Виртуальный DOM (Virtual DOM) — это концепция, используемая в библиотеках и фреймворках, таких как React, для оптимизации и ускорения работы с настоящим DOM (Document Object Model) браузера. Он представляет собой легковесную копию реального DOM, реализованную полностью в JavaScript, и используется для минимизации количества обращений к настоящему DOM, которые являются ресурсоёмкими и медленными.

Что такое DOM

Прежде чем понять Virtual DOM, нужно понять, что такое обычный DOM:

• DOM (Document Object Model) — это структура, которая представляет HTML-документ в виде дерева узлов. Каждый элемент (<div>, <p>, <input> и т.д.) — это узел, с которым браузер взаимодействует при отображении и изменении страницы.

• Операции над DOM (например, document.getElementById, element.innerText = '...') требуют обращения к браузеру и могут быть медленными, особенно при большом количестве изменений.

Проблема с реальным DOM

• Изменение DOM напрямую — дорогая операция.

• Если при каждом обновлении состояния компонента перерисовывать весь DOM, это приведёт к потере производительности.

• Пример: при изменении одного элемента на странице, если мы рендерим всё дерево заново, браузеру приходится перерасчитывать стили, рефлоу и репейнт — это ресурсоёмкие процессы.

Что такое виртуальный DOM

Virtual DOM — это абстрактное представление реального DOM в памяти. Он существует как JavaScript-объект, повторяющий структуру настоящего DOM.

React и подобные фреймворки используют Virtual DOM для эффективного обновления пользовательского интерфейса.

Когда изменяется состояние компонента:

1. React вызывает функцию render компонента, создавая новое дерево Virtual DOM.

2. Это новое дерево сравнивается с предыдущим (старым Virtual DOM).

3. React вычисляет разницу между ними (это называется диффинг).

4. React применяет минимальное количество необходимых изменений к реальному DOM, обновляя только те части, которые действительно изменились.

Как работает механизм diff

React использует алгоритм сравнения (reconciliation), чтобы определить, какие части дерева изменились.

Принцип работы:

• Если узлы на одном уровне имеют разные типы (<div> vs <span>), React полностью пересоздаёт поддерево.

• Если типы совпадают, React рекурсивно сравнивает их атрибуты и потомков.

• При изменении текста внутри элемента React обновляет только текст.

• Ключи (key) в списках помогают React эффективно отслеживать и повторно использовать элементы при ререндеринге.

Пример: без Virtual DOM

document.getElementById('count').innerText = count;

Если каждый раз вручную изменять DOM, легко ошибиться, особенно при большом количестве состояний и сложных компонентов.

Пример: с Virtual DOM (в React)

function Counter({ count }) {
return <h1 id="count">{count}</h1>;
}

При обновлении count:

• React вызывает render(), создаёт новое виртуальное дерево.

• Сравнивает его с предыдущей версией.

• Видит, что изменилось только значение текста в <h1>.

• Обновляет только этот текст в реальном DOM, не трогая другие элементы.

Преимущества Virtual DOM

1. Производительность
   Позволяет React избегать ненужных операций с DOM. Обновляется только изменившийся участок, а не всё дерево.

2. Абстракция
   Разработчик не взаимодействует с DOM напрямую, а описывает, что должно быть на экране. React сам решает, как это сделать эффективно.

3. Кроссбраузерность
   Virtual DOM — это JavaScript-структура. Её поведение одинаково во всех браузерах, что упрощает разработку.

4. Платформенность
   React Native использует тот же принцип Virtual DOM, но рендерит не HTML, а нативные компоненты для Android и iOS.

Почему Virtual DOM быстрее

Хотя может показаться, что создание копии дерева и сравнение двух деревьев требует больше работы, на практике это значительно эффективнее, потому что:

• Работа с обычными JavaScript-объектами в памяти намного быстрее, чем с реальным DOM.

• React делает батчинг обновлений: собирает несколько изменений в один цикл рендера.

• Используются оптимизированные алгоритмы сравнения, сокращающие лишние вычисления.

Когда Virtual DOM не нужен

Хотя Virtual DOM подходит для большинства случаев, бывают ситуации, когда его использование не даёт прироста производительности:

• При очень частом обновлении интерфейса (например, игры, графики) — лучше использовать canvas, WebGL или другие подходы.

• В небольших проектах с минимальными изменениями DOM — можно обойтись без React и Virtual DOM.

Альтернативы Virtual DOM

Некоторые современные фреймворки (например, Svelte, Solid.js) вообще не используют Virtual DOM. Они делают компиляцию шаблонов в нативные операции обновления DOM во время сборки, что позволяет достичь ещё большей производительности. Но это другой подход.

Что из себя представляет Virtual DOM под капотом

По сути, это дерево JavaScript-объектов. Пример:

const virtualNode = {
type: 'div',
props: { id: 'container' },
children: \[
{
type: 'h1',
props: { className: 'title' },
children: \['Привет, мир!'\]
}
\]
};

Каждый элемент в дереве описывает:

• тип элемента (div, span, input),

• свойства (атрибуты, обработчики событий),

• дочерние узлы (могут быть как элементы, так и строки — текстовые узлы).

Когда происходит обновление Virtual DOM

1. Когда вызывается setState() или useState() обновляет своё значение.

2. React вызывает render(), чтобы пересоздать Virtual DOM.

3. Выполняется сравнение деревьев (старого и нового).

4. Изменения отражаются в реальном DOM.

Это позволяет React эффективно реагировать на любые изменения в состоянии и интерфейсе, не замедляя работу страницы.