前端优化之超大数组更新：深入分析Vue/React/Svelte的更新渲染策略

在现代前端框架中，数组的渲染是一个重要的功能。不同的框架在处理数组的操作（如新增、删除和更新）时有不同的实现方式和优化手段。本文将对比 Vue、React 和 Svelte 在数组渲染方面的特点，并讨论其优缺点，特别是与直接操作 DOM 的差异，以及 Web Components 的实现方式和优势。

这几个方式分别使用了vdom，dom操作以及手动控制，先送出个结论：全量更新上框架、增量更新dom操作、减少每帧计算量

Vue 的数组渲染

在 Vue 中，数组的渲染通常使用 v-for 指令。Vue 依靠响应式系统来追踪数据的变化，并根据具体的变化（新增、删除或更新）重新渲染相关 DOM 节点。Vue 的响应式系统使开发变得简单且易维护，因为框架会自动管理数据的变化并更新 DOM。

示例代码：

const app = Vue.createApp({
   
  data() {
   
    return {
   
      items: [
        {
    id: 1, name: 'Item 1' },
        {
    id: 2, name: 'Item 2' },
      ]
    };
  },
  methods: {
   
    addItem() {
   
      this.items.push({
    id: this.items.length + 1, name: `Item ${
     this.items.length + 1}` });
    }
  }
});

app.component('item-list', {
   
  template: `
    <ul>
      <li v-for="(item, index) in items" :key="item.id">
        {
    { item.name }}
      </li>
    </ul>
    <button @click="addItem">Add Item</button>
  `,
  props: ['items'],
  methods: {
   
    addItem() {
   
      this.$emit('add-item');
    }
  }
});

app.mount('#app');

数组操作：

• 新增：使用 push 方法时，Vue 通过数据绑定系统自动侦测到数组变化并更新 DOM。
• 删除：使用 splice 或 pop，同样会触发响应式更新。
• 更新：可以直接修改数组项，Vue 也会追踪并自动更新视图。

组件更新流程：

graph TD
  A[数据变化] --> B[触发响应式追踪]
  B --> C[比较新旧数据]
  C --> D[生成新虚拟 DOM]
  D --> E[虚拟 DOM 对比]
  E --> F[更新实际 DOM]

优缺点：

• 优点：Vue 的响应式系统使得开发者可以简单地操作数组，框架会自动更新 DOM，减少了手动维护的复杂性，确保了数据与视图的同步。
• 缺点：对于大规模数据的频繁操作，Vue 可能会有性能瓶颈，因为它需要对数组的每个变化进行追踪，这可能导致不必要的开销，尤其是在大规模复杂项目中。

React 的数组渲染

React 通过 map() 方法来渲染数组，并依赖于组件的 state 来管理变化。React 需要手动管理数组的变化并调用 setState 来触发重新渲染。在 React 中，每次状态变化都会触发虚拟 DOM 的更新，并通过 diffing 算法来找出变化的部分，最终更新实际 DOM。

示例代码：

import React, {
    useState } from 'react';

function ItemList() {
   
  const [items, setItems] = useState([
    {
    id: 1, name: 'Item 1' },
    {
    id: 2, name: 'Item 2' }
  ]);

  const addItem = () => {
   
    setItems([...items, {
    id: items.length + 1, name: `Item ${
     items.length + 1}` }]);
  };

  return (
    <div>
      <ul>
        {
   items.map(item => (
          <li key={
   item.id}>{
   item.name}</li>
        ))}
      </ul>
      <button onClick={
   addItem}>Add Item</button>
    </div>
  );
}

export default ItemList;

数组操作：

• 新增：使用 setItems([...items, newItem]) 更新 state，React 根据 diffing 算法对比新旧虚拟 DOM，找出变化并更新实际 DOM。
• 删除：通过过滤数组并调用 setState，触发重新渲染。
• 更新：直接修改数组项不会更新视图，必须使用 setState 来触发重新渲染。

组件更新流程：

graph TD
  A[调用 setState] --> B[生成新状态]
  B --> C[创建新虚拟 DOM]
  C --> D[虚拟 DOM 对比]
  D --> E[更新实际 DOM]

优缺点：

• 优点：React 的 diffing 算法可以有效减少 DOM 的直接操作，确保最小化更新，提升性能，避免了手动操作 DOM 所带来的复杂性。
• 缺点：需要使用不可变数据来更新 state，开发者必须显式地管理数组状态，相对而言代码可能更加繁琐，特别是对于大型数组的频繁操作，代码可读性和维护性会受到影响。

Svelte 的数组渲染

Svelte 通过编译时的优化来追踪状态变化，在数组操作方面更加直观和高效。Svelte 不需要手动调用类似 setState 的方法，变量的赋值变化即可触发视图更新。Svelte 的设计理念是编译时而非运行时更新，这使得它在性能上更加优越。

示例代码：

<script>
  let items = [
    {
    id: 1, name: 'Item 1' },
    {
    id: 2, name: 'Item 2' }
  ];

  function addItem() {
   
    items = [...items, {
    id: items.length + 1, name: `Item ${
     items.length + 1}` }];
  }
</script>

<ul>
  {
   #each items as item (item.id)}
    <li>{
   item.name}</li>
  {
   /each}
</ul>

<button on:click={
   addItem}>Add Item</button>

数组操作：

• 新增：直接修改数组即可，Svelte 会自动追踪赋值操作并更新 DOM。
• 删除：通过重新赋值给数组，Svelte 会自动处理重新渲染。
• 更新：直接修改数组项也会触发更新，无需额外的方法调用。

组件更新流程：

graph TD
  A[数据变化] --> B[编译生成新代码]
  B --> C[更新实际 DOM]

优缺点：

• 优点：Svelte 的编译时优化使得它在数组操作上显得非常轻量且高效。开发者不需要担心如何触发渲染，代码更加直观。编译时的响应式机制也大大减少了运行时的开销。
• 缺点：Svelte 的响应式机制依赖于编译时，虽然性能极好，但对于复杂状态管理可能需要更多的考虑，对于动态性较强的应用可能存在一定的局限性。

与手动 DOM 操作的对比

手动操作 DOM 时，开发者需要显式地操作节点，例如使用 document.createElement、appendChild 或 removeChild。这不仅代码量大，且易出错，尤其是在处理复杂的数组变化时，维护节点状态可能导致非常混乱的代码。现代框架通过抽象这些底层的操作，使开发者能够更加专注于业务逻辑，而不是 DOM 的管理。

优缺点对比：

• Vue/React/Svelte 优点：

  • 自动化状态跟踪与渲染，极大减少了手动 DOM 操作的复杂度。
  • 高效的更新机制（如 React 的 diffing 算法和 Svelte 的编译时优化）可以确保性能，避免了不必要的 DOM 重绘。
  • 提高代码可读性和可维护性，尤其是在大型项目中，减少了开发和维护中的出错几率。

• 手动 DOM 操作的缺点：

  • 容易产生不一致性，手动管理节点的增删改需要开发者自己追踪变化，容易遗漏，导致数据与视图不一致。
  • 难以维护，特别是当数据复杂时，手动更新 DOM 需要大量的代码，代码复杂度随着应用规模的增长而增加。
  • 无法享受现代框架的优化，性能较差，手动管理大量 DOM 节点操作会导致性能瓶颈。

DOM 操作与 Web Component

Web Components 是一种基于浏览器原生 API 的技术，可以创建自定义、可重用的 HTML 元素。通过使用 Shadow DOM、HTML Templates 和自定义元素，Web Components 可以实现封装和模块化开发。与现代框架相比，Web Components 提供了一种更加原生的方法来实现组件化开发，适合用于跨框架的组件共享和通用组件的封装。

示例代码：

<template id="item-list">
  <ul></ul>
  <button>Add Item</button>
</template>

<script>
  class ItemList extends HTMLElement {
   
    constructor() {
   
      super();
      const template = document.getElementById('item-list').content;
      this.attachShadow({
    mode: 'open' }).appendChild(template.cloneNode(true));
      this.items = [
        {
    id: 1, name: 'Item 1' },
        {
    id: 2, name: 'Item 2' }
      ];
      this.render();
      this.shadowRoot.querySelector('button').addEventListener('click', () => this.addItem());
    }

    render() {
   
      const ul = this.shadowRoot.querySelector('ul');
      ul.innerHTML = '';
      this.items.forEach(item => {
   
        const li = document.createElement('li');
        li.textContent = item.name;
        ul.appendChild(li);
      });
    }

    addItem() {
   
      this.items.push({
    id: this.items.length + 1, name: `Item ${
     this.items.length + 1}` });
      this.render();
    }
  }

  customElements.define('item-list', ItemList);
</script>

<item-list></item-list>

数组操作：

• 新增：通过 addItem() 方法新增数组项，并调用 render() 方法更新 DOM。
• 删除：可以手动从数组中删除项，并调用 render() 方法更新 DOM，确保数据和视图保持同步。
• 更新：修改数组项后需显式调用 render() 方法重新渲染，保持数据与视图一致。

组件更新流程：

graph TD
  A[事件触发] --> B[修改数据]
  B --> C[调用 render 方法]
  C --> D[更新实际 DOM]

优缺点：

• 优点：

  • 原生支持，Web Components 是浏览器提供的标准，无需依赖第三方框架，具有广泛的兼容性。
  • 强封装性，通过 Shadow DOM 隔离样式和功能，避免与页面其他部分的冲突，确保组件的独立性。
  • 可重用性，适合创建跨项目的可复用 UI 组件，尤其是适用于需要跨多个框架使用的场景。

• 缺点：

  • 开发复杂度较高，需要手动管理状态和 DOM 更新，与现代框架相比缺乏自动化的状态跟踪和高效的渲染机制。
  • 缺少像 Vue、React、Svelte 这样的高级状态管理和优化机制，开发者需要自己处理复杂的逻辑。
  • 对于复杂交互和大型应用，手动管理状态和 DOM 更新可能不如现代前端框架高效，代码的可读性和维护性也会降低。

数组更新的优化策略

在处理数组更新时，使用适当的优化策略可以显著提高性能，特别是对于大型数组和频繁的更新操作。以下是几种常见的优化策略：

1. Key 的使用

在 Vue 和 React 中，为数组中的每个项分配唯一的 key 可以帮助框架识别哪些项发生了变化。合理使用 key 可以减少不必要的 DOM 更新。

2. 分片渲染（Chunk Rendering）

对于大型列表，使用分片渲染（将大列表拆分为多个小片段并逐步渲染）可以减少一次性渲染的开销，提升页面响应速度。这种方式适用于需要显示大量数据的场景。

3. 虚拟滚动（Virtual Scrolling）

虚拟滚动是一种仅渲染可视区域的数据项的方法，可以极大地减少 DOM 中同时存在的节点数量，从而提升性能。适用于需要渲染大量数据项的长列表。

4. 不可变数据结构

在 React 中，使用不可变数据结构可以确保状态更新时产生新的引用，从而帮助框架快速检测变化并触发重新渲染。这也是 React 中推荐的最佳实践。

5. 使用节流和防抖

对于频繁的数组操作，可以使用节流（throttle）或防抖（debounce）技术来减少函数的调用次数，避免过于频繁地触发重新渲染，提升性能。

6. 批量更新

在某些场景下，可以将多个数组操作合并为一次批量更新。例如，在 React 中，可以利用批处理（batching）机制将多个 setState 调用合并为一次 DOM 更新，从而减少不必要的重复渲染。

7. 优化 diff 算法

对于框架内部的优化，可以通过调整 diff 算法的策略，例如在 Vue 中使用 v-once 指令避免不变数据的重复比较，或者在 React 中通过 shouldComponentUpdate 方法控制组件的重新渲染。

数组更新优化对比表

总结

Vue、React 和 Svelte 各有优势：Vue 的响应式系统简化开发，React 利用虚拟 DOM 提供高效更新，Svelte 通过编译时优化提升性能，Web Components 则提供原生封装与复用。选择框架取决于项目复杂度和性能需求。

对于简单项目，Web Components 提供高可复用性；而在大型应用中，Vue、React 和 Svelte 的状态管理和优化策略更适合提升开发效率。

最近有点心乱，打算离职专门做开放项目，偶尔断更 - -！