Vue的diff算法

时间:2022-05-21 云积分大前端团队人气:0

概述

diff算法，可以说是Vue的一个比较核心的内容，之前只会用Vue来进行一些开发，具体的核心的内容其实涉猎不多，最近正好看了下这方面的内容，简单聊下Vue2.0的diff算法的实现吧，具体从几个实现的函数来进行分析

虚拟Dom(virtual dom)

virtual DOM是将真实的DOM的数据抽取出来，以对象的形式模拟树形结构

比如以下是我们的真实DOM

<div>
   <p>1234</p>
   <div>
       <span>1111</span>
   </div>
</div>

根据真实DOM生成的虚拟DOM如下

 var Vnode = {
     tag: 'div',
     children: [
         {
             tag: 'p',
             text: '1234'
         },
         {
             tag: 'div',
             children:[
                 {
                     tag: 'span',
                     text: '1111'
                 }
             ]
         }
     ]
 }

原理

diff的原理就是当前的真实的dom生成一颗virtual DOM也就是虚拟DOM，当虚拟DOM的某个节点的数据发生改变会生成一个新的Vnode, 然后这个Vnode和旧的oldVnode对比，发现有不同，直接修改在真实DOM上

实现过程

diff算法的实现过程核心的就是patch，其中的patchVnode, sameVnode以及updateChildren方法值得我们去关注一下，下面依次说明

patch方法

patch的核心逻辑是比较两个Vnode节点，然后将差异更新到视图上，比对的方式是同级比较，而不是每个层级的循环遍历，如果比对之后得到差异，就将这些差异更新到视图上，比对方式示例图如下

sameVnode函数

sameVnode的作用是判断两个节点是否相同，判断相同的根据是key值，tag(标签)，isCommit(注释),是否input的type一致等等，这种方法有点瑕疵，面对v-for下的key值使用index的情况，可能也会判断是可复用节点。

建议别使用index来作为key值。

patchVnode函数

//传入几个参数， oldVnode代表旧节点， vnode代表新节点， readOnly代表是否是只读节点
function patchVnode (
    oldVnode,
    vnode,
    insertedVnodeQueue,
    ownerArray,
    index,
    removeOnly
  ) {
    if (oldVnode === vnode) {         //当旧节点和新节点一致时，无需比较，返回
      return
    }

    if (isDef(vnode.elm) && isDef(ownerArray)) {   
      // clone reused vnode
      vnode = ownerArray[index] = cloneVNode(vnode)
    }

    const elm = vnode.elm = oldVnode.elm

    if (isTrue(oldVnode.isAsyncPlaceholder)) {
      if (isDef(vnode.asyncFactory.resolved)) {
        hydrate(oldVnode.elm, vnode, insertedVnodeQueue)
      } else {
        vnode.isAsyncPlaceholder = true
      }
      return
    }

    //静态树的重用元素

//如果vnode是克隆的，我们才会这样做

//如果新节点没有被克隆，则表示呈现函数已经被克隆

//通过hot-reload-api重置，我们需要做一个适当的重新渲染。
    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
    if (isDef(data) && isDef(i = data.hook) && isDef(i = i.prepatch)) {
      i(oldVnode, vnode)
    }

    const oldCh = oldVnode.children
    const ch = vnode.children
    if (isDef(data) && isPatchable(vnode)) {
      for (i = 0; i < cbs.update.length; ++i) cbs.update[i](oldVnode, vnode)
      if (isDef(i = data.hook) && isDef(i = i.update)) i(oldVnode, vnode)
    }
    if (isUndef(vnode.text)) {
      if (isDef(oldCh) && isDef(ch)) {
        if (oldCh !== ch) updateChildren(elm, oldCh, ch, insertedVnodeQueue, removeOnly)
      } else if (isDef(ch)) {
        if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
          checkDuplicateKeys(ch)
        }
        if (isDef(oldVnode.text)) nodeOps.setTextContent(elm, '')
        addVnodes(elm, null, ch, 0, ch.length - 1, insertedVnodeQueue)
      } else if (isDef(oldCh)) {
        removeVnodes(oldCh, 0, oldCh.length - 1)
      } else if (isDef(oldVnode.text)) {
        nodeOps.setTextContent(elm, '')
      }
    } else if (oldVnode.text !== vnode.text) {
      nodeOps.setTextContent(elm, vnode.text)
    }
    if (isDef(data)) {
      if (isDef(i = data.hook) && isDef(i = i.postpatch)) i(oldVnode, vnode)
    }
  }

具体的实现逻辑是：

新旧节点一样的时候，不需要做改变，直接返回
如果新旧都是静态节点，并且具有相同的key，当vnode是克隆节点或是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
判断vnode是否是注释节点或者文本节点，从而做出以下处理
1. 当vnode是文本节点或者注释节点的时候，当vnode.text!== oldVnode.text的时候，只需要更新vnode的文本内容；
2. oldVnode和vndoe都有子节点，如果子节点不相同，就调用updateChildren方法，具体咋实现，下文有
3. 如果只有vnode有子节点，判断环境，如果不是生产环境，调用checkDuplicateKeys方法，判断key值是否重复。之后在oldVnode上添加当前的ch
4. 如果只有oldVnode上有子节点，那就调用方法删除当前的节点

updateChildren函数

updateChildren，顾名思义，就是更新子节点的方法，从以上的patchVnode的方法，可以看出，当新旧节点都有子节点的时候，会执行这个方法。下面我们来了解下它的实现逻辑，也会有一些大家可能有看到过类似的示例图，先看下代码

function updateChildren (parentElm, oldCh, newCh, insertedVnodeQueue, removeOnly) {
    let oldStartIdx = 0
    let newStartIdx = 0
    let oldEndIdx = oldCh.length - 1
    let oldStartVnode = oldCh[0]
    let oldEndVnode = oldCh[oldEndIdx]
    let newEndIdx = newCh.length - 1
    let newStartVnode = newCh[0]
    let newEndVnode = newCh[newEndIdx]
    let oldKeyToIdx, idxInOld, vnodeToMove, refElm

    // removeOnly is a special flag used only by <transition-group>
    // to ensure removed elements stay in correct relative positions
    // during leaving transitions
    const canMove = !removeOnly

    if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
      checkDuplicateKeys(newCh)
    }

    while (oldStartIdx <= oldEndIdx && newStartIdx <= newEndIdx) {
      if (isUndef(oldStartVnode)) {
        oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx] // Vnode has been moved left
      } else if (isUndef(oldEndVnode)) {
        oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx]
      } else if (sameVnode(oldStartVnode, newStartVnode)) {
        patchVnode(oldStartVnode, newStartVnode, insertedVnodeQueue, newCh, newStartIdx)
        oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx]
        newStartVnode = newCh[++newStartIdx]
      } else if (sameVnode(oldEndVnode, newEndVnode)) {
        patchVnode(oldEndVnode, newEndVnode, insertedVnodeQueue, newCh, newEndIdx)
        oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx]
        newEndVnode = newCh[--newEndIdx]
      } else if (sameVnode(oldStartVnode, newEndVnode)) { // Vnode moved right
        patchVnode(oldStartVnode, newEndVnode, insertedVnodeQueue, newCh, newEndIdx)
        canMove && nodeOps.insertBefore(parentElm, oldStartVnode.elm, nodeOps.nextSibling(oldEndVnode.elm))
        oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx]
        newEndVnode = newCh[--newEndIdx]
      } else if (sameVnode(oldEndVnode, newStartVnode)) { // Vnode moved left
        patchVnode(oldEndVnode, newStartVnode, insertedVnodeQueue, newCh, newStartIdx)
        canMove && nodeOps.insertBefore(parentElm, oldEndVnode.elm, oldStartVnode.elm)
        oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx]
        newStartVnode = newCh[++newStartIdx]
      } else {
        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 {
          vnodeToMove = oldCh[idxInOld]
          if (sameVnode(vnodeToMove, newStartVnode)) {
            patchVnode(vnodeToMove, newStartVnode, insertedVnodeQueue, newCh, newStartIdx)
            oldCh[idxInOld] = undefined
            canMove && nodeOps.insertBefore(parentElm, vnodeToMove.elm, oldStartVnode.elm)
          } else {
            // same key but different element. treat as new element
            createElm(newStartVnode, insertedVnodeQueue, parentElm, oldStartVnode.elm, false, newCh, newStartIdx)
          }
        }
        newStartVnode = newCh[++newStartIdx]
      }
    }
    if (oldStartIdx > oldEndIdx) {
      refElm = isUndef(newCh[newEndIdx + 1]) ? null : newCh[newEndIdx + 1].elm
      addVnodes(parentElm, refElm, newCh, newStartIdx, newEndIdx, insertedVnodeQueue)
    } else if (newStartIdx > newEndIdx) {
      removeVnodes(oldCh, oldStartIdx, oldEndIdx)
    }
  }

在这里我们先定义几个参数，oldStartIdx(旧节点首索引)，oldEndIdx(旧节点尾索引)，oldStartVnode(旧节点首元素)， oldEndVnode(旧节点尾元素)；同理，newStartIdx等四项即为新节点首索引等。

看下while循环里面的操作，也是核心内容

在判断是同一节点之后，节点也需要继续进行patchVnode方法

如果旧首元素和新首元素是相同节点，旧首索引和新首索引同时右移
如果旧尾元素和新尾元素是相同节点，旧尾索引和新尾索引同时左移
如果旧首元素点跟新尾元素是同一节点，根据方法上传过来的readonly判断，如果是false, 那就把旧首元素移到旧节点的尾索引的后一位，同时旧首索引右移，新尾索引左移
如果旧尾元素点跟新首元素是同一节点，根据方法上传过来的readonly判断，如果是false, 那就把旧尾元素移到旧节点的首索引前一位，同时旧尾索引左移，新首索引右移
如果以上都不符合
判断是否oldCh中有和newStartVnode的具有相同的key的Vnode，如果没有找到，说明是新的节点，创建一个新的节点，插入即可

如果找到了和newStartVnode具有相同的key的Vnode，命名为vnodeToMove，然后vnodeToMove和newStartVnode对比，如果相同，那就两者再去patchVnode, 如果removeOnly是false，则将找到的和newStartVnode具有相同的key的Vnode，叫vnodeToMove.elm, 移动到oldStartVnode.elm之前
如果key值相同，但是节点不相同，则创建一个新的节点

在经过了While循环之后，如果发现新节点数组或者旧节点数组里面还有剩余的节点，根据具体情况来进行删除或者新增的操作

当oldStartIdx > oldEndIdx的时候，表明，oldCh先遍历完成，那就说明还有新的节点多余，新增新的节点

当newStartIdx > newEndIdx的时候，说明新节点最先遍历完，旧节点还有剩余，于是删除剩余的节点

下面来看下示例图

原始节点（以oldVnode为旧节点， Vnode为新节点， diff为最后经过diff算法之后生成的节点数组）

循环第一次，这里我们发现旧尾元素跟新首元素一致，于是，旧尾元素D移动到旧首索引的前面，也就是在A的前面，同时，旧尾索引左移，新首索引右移

循环第二次，新首元素和旧首元素一致，这时候两元素位置不动，新旧首索引同时往右移动

循环第三次，发现旧元素里发现没有与当前元素相同的节点，于是新增，将F放在旧首元素之前，同理，第四次循环一致，两次循环之后生成的新的示例图

循环第五次，如同第二次循环

循环第六次，newStartIdx再次右移

7. 经过上次移动，newStartIdx > newEndIdx, 已经退出while循环，证明那就是newCh先遍历完成， oldCh还有多余的节点，多余的直接删除，于是最后的出来的节点

以上就是几个diff算法相关的函数，以及diff算法的实现过程

结语

diff算法是虚拟DOM的核心一部分，同层比较，通过新老节点的对比，将改动的地方更新到真实DOM上。

具体实现的方法是patch， patchVnode以及updateChildren

patch的核心是，如果新节点有，旧节点没有，新增；旧节点有，新节点没有，删除；如果都存在，判断是否是相同，相同则调用patchVnode进行下一步比较

patchVnode核心是：如果新旧节点不是注释或者文本节点，新节点有子节点，而旧节点没有子节点，则新增子节点；新节点没有子节点，而旧节点有子节点，则删除旧节点下的子节点；如果二者都有子节点，则调用updateChildren方法
updateChildren的核心则是，新旧节点对比，进行新增，删除或者更新。

这里只是初步的解释了Vue2.0版本的diff算法，其中的更加深层的原理以及Vue3.0的diff算法有没有什么改变还有待学习。

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