面试题：Angular、React、Vue性能优化的底层原理及实践差异

Question

深入探讨Angular、React、Vue在性能优化方面的底层原理，如虚拟DOM、变更检测等机制。并结合实际项目经验，说明在不同场景下，如何针对这三种框架进行有效的性能优化，阐述实践过程中的差异。

Answer 1

Angular

1. 变更检测机制
   • 原理：Angular 使用脏检查机制。它有一个变更检测树，每当应用中有事件触发（如用户交互、HTTP 请求完成等），变更检测器就会从根组件开始遍历整个树，检查组件的输入属性和绑定值是否发生变化。如果检测到变化，就会更新视图。
   • 性能优化实践：
     • OnPush策略：对于那些输入属性很少变化且没有依赖于外部事件（如 HTTP 响应）的组件，可以使用ChangeDetectionStrategy.OnPush。这样，只有当输入引用变化或组件内有事件触发时才会触发变更检测，减少不必要的检查。例如，在一个展示静态数据的列表组件中，数据一旦初始化就不再变化，就可以使用此策略。
     • 不可变数据：使用不可变数据结构，这样可以更高效地判断数据是否变化。例如，使用Immutable.js库，当数据变化时会生成新的对象引用，Angular 可以通过简单的引用比较来确定是否需要更新，而不需要深度比较。
2. 与虚拟 DOM 的关系：Angular 没有像 React 和 Vue 那样直接使用虚拟 DOM。它通过变更检测机制直接更新真实 DOM，不过在某些优化中也借鉴了类似虚拟 DOM 的思想，如在渲染过程中会批量处理 DOM 更新，减少对真实 DOM 的操作次数。

React

1. 虚拟 DOM 机制
   • 原理：React 使用虚拟 DOM 来提高性能。当组件状态或属性发生变化时，React 会创建一个新的虚拟 DOM 树，然后与之前的虚拟 DOM 树进行对比（使用 diff 算法）。通过对比找出最小的变更集，然后将这些变更应用到真实 DOM 上。
   • 性能优化实践：
     • shouldComponentUpdate 方法：在类组件中，可以通过重写shouldComponentUpdate方法来控制组件是否需要更新。在方法中可以根据新旧属性和状态进行逻辑判断，只有当需要更新时才返回true。例如，在一个展示用户信息的组件中，如果用户信息没有变化，就可以返回false阻止不必要的更新。
     • React.memo：对于函数组件，React.memo可以起到类似shouldComponentUpdate的作用。它会对组件的 props 进行浅比较，如果 props 没有变化，就不会重新渲染组件。例如，在一个接收固定配置参数的展示组件中，使用React.memo可以避免不必要的渲染。
2. 变更检测：React 的变更检测依赖于状态的变化，当状态或 props 改变时触发重新渲染，虚拟 DOM 机制则是在重新渲染过程中用于高效更新 DOM 的手段。

Vue

1. 虚拟 DOM 与变更检测
   • 原理：Vue 使用数据劫持结合发布 - 订阅者模式来实现变更检测。通过Object.defineProperty()或Proxy（Vue 3 开始支持）对数据进行劫持，当数据变化时，通知相关的订阅者（即视图）进行更新。同时，Vue 也使用虚拟 DOM 来高效更新真实 DOM。在数据更新时，Vue 会生成新的虚拟 DOM 树，与旧的进行对比（使用类似 React 的 diff 算法），找出变化并更新到真实 DOM。
   • 性能优化实践：
     • 计算属性缓存：对于一些依赖于其他数据且计算开销较大的属性，可以使用计算属性。Vue 会对计算属性进行缓存，只有当它依赖的数据发生变化时才会重新计算。例如，在一个电商购物车组件中，计算商品总价可以使用计算属性，只有当商品数量或单价变化时才重新计算总价。
     • v - show 与 v - if 的合理使用：v - if是真正的条件渲染，会根据条件创建或销毁 DOM 元素；v - show是通过 CSS 的display属性来控制元素的显示与隐藏。如果元素需要频繁切换显示状态，使用v - show性能更好，因为它不需要频繁创建和销毁 DOM。

不同场景下的性能优化差异

1. 频繁数据更新场景
   • Angular：使用OnPush策略和不可变数据结构可以有效减少变更检测次数，在频繁数据更新时性能较好。但由于其变更检测从根组件开始遍历，对于大型应用可能存在性能瓶颈。
   • React：通过shouldComponentUpdate或React.memo可以精细控制组件更新，结合虚拟 DOM 高效更新机制，在频繁数据更新场景下表现良好。不过如果shouldComponentUpdate逻辑复杂，可能会增加维护成本。
   • Vue：计算属性缓存和数据劫持的变更检测机制，使得在频繁数据更新时能够高效更新视图。合理使用v - show和v - if也有助于优化性能，相对来说在这种场景下开发和维护成本较低。
2. 大型应用场景
   • Angular：其模块化和依赖注入系统在大型应用中有优势，但变更检测机制在大型应用中可能会因为遍历整个树而导致性能问题，需要谨慎使用OnPush策略来优化。
   • React：通过组件化和虚拟 DOM 机制，在大型应用中可以实现高效的局部更新。但随着应用规模增大，组件之间的状态管理可能变得复杂，需要合理使用状态管理库（如 Redux）来优化。
   • Vue：在大型应用中，其渐进式框架的特点使得可以逐步引入插件和状态管理库（如 Vuex）。虚拟 DOM 和变更检测机制在大型应用中也能较好地工作，但可能在大型团队协作开发时，由于其灵活性，需要更多的规范和约定来保证代码质量和性能。