Виртуальный DOM (Virtual DOM) — это ключевая часть архитектуры React, предназначенная для эффективного обновления пользовательского интерфейса. Вместо того чтобы сразу напрямую взаимодействовать с реальным DOM браузера (что является относительно медленной операцией), React сначала вносит изменения во внутреннюю лёгкую копию DOM — виртуальный DOM. Затем находит различия между текущим и предыдущим состоянием интерфейса, и лишь потом минимально обновляет реальный DOM.

Что такое Virtual DOM

Virtual DOM — это представление реального DOM в памяти JavaScript. Он является объектным деревом, в котором каждый узел соответствует элементу UI. При каждом ререндере компонента React создает новое виртуальное дерево (VDOM), сравнивает его с предыдущим, и определяет, какие части изменились. Это сравнение и обновление называется reconciliation (согласование).

Как работает Virtual DOM шаг за шагом

1. **Инициализация
   **

   • React создает дерево компонентов, каждый из которых возвращает JSX.

   • JSX трансформируется в виртуальное DOM-дерево (набор объектов, описывающих структуру UI).

2. **Изменение состояния или props
   **

   • Когда компонент получает новые props или изменяет своё состояние, React запускает повторный рендер компонента и его поддеревьев.

   • Создается новое виртуальное дерево, соответствующее новому состоянию.

3. **Reconciliation (согласование)
   **

   • React сравнивает новое виртуальное дерево со старым с помощью алгоритма дифференциации (diffing algorithm).

   • Он определяет минимальный набор изменений, необходимых для приведения реального DOM к новому виду.

4. **Обновление реального DOM
   **

   • React применяет только необходимые изменения к реальному DOM с помощью document.createElement, appendChild, removeChild, setAttribute и т. д.

   • Это делает работу UI быстрой и отзывчивой.

Что такое reconciliation (фаза согласования)

Reconciliation — это процесс сравнения нового виртуального дерева с предыдущим. Цель — определить наименьшее количество изменений для синхронизации UI.

React использует heuristic (эвристики), чтобы ускорить этот процесс:

1. **Разные типы элементов — удаление и замена
   **

   • Если типы элементов отличаются (<div> vs <span>, ComponentA vs ComponentB), React полностью удаляет старое поддерево и создает новое.

2. **Одинаковые типы — сравнение props и children
   **

   • Если элемент имеет тот же тип, React сравнивает их props и рекурсивно проходит по children.

3. **Ключи (key) в списках
   **

   • Когда используется список компонентов, React полагается на key для точной идентификации элементов. Без ключей React может делать лишние удаления/создания, ухудшая производительность.

Как работает алгоритм diff в React

Алгоритм отличается от классического "деревянного" сравнения, которое могло бы иметь O(n^3) сложность. React делает оптимизации:

1. **Одноуровневое сравнение
   **

   • React сравнивает только узлы на одном уровне. Он не делает глубокого анализа всего дерева.

2. **Использование ключей в списках
   **

   • Если ключи уникальны и стабильны, React может точно определить, какие элементы были добавлены, удалены или перемещены.

Пример без ключей:

{items.map(item => <Item value={item} />)}

Пример с ключами:

{items.map(item => <Item key={item.id} value={item} />)}

Пример: до и после Virtual DOM

Допустим, у вас есть компонент, который отображает список:

<ul>
<li>Apple</li>
<li>Banana</li>
</ul>

Пользователь добавляет "Orange":

<ul>
<li>Apple</li>
<li>Banana</li>
<li>Orange</li>
</ul>

Без Virtual DOM браузер может пересоздать весь <ul>. С VDOM React сравнит старое и новое дерево, увидит, что только один <li> добавлен, и создаст/вставит только его.

Что содержит узел Virtual DOM

Каждый узел VDOM — это простой JavaScript-объект, например:

{
type: 'div',
props: {
className: 'container',
children: \[...\]
}
}

Это упрощенное описание того, что будет в реальном DOM.

Связь с React Fiber

Начиная с React 16, виртуальный DOM реализован через React Fiber — переписанный механизм, который позволяет:

• Приоритезировать рендеры (например, для анимаций и ввода с клавиатуры)

• Делить работу на куски, прерываемые в нужный момент

• Поддерживать асинхронный рендеринг

React Fiber — это не просто реализация VDOM, а целая архитектура с возможностью паузы, отмены, продолжения и назначения приоритета рендерам.

Когда VDOM может работать неэффективно

1. **Неверное использование ключей
   **

   • Нераспределённые или нестабильные ключи могут привести к повторным монтированиям и потере состояния.

2. **Большие списки без оптимизации
   **

   • Если в списке сотни или тысячи элементов, то даже виртуальное сравнение может стать узким местом.

3. **Частые изменения, вызывающие глубокие диффы
   **

   • Например, перемещение элементов внутри больших деревьев может привести к множеству изменений.

Инструменты для анализа

React DevTools позволяют визуализировать дерево компонентов, отслеживать перерендеры, изменения состояния и props, а также анализировать эффективность компонентов (например, с помощью Profiler).

Virtual DOM и фаза reconciliation позволяют React эффективно обновлять UI, избегая полного перерисовывания интерфейса, как это было раньше в jQuery или других старых библиотеках. Это фундамент, на котором построена производительность и отзывчивость React-приложений.