高中生打破React性能极限，将React性能提升70%！

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2023年06月21日 15:40 · 阅读数 10

React 是当今最受欢迎的 JavaScript 框架之一，它的创新就是引入了虚拟 DOM 技术，但很多现代框架已经不再采用这种方案。Svelte 的创建者 Rich Harris 曾将其称作纯粹的开销。

高中生打破React性能极限，将React性能提升70%！一位名为 Aidenybai 的高中生开发了一个名为 million.js 的轻量级（小于 4KB）虚拟 DOM 库，其可将 React 组件的性能提高多达 70%。

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那 million 是什么，又是如何让 React 的速度提高 70% 的呢？下面就来详细看看！

全文概览：

Million.js 基本概念
Million.js 使用步骤
Million.js 打包体积
Million.js 工作原理
Million.js 使用场景
总结

Million.js基本概念

Million.js 提供了一个极致优化的虚拟 DOM，可以与 React 兼容。使用 Million 创建 Web 应用程序就像使用 React 组件一样简单（它只是一个包装 React 组件的高阶组件），但加载和渲染速度更快。Million.js 使用经过微调和优化的虚拟 DOM 减少了 React 的开销，就像 React 组件以纯 JavaScript 的速度运行一样。

一个高中生就这么超越了Meta 的整个顶级工程师团队？带着怀疑看了看性能基准对比：

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数据不言自明，在第二张表中，内存消耗的差异更加显著，它清楚的显示了 Million 如何在内方面得到更好的优化。

那为什么 million.js 会如此之快呢？

React 默认的虚拟 DOM 是实际 DOM 的一种内存抽象。组件被存储在一个树形结构中，当状态发生变化时，React 会创建一个新的虚拟 DOM。接下来，将新的虚拟 DOM 树与旧的虚拟 DOM 树进行比较，找出两者之间的差异。最后，使用这些差异更新实际 DOM 树。这就是所谓的协调过程。但是，创建全新的虚拟 DOM 代价很大。

Million 通过使用块虚拟 DOM，采用了更加精简的方式。将应用程序中的动态部分提取出来并进行跟踪，当状态发生变化时，只对变化的部分进行 diff 操作。相比默认的虚拟 DOM，不需要对整个树进行 diff。由于 Million 跟踪了动态部分的位置，因此可以精确地找到并更新它们，这种方法与 Svelte 很相似。

Million.js使用步骤

在使用 million 之前，首先需要创建一个 React 项目在，这里略过创建项目的过程。

或者也可以直接克隆官方提供的 React + Vite 项目模板（github.com/aidenybai/m…），打开项目根目录，依次执行 npm install 和 npm run dev 命令来启动项目，启动完成之后在浏览器输入 localhost:3000 就可以看到以下界面：

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可以通过以下命令来安装 million 库：

npm install million

使用方式很简单，在组件中引入 million，并在组件中使用：

import React, { useState } from 'react';
import { block } from 'million/react';
import './App.css';

function App() {
  const [count, setCount] = useState(0);
  return (
    <div className="App">
      <h1>Million + React</h1>
      <button onClick={() => setCount((count) => count + 1)}>
        count： {count}
      </button>
    </div>
  );
}

const AppBlock = block(App)

export default AppBlock

可以看到，组件从 million 中引入了 block()，并使用 block() 包裹 App 组件。Million.js 可以让我们创建块（block），块是一种特殊的高阶组件，可以像 React 组件一样使用，但具有更快的渲染速度。

块的一个用例是高效地渲染数据列表。下面在 React 中构建一个数据网格。可以在组件中分别定义 <Table />（用于展示数据列表）和 <Input />（用于输入展示列表的行数）组件，使用 useState() hook 存储要显示的行数。

import React, { useState } from 'react';
import './App.css';

function App() {
  const [rows, setRows] = useState(1);
 
  return (
    <div>
      <Input value={rows} setValue={setRows} />
      <Table>
        // ...
      </Table>
    </div>
  );
}

export default App;

假设我们通过一个名为 buildData(rows) 的函数获取任意数据数组：

const data = buildData(100);
// [{ adjective: '...', color: '...', noun: '...' }, ... x100]

现在可以使用 Array.map() 在表格中渲染数据：

import React, { useState } from 'react';
import './App.css';

function App() {
  const [rows, setRows] = useState(1);
  const data = buildData(rows);
 
  return (
    <div>
      <Input value={rows} setValue={setRows} />
      <Table>
        {data.map(({ adjective, color, noun }) => (
          <tr>
            <td>{adjective}</td>
            <td>{color}</td>
            <td>{noun}</td>
          </tr>
        ))}
      </Table>
    </div>
  );
}

export default App;

页面效果如下：

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它的性能表现非常好。从 0 到 100，几乎没有延迟，但一旦超过 500 左右，渲染时就会有明显的延迟。

这时引入 million 来看看：

import React, { useState } from 'react';
import { block } from 'million/react';
import './App.css';

function App() {
  const [rows, setRows] = useState(1);
  const data = buildData(rows);
 
  return (
    <div>
      <Input value={rows} setValue={setRows} />
      <Table>
        {data.map(({ adjective, color, noun }) => (
          <tr>
            <td>{adjective}</td>
            <td>{color}</td>
            <td>{noun}</td>
          </tr>
        ))}
      </Table>
    </div>
  );
}

const AppBlock = block(App)

export default AppBlock

此时，再添加超过 500 条数据时，页面渲染就会快很多。

除此之外，Million 还提供了其他实用工具，特别是用于高效地渲染列表。Million 并不推荐将传统的列表包装在block HOC 中进行渲染，而是推荐使用内置的 For 组件：

<For each={data}>
  ({ adjective, color, noun }) => (
    <tr>
      <td>{adjective}</td>
      <td>{color}</td>
      <td>{noun}</td>
    </tr>
  )
</For>

Million.js打包体积

页面的执行性能非常重要，其初始加载也非常重要，其中一个重要因素就是项目的打包体积。这里我们使用 Million 和不使用它构建了相同的应用。

使用纯 React 的打包体积：

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使用 Million 的打包体积：

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可以看到，gzip 捆绑包大小的差异小于 5 kB，这意味着对于多数 React 应用来说，Million 对项目的体积影响可以忽略不计。

Million.js工作原理

最后，我们来看看 million 的工作原理。

React 的虚拟 DOM

虚拟 DOM 的产生是为了解决频繁操作真实 DOM 带来的性能问题。它是真实 DOM 的轻量级、内存中的表示形式。当一个组件被渲染时，虚拟 DOM 会计算新状态和旧状态之间的差异（称为 diff 过程），并对真实 DOM 进行最小化的变化，使它与更新后的虚拟 DOM 同步（这个过程称为协调）。下面来看一个例子，假设有一个 React 组件 <Numbers />：

function Numbers() {
  return (
    <foo>
      <bar>
        <baz />
      </bar>
      <boo />
    </foo>
  );
}

当 React 渲染此组件时，它将经过检查更改的 diff 和更新 DOM 的协调过程。这个过程看起来像这样：

我们得到了两个虚拟 DOM：current（当前的），代表当前 UI 的样子，和 new（新的），代表想要看到的样子。

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比较第一个节点，发现没有差异，继续比较下一个。

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比较第二个节点，发现有一个差异，在 DOM 中进行更新。

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比较第三个节点，发现它在新的虚拟 DOM 中已经不存在了，在 DOM 中将其删除。

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比较第四个节点，发现它在新的虚拟 DOM 中已经不存在了，在 DOM 中将其删除。

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比较第五个节点，发现有差异，在 DOM 中进行更新并完成了整个过程。

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diff 过程取决于树的大小，最终导致虚拟 DOM 的性能瓶颈。组件的节点越多，diff 所需要的时间就越长。

随着像 Svelte 这样的新框架的出现，由于性能开销的问题，甚至不再使用虚拟 DOM。相反，Svelte 使用一种称为 "脏检查" 的技术来确定哪些内容已经发生了改变。类似 SolidJS 这样的精细响应式框架更进一步，精确定位于 DOM 中哪些部分发生了变化，并仅更新这部分内容。

Million 的虚拟 DOM

2022 年，Blockdom 发布了。基于不同的思路，Blockdom 引入了“块虚拟DOM”的概念。块虚拟 DOM 采用不同的 diff 方法，可以分为两部分：

静态分析：对虚拟 DOM 进行分析，将树的动态部分提取到“Edit Map”中，即虚拟DOM的动态部分到状态的“Edit”（Map）列表中。
脏检查：对比状态（而不是虚拟 DOM 树）以确定发生了什么变化。如果状态发生了变化，通过 Edit Map 直接更新DOM。

简而言之，就是对比数据而不是 DOM，因为数据的大小通常比 DOM 的大小小得多。而且对比数据值可能比对比完整的 DOM 节点更简单。

由于 Million.js 采用了与 Blockdom 类似的方法，因此下面将使用 Million.js 的语法。

下面来看一个简单的计数器应用以及它如何使用 Million.js 处理：

import { useState } from 'react';
import { block } from 'million/react';
 
function Count() {
  const [count, setCount] = useState(0);
 
  const node1 = count + 1;
  const node2 = count + 2;
 
  return (
    <div>
      <ul>
        <li>{node1}</li>
        <li>{node2}</li>
      </ul>
      <button
        onClick={() => {
          setCount(count + 1);
        }}
      >
        Increment Count
      </button>
    </div>
  );
}
const CountBlock = block(Count);

这个程序很简单，显示效果如下：

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（1）静态分析

静态分析可以在编译时或运行时的第一步完成，具体取决于是否使用了 Million.js 的实验性编译器。

此步骤负责将虚拟 DOM 的动态部分提取到“编辑映射”中。

这里没有使用 React 来渲染 JSX，而是使用 Million.js 来渲染它，它将占位符节点（用“？”表示）传递到虚拟DOM。这些节点将充当动态内容的占位符，并在静态分析过程中使用。

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现在开始静态分析，检查第一个节点是否有占位符，没有找到，继续下一步。

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在第二个节点中检查占位符，没有找到，继续下一步。

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检查第三个节点的占位符并找到“？”。将占位符添加到“Edit Map”，它将prop1关联到占位符节点。然后从块中删除占位符。

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检查第四个节点的占位符并找到“？”。将占位符添加到“Edit Map”，它将 prop2 关联到占位符节点。然后从块中删除占位符。

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检查第五个节点是否有占位符，没有找到，完成检测。

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（2）脏检查

创建 Edit Map 后，就可以开始脏检查了。这一步负责确定状态发生了什么变化，并相应地更新 DOM。

可以只区分 prop1 和 prop2，而不是按元素进行区分。由于两者都与在静态分析期间创建的“Edit Map”相关联，因此一旦确定差异，就可以直接更新 DOM。

高中生打破React性能极限，将React性能提升70%！

比较当前的 prop1 和新的 prop1 值，由于它们不同，因此更新了 DOM。

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比较当前的 prop2 和新的 prop2 值，由于它们不同，因此更新了 DOM。

高中生打破React性能极限，将React性能提升70%！可以看到，脏检查比 diff 步骤需要更少的计算。这是因为脏检查只关心状态，而不关心虚拟 DOM，因为每个虚拟节点可能需要许多级别的递归来确定它是否已经改变，状态只需要一个浅层相等检查。

Million.js使用场景

Million.js 具有相当高的性能，并且能够在 JavaScript 框架基准测试中胜过 React。 JavaScript 框架基准测试通过渲染一个包含行和列的大型表格来测试框架的性能。该基准测试旨在测试高度不切实际的性能测试（如添加/替换 1000 行），并不一定代表真实的应用。

那 Million.js 或块虚拟 DOM可以用在什么地方呢？

静态内容多，动态内容少

当有很多静态内容而动态内容很少时，最好使用块虚拟 DOM。块虚拟 DOM最大的优势就是不需要考虑虚拟 DOM 的静态部分，所以如果能跳过很多静态内容，速度会非常快。

例如，在这种情况下，块虚拟 DOM 将比常规虚拟 DOM 快得多：

// ✅
<div>
  <div>{dynamic}</div>
  很多静态内容...
</div>

如果有很多动态内容，可能看不出块虚拟 DOM 和常规虚拟 DOM 的区别：

// ❌
<div>
  <div>{dynamic}</div>
  <div>{dynamic}</div>
  <div>{dynamic}</div>
  <div>{dynamic}</div>
  <div>{dynamic}</div>
</div>

如果构建一个管理系统，或者一个包含大量静态内容的网站，块虚拟 DOM 可能非常适合。但是，如果构建一个网站，其中比较数据所需的计算量明显大于比较虚拟 DOM 所需的计算量，那么可能看不出太大差异。

例如，这个组件不适合块虚拟 DOM，因为要比较的数据值多于虚拟 DOM 节点：

// 5个要比较的数据值
function Component({ a, b, c, d, e }) {
  // 1个要比较的虚拟DOM节点
  return <div>{a + b + c + d + e}</div>;
}

“稳定”的 UI 树

块状虚拟 DOM 也适用于“稳定”的 UI 树，或者变化不大的 UI 树。这是因为 Edit Map 只创建一次，不需要在每次渲染时都重新创建。

例如，以下组件是块虚拟 DOM 的一个很好的使用场景：

function Component() {
  return <div>{dynamic}</div>;
}

但是这个组件可能比常规的虚拟 DOM 慢：

function Component() {
  return Math.random() > 0.5 ? <div>{dynamic}</div> : <p>sad</p>;
}

注意，“稳定”返回意味着不允许具有非列表类动态的组件（如同一组件中的条件返回）。

细粒度地使用

初学者犯的最大错误之一是到处使用块虚拟 DOM。这是个坏主意，因为块虚拟 DOM 并不总是比常规虚拟 DOM 快。

相反，应该识别块虚拟 DOM 更快的某些模式，并仅在这些情况下使用它。例如，可能对大表使用块虚拟 DOM，但对具有少量静态内容的小表单使用常规虚拟 DOM。

总结

块虚拟 DOM 为虚拟 DOM 概念提供了一个全新的视角，提供了一种管理更新和最小化开销的替代方法。尽管它具有潜力，但它并不是一种放之四海而皆准的解决方案，开发人员在决定是否采用这种方法之前应该评估应用的具体需求和性能要求。

对于很多应用来说，传统的虚拟 DOM 可能就足够了，可能不需要切换到块虚拟 DOM 或其他以性能为中心的框架。如果应用在大多数设备上运行流畅且没有性能问题，那么可能不值得花时间和精力过渡到不同的框架。在对技术堆栈进行任何重大更改之前，必须仔细权衡取舍并评估应用的要求。