DOM对象是可回收循环利用。而节点循环利用是很危险，很易造成内存泄漏。

虚拟DOM不只是一个缓冲层，里面涉及大量算法，你可以使用hash或KMP，确保更新最少。或者在某级对象创建一个更新对象包，将重复变更的属性放在里面，这样aaa=bbb, aaa=ccc,aaa=ddd就自动合并成一个aaa=ddd。

为了追求性能，react强制单向流动，方便让状态叠加。但双向绑定也能叠加，只是会让VM内部数据多转几圈。