【Vuejs】1137- 详解 Vue Diff 算法，值得精读
前端自习课
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2021-11-10 09:32
一、虚拟DOM
什么是虚拟DOM？
虚拟DOM就是把真实DOM树的结构和信息抽象出来，以对象的形式模拟树形结构，如下：
真实DOM:
<div>
<p>Hello Worldp>
div>
对应的虚拟DOM就是：
let vnode = {
tag: 'div',
children:[ {tag:'p', text:'Hello World'}]
}
为什么需要虚拟DOM？
渲染真实DOM会有一定的开销，如果每次修改数据都进行真实DOM渲染，都会引起DOM树的重绘和重排，性能开销很大。那么有没有可能只修改一小部分数据而不渲染整个DOM呢？虚拟DOM和Diff算法可以实现。
怎么实现？
先根据真实DOM生成一颗虚拟DOM树 当某个DOM节点数据发生改变时，生成一个新的Vnode 新的Vnode和旧的oldVnode进行对比 通过patch函数一边比对一边给真实DOM打补丁或者创建Vnode、移除oldVnode等
有什么不一样？
真实DOM操作为一个属性一个属性去修改，开销较大。 虚拟DOM直接修改整个DOM节点再替换真实DOM
还有什么好处？
Vue的虚拟DOM数据更新机制是异步更新队列，并不是数据变更马上更新DOM，而是被推进一个数据更新异步队列统一更新。想要马上拿到DOM更新后DOM信息？有个API叫 Vue.nextTick
二、 Diff算法
传统Diff算法
遍历两棵树中的每一个节点，每两个节点之间都要做一次比较。
比如 a->e 、a->d 、a->b、a->c、a->a
遍历完成的时间复杂度达到了O(n^2) 对比完差异后还要计算最小转换方式，实现后复杂度来到了O(n^3)
Vue优化的Diff算法
Vue的diff算法只会比较同层级的元素，不进行跨层级比较
三、 Vue中的Diff算法实现
Vnode分类
EmptyVNode: 没有内容的注释节点 TextVNode: 文本节点 ElementVNode: 普通元素节点 ComponentVNode: 组件节点 CloneVNode: 克隆节点，可以是以上任意类型的节点，唯一的区别在于isCloned属性为true
Patch函数
patch函数接收以下参数：
oldVnode：旧的虚拟节点 Vnode：新的虚拟节点 hydrating：是否要和真实DOM混合 removeOnly：特殊的flag，用于 transition-group
处理流程大致分为以下步骤：
vnode不存在，oldVnode存在时，移除oldVnode vnode存在，oldVnode不存在时，创建vnode vnode和oldVnode都存在时 如果vnode和oldVnode是同一个节点（通过sameVnode函数对比 后续详解），通过patchVnode进行后续比对工作 如果vnode和oldVnode不是同一个节点，那么根据vnode创建新的元素并挂载至oldVnode父元素下。如果组件根节点被替换，遍历更新父节点element。然后移除旧节点。如果oldVnode是服务端渲染元素节点，需要用hydrate函数将虚拟dom和真是dom进行映射
源码如下，已写好注释便于阅读
return function patch(oldVnode, vnode, hydrating, removeOnly) {
// 如果vnode不存在，但是oldVnode存在，移除oldVnode
if (isUndef(vnode)) {
if (isDef(oldVnode)) invokeDestroyHook(oldVnode)
return
}
let isInitialPatch = false
const insertedVnodeQueue = []
// 如果oldVnode不存在，但是vnode存在时，创建vnode
if (isUndef(oldVnode)) {
isInitialPatch = true
createElm(vnode, insertedVnodeQueue)
} else {
// 剩余情况为vnode和oldVnode都存在
// 判断是否为真实DOM元素
const isRealElement = isDef(oldVnode.nodeType)
if (!isRealElement && sameVnode(oldVnode, vnode)) {
// 如果vnode和oldVnode是同一个（通过sameVnode函数进行比对 后续详解）
// 受用patchVnode函数进行后续比对工作 （函数后续详解）
patchVnode(oldVnode, vnode, insertedVnodeQueue, removeOnly)
} else {
// vnode和oldVnode不是同一个的情况
if (isRealElement) {
// 如果存在真实的节点，存在data-server-render属性
if (oldVnode.nodeType === 1 && oldVnode.hasAttribute(SSR_ATTR)) {
// 当旧的Vnode是服务端渲染元素，hydrating记为true
oldVnode.removeAttribute(SSR_ATTR)
hydrating = true
}
// 需要用hydrate函数将虚拟DOM和真实DOM进行映射
if (isTrue(hydrating)) {
// 需要合并到真实DOM上
if (hydrate(oldVnode, vnode, insertedVnodeQueue)) {
// 调用insert钩子
invokeInsertHook(vnode, insertedVnodeQueue, true)
return oldVnode
} else if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
warn(
'The client-side rendered virtual DOM tree is not matching ' +
'server-rendered content. This is likely caused by incorrect ' +
'HTML markup, for example nesting block-level elements inside ' +
', or missing
. Bailing hydration and performing ' +
'full client-side render.'
)
}
}
// 如果不是服务端渲染元素或者合并到真实DOM失败，则创建一个空的Vnode节点去替换它
oldVnode = emptyNodeAt(oldVnode)
}
// 获取oldVnode父节点
const oldElm = oldVnode.elm
const parentElm = nodeOps.parentNode(oldElm)
// 根据vnode创建一个真实DOM节点并挂载至oldVnode的父节点下
createElm(
vnode,
insertedVnodeQueue,
oldElm._leaveCb ? null : parentElm,
nodeOps.nextSibling(oldElm)
)
// 如果组件根节点被替换，遍历更新父节点Element
if (isDef(vnode.parent)) {
let ancestor = vnode.parent
const patchable = isPatchable(vnode)
while (ancestor) {
for (let i = 0; i < cbs.destroy.length; ++i) {
cbs.destroy[i](ancestor)
}
ancestor.elm = vnode.elm
if (patchable) {
for (let i = 0; i < cbs.create.length; ++i) {
cbs.create[i](emptyNode, ancestor)
}
// #6513
// invoke insert hooks that may have been merged by create hooks.
// e.g. for directives that uses the "inserted" hook.
const insert = ancestor.data.hook.insert
if (insert.merged) {
// start at index 1 to avoid re-invoking component mounted hook
for (let i = 1; i < insert.fns.length; i++) {
insert.fns[i]()
}
}
} else {
registerRef(ancestor)
}
ancestor = ancestor.parent
}
}
// 销毁旧节点
if (isDef(parentElm)) {
// 移除老节点
removeVnodes(parentElm, [oldVnode], 0, 0)
} else if (isDef(oldVnode.tag)) {
// 调用destroy钩子
invokeDestroyHook(oldVnode)
}
}
}
// 调用insert钩子并返回节点
invokeInsertHook(vnode, insertedVnodeQueue, isInitialPatch)
return vnode.elm
}
sameVnode函数
Vue怎么判断是不是同一个节点？流程如下：
判断Key值是否一样 tag的值是否一样 isComment，这个不用太关注。 数据一样 sameInputType()，专门对表单输入项进行判断的：input一样但是里面的type不一样算不同的inputType
从这里可以看出key对diff算法的辅助作用，可以快速定位是否为同一个元素，必须保证唯一性。
如果你用的是index作为key，每次打乱顺序key都会改变，导致这种判断失效，降低了Diff的效率。
因此，用好key也是Vue性能优化的一种方式。
源码如下：
function sameVnode(a, b) {
return (
a.key === b.key && (
(
a.tag === b.tag &&
a.isComment === b.isComment &&
isDef(a.data) === isDef(b.data) &&
sameInputType(a, b)
) || (
isTrue(a.isAsyncPlaceholder) &&
a.asyncFactory === b.asyncFactory &&
isUndef(b.asyncFactory.error)
)
)
)
}
patchVnode函数
前置条件vnode和oldVnode是同一个节点
执行流程：
如果oldVnode和vnode引用一致，可以认为没有变化，return 如果oldVnode的isAsyncPlaceholder属性为true，跳过检查异步组件，return 如果oldVnode跟vnode都是静态节点，且具有相同的key，同时vnode是克隆节点或者v-once指令控制的节点时，只需要把oldVnode.elm和oldVnode.child都复制到vnode上，也不用再有其他操作，return 如果vnode不是文本节或注释节点 如果vnode和oldVnode都有子节点并且两者子节点不一致时，就调用updateChildren更新子节点 如果只有vnode有自子节点，则调用addVnodes创建子节点 如果只有oldVnode有子节点，则调用removeVnodes把这些子节点都删除 如果vnode文本为undefined，则清空vnode.elm文本
如果vnode是文本节点但是和oldVnode文本内容不同，只需更新文本。
源代码如下，已写好注释便于阅读
function patchVnode(oldVnode, vnode, insertedVnodeQueue, removeOnly) {
// 如果新老节点引用一致，直接返回。
if (oldVnode === vnode) {
return
}
const elm = vnode.elm = oldVnode.elm
// 如果oldVnode的isAsyncPlaceholder属性为true，跳过检查异步组件
if (isTrue(oldVnode.isAsyncPlaceholder)) {
if (isDef(vnode.asyncFactory.resolved)) {
hydrate(oldVnode.elm, vnode, insertedVnodeQueue)
} else {
vnode.isAsyncPlaceholder = true
}
return
}
// 如果新旧都是静态节点，vnode的key也相同
// 新vnode是克隆所得或新vnode有 v-once属性
// 则进行赋值，然后返回。vnode的componentInstance 保持不变
if (isTrue(vnode.isStatic) &&
isTrue(oldVnode.isStatic) &&
vnode.key === oldVnode.key &&
(isTrue(vnode.isCloned) || isTrue(vnode.isOnce))
) {
vnode.componentInstance = oldVnode.componentInstance
return
}
let i
const data = vnode.data
// 执行data.hook.prepatch 钩子
if (isDef(data) && isDef(i = data.hook) && isDef(i = i.prepatch)) {
i(oldVnode, vnode)
}
// 获取子元素列表
const oldCh = oldVnode.children
const ch = vnode.children
if (isDef(data) && isPatchable(vnode)) {
// 遍历调用 cbs.update 钩子函数，更新oldVnode所有属性
// 包括attrs、class、domProps、events、style、ref、directives
for (i = 0; i < cbs.update.length; ++i) cbs.update[i](oldVnode, vnode)
// 执行data.hook.update 钩子
if (isDef(i = data.hook) && isDef(i = i.update)) i(oldVnode, vnode)
}
// Vnode 的 text选项为undefined
if (isUndef(vnode.text)) {
if (isDef(oldCh) && isDef(ch)) {
//新老节点的children不同，执行updateChildren方法
if (oldCh !== ch) updateChildren(elm, oldCh, ch, insertedVnodeQueue, removeOnly)
} else if (isDef(ch)) {
// oldVnode children不存在 执行 addVnodes方法
if (isDef(oldVnode.text)) nodeOps.setTextContent(elm, '')
addVnodes(elm, null, ch, 0, ch.length - 1, insertedVnodeQueue)
} else if (isDef(oldCh)) {
// vnode不存在执行removeVnodes方法
removeVnodes(elm, oldCh, 0, oldCh.length - 1)
} else if (isDef(oldVnode.text)) {
// 新旧节点都是undefined，且老节点存在text，清空文本。
nodeOps.setTextContent(elm, '')
}
} else if (oldVnode.text !== vnode.text) {
// 新老节点文本内容不同，更新文本
nodeOps.setTextContent(elm, vnode.text)
}
if (isDef(data)) {
// 执行data.hook.postpatch钩子，至此 patch完成
if (isDef(i = data.hook) && isDef(i = i.postpatch)) i(oldVnode, vnode)
}
}
updateChildren函数
重点！！！
前置条件：vnode和oldVnode的children不相等
整体的执行思路如下：
vnode头对比oldVnode头
vnode尾对比oldVnode尾
vnode头对比oldVnode尾
vnode尾对比oldVnode头
只要符合一种情况就进行patch，移动节点，移动下标等操作
都不对再在oldChild中找一个key和newStart相同的节点
如果是相同节点，进行patch 然后将这个节点插入到oldStart之前，newStart下标继续移动 如果不是相同节点，需要执行createElm创建新元素
找不到，新建一个。
找到，获取这个节点，判断它和newStartVnode是不是同一个节点
为什么会有头对尾、尾对头的操作？
可以快速检测出reverse操作，加快diff效率。
源码如下 已写好注释便于阅读：
function updateChildren(parentElm, oldCh, newCh, insertedVnodeQueue, removeOnly) {
// 定义变量
let oldStartIdx = 0 // 老节点Child头下标
let newStartIdx = 0 // 新节点Child头下标
let oldEndIdx = oldCh.length - 1 // 老节点Child尾下标
let oldStartVnode = oldCh[0] // 老节点Child头结点
let oldEndVnode = oldCh[oldEndIdx] // 老节点Child尾结点
let newEndIdx = newCh.length - 1 // 新节点Child尾下标
let newStartVnode = newCh[0] // 新节点Child头结点
let newEndVnode = newCh[newEndIdx] // 新节点Child尾结点
let oldKeyToIdx, idxInOld, vnodeToMove, refElm
// removeOnly is a special flag used only by
// to ensure removed elements stay in correct relative positions
// during leaving transitions
const canMove = !removeOnly
if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
checkDuplicateKeys(newCh)
}
// 定义循环
while (oldStartIdx <= oldEndIdx && newStartIdx <= newEndIdx) {
// 存在检测
if (isUndef(oldStartVnode)) {
oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx] // Vnode has been moved left
} else if (isUndef(oldEndVnode)) {
oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx]
// 如果老结点Child头和新节点Child头是同一个节点
} else if (sameVnode(oldStartVnode, newStartVnode)) {
// patch差异
patchVnode(oldStartVnode, newStartVnode, insertedVnodeQueue)
// patch完成 移动节点位置 继续比对下一个节点
oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx]
newStartVnode = newCh[++newStartIdx]
// 如果老结点Child尾和新节点Child尾是同一个节点
} else if (sameVnode(oldEndVnode, newEndVnode)) {
// patch差异
patchVnode(oldEndVnode, newEndVnode, insertedVnodeQueue)
// patch完成 移动节点位置 继续比对下一个节点
oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx]
newEndVnode = newCh[--newEndIdx]
// 如果老结点Child头和新节点Child尾是同一个节点
} else if (sameVnode(oldStartVnode, newEndVnode)) { // Vnode moved right
// patch差异
patchVnode(oldStartVnode, newEndVnode, insertedVnodeQueue)
// 把oldStart节点放到oldEnd节点后面
canMove && nodeOps.insertBefore(parentElm, oldStartVnode.elm, nodeOps.nextSibling(oldEndVnode.elm))
// patch完成 移动节点位置 继续比对下一个节点
oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx]
newEndVnode = newCh[--newEndIdx]
// 如果老结点Child尾和新节点Child头是同一个节点
} else if (sameVnode(oldEndVnode, newStartVnode)) { // Vnode moved left
// patch差异
patchVnode(oldEndVnode, newStartVnode, insertedVnodeQueue)
// 把oldEnd节点放到oldStart节点前面
canMove && nodeOps.insertBefore(parentElm, oldEndVnode.elm, oldStartVnode.elm)
// patch完成 移动节点位置 继续比对下一个节点
oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx]
newStartVnode = newCh[++newStartIdx]
} else {
// 如果没有相同的Key，执行createElm方法创建元素
if (isUndef(oldKeyToIdx)) oldKeyToIdx = createKeyToOldIdx(oldCh, oldStartIdx, oldEndIdx)
idxInOld = isDef(newStartVnode.key) ?
oldKeyToIdx[newStartVnode.key] :
findIdxInOld(newStartVnode, oldCh, oldStartIdx, oldEndIdx)
if (isUndef(idxInOld)) { // New element
createElm(newStartVnode, insertedVnodeQueue, parentElm, oldStartVnode.elm, false, newCh, newStartIdx)
} else {
// 有相同的Key，判断这两个节点是否为sameNode
vnodeToMove = oldCh[idxInOld]
if (sameVnode(vnodeToMove, newStartVnode)) {
// 如果是相同节点，进行patch 然后举将oldStart插入到oldStart之前，newStart下标继续移动
patchVnode(vnodeToMove, newStartVnode, insertedVnodeQueue)
oldCh[idxInOld] = undefined
canMove && nodeOps.insertBefore(parentElm, vnodeToMove.elm, oldStartVnode.elm)
} else {
// 如果不是相同节点，需要执行createElm创建新元素
createElm(newStartVnode, insertedVnodeQueue, parentElm, oldStartVnode.elm, false, newCh, newStartIdx)
}
}
newStartVnode = newCh[++newStartIdx]
}
}
// oldStartIdx > oldEndIdx说明oldChild先遍历完，使用addVnode方法添加newStartIdx指向的节点到newEndIdx的节点
if (oldStartIdx > oldEndIdx) {
refElm = isUndef(newCh[newEndIdx + 1]) ? null : newCh[newEndIdx + 1].elm
addVnodes(parentElm, refElm, newCh, newStartIdx, newEndIdx, insertedVnodeQueue)
} else if (newStartIdx > newEndIdx) {
// 如果newStartIdx > newEndIdx说明newChild先遍历完，remove掉oldChild未遍历完的节点
removeVnodes(parentElm, oldCh, oldStartIdx, oldEndIdx)
}
}
四、总结
正确使用key，可以快速执行sameVnode比对，加速Diff效率，可以作为性能优化的一个点。 DIff只做同级比较，使用sameVnode函数比对，文本节点直接替换文本内容。 子元素列表的Diff，进行头对头、尾对尾、头对尾等系列比较，直到遍历完两个元素的子元素列表。 或一个列表先遍历完了，直接addVnode / removeVnode。
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