vue diff算法

前言

個人目標是寫一個很是詳細的關於diff的乾貨，因此本文有點長。也會用到大量的圖片以及代碼舉例，目的讓看這篇文章的朋友必定弄明白diff的邊邊角角。

先來了解幾個點...

1. 當數據發生變化時，vue是怎麼更新節點的？

要知道渲染真實DOM的開銷是很大的，好比有時候咱們修改了某個數據，若是直接渲染到真實dom上會引發整個dom樹的重繪和重排，有沒有可能咱們只更新咱們修改的那一小塊dom而不要更新整個dom呢？diff算法可以幫助咱們。

咱們先根據真實DOM生成一顆virtual DOM，當virtual DOM某個節點的數據改變後會生成一個新的Vnode，而後Vnode和oldVnode做對比，發現有不同的地方就直接修改在真實的DOM上，而後使oldVnode的值爲Vnode。

diff的過程就是調用名爲patch的函數，比較新舊節點，一邊比較一邊給真實的DOM打補丁。

2. virtual DOM和真實DOM的區別？

virtual DOM是將真實的DOM的數據抽取出來，以對象的形式模擬樹形結構。好比dom是這樣的：

<div>
    <p>123</p>
</div>

對應的virtual DOM（僞代碼）：

var Vnode = {
    tag: 'div',
    children: [
        { tag: 'p', text: '123' }
    ]
};

（舒適提示：VNode和oldVNode都是對象，必定要記住）

3. diff的比較方式？

在採起diff算法比較新舊節點的時候，比較只會在同層級進行, 不會跨層級比較。

<div>
    <p>123</p>
</div>

<div>
    <span>456</span>
</div>

上面的代碼會分別比較同一層的兩個div以及第二層的p和span，可是不會拿div和span做比較。在別處看到的一張很形象的圖：

 

diff流程圖

當數據發生改變時，set方法會讓調用Dep.notify通知全部訂閱者Watcher，訂閱者就會調用patch給真實的DOM打補丁，更新相應的視圖。

 

具體分析

patch

來看看patch是怎麼打補丁的（代碼只保留核心部分）

function patch (oldVnode, vnode) {
    // some code
    if (sameVnode(oldVnode, vnode)) {
        patchVnode(oldVnode, vnode)
    } else {
        const oEl = oldVnode.el // 當前oldVnode對應的真實元素節點
        let parentEle = api.parentNode(oEl)  // 父元素
        createEle(vnode)  // 根據Vnode生成新元素
        if (parentEle !== null) {
            api.insertBefore(parentEle, vnode.el, api.nextSibling(oEl)) // 將新元素添加進父元素
            api.removeChild(parentEle, oldVnode.el)  // 移除之前的舊元素節點
            oldVnode = null
        }
    }
    // some code 
    return vnode
}

patch函數接收兩個參數oldVnode和Vnode分別表明新的節點和以前的舊節點

• 判斷兩節點是否值得比較，值得比較則執行patchVnode

function sameVnode (a, b) {
  return (
    a.key === b.key &&  // key值
    a.tag === b.tag &&  // 標籤名
    a.isComment === b.isComment &&  // 是否爲註釋節點
    // 是否都定義了data，data包含一些具體信息，例如onclick , style
    isDef(a.data) === isDef(b.data) &&  
    sameInputType(a, b) // 當標籤是<input>的時候，type必須相同
  )
}

• 不值得比較則用Vnode替換oldVnode

若是兩個節點都是同樣的，那麼就深刻檢查他們的子節點。若是兩個節點不同那就說明Vnode徹底被改變了，就能夠直接替換oldVnode。

雖然這兩個節點不同可是他們的子節點同樣怎麼辦？別忘了，diff但是逐層比較的，若是第一層不同那麼就不會繼續深刻比較第二層了。（我在想這算是一個缺點嗎？相同子節點不能重複利用了...）

patchVnode

當咱們肯定兩個節點值得比較以後咱們會對兩個節點指定patchVnode方法。那麼這個方法作了什麼呢？

patchVnode (oldVnode, vnode) {
    const el = vnode.el = oldVnode.el
    let i, oldCh = oldVnode.children, ch = vnode.children
    if (oldVnode === vnode) return
    if (oldVnode.text !== null && vnode.text !== null && oldVnode.text !== vnode.text) {
        api.setTextContent(el, vnode.text)
    }else {
        updateEle(el, vnode, oldVnode)
        if (oldCh && ch && oldCh !== ch) {
            updateChildren(el, oldCh, ch)
        }else if (ch){
            createEle(vnode) //create el's children dom
        }else if (oldCh){
            api.removeChildren(el)
        }
    }
}

這個函數作了如下事情：

• 找到對應的真實dom，稱爲el
• 判斷Vnode和oldVnode是否指向同一個對象，若是是，那麼直接return
• 若是他們都有文本節點而且不相等，那麼將el的文本節點設置爲Vnode的文本節點。
• 若是oldVnode有子節點而Vnode沒有，則刪除el的子節點
• 若是oldVnode沒有子節點而Vnode有，則將Vnode的子節點真實化以後添加到el
• 若是二者都有子節點，則執行updateChildren函數比較子節點，這一步很重要

其餘幾個點都很好理解，咱們詳細來說一下updateChildren

updateChildren

代碼量很大，不方便一行一行的講解，因此下面結合一些示例圖來描述一下。

updateChildren (parentElm, oldCh, newCh) {
    let oldStartIdx = 0, 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
    let idxInOld
    let elmToMove
    let before
    while (oldStartIdx <= oldEndIdx && newStartIdx <= newEndIdx) {
        if (oldStartVnode == null) {   // 對於vnode.key的比較，會把oldVnode = null
            oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx] 
        }else if (oldEndVnode == null) {
            oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx]
        }else if (newStartVnode == null) {
            newStartVnode = newCh[++newStartIdx]
        }else if (newEndVnode == null) {
            newEndVnode = newCh[--newEndIdx]
        }else if (sameVnode(oldStartVnode, newStartVnode)) {
            patchVnode(oldStartVnode, newStartVnode)
            oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx]
            newStartVnode = newCh[++newStartIdx]
        }else if (sameVnode(oldEndVnode, newEndVnode)) {
            patchVnode(oldEndVnode, newEndVnode)
            oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx]
            newEndVnode = newCh[--newEndIdx]
        }else if (sameVnode(oldStartVnode, newEndVnode)) {
            patchVnode(oldStartVnode, newEndVnode)
            api.insertBefore(parentElm, oldStartVnode.el, api.nextSibling(oldEndVnode.el))
            oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx]
            newEndVnode = newCh[--newEndIdx]
        }else if (sameVnode(oldEndVnode, newStartVnode)) {
            patchVnode(oldEndVnode, newStartVnode)
            api.insertBefore(parentElm, oldEndVnode.el, oldStartVnode.el)
            oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx]
            newStartVnode = newCh[++newStartIdx]
        }else {
           // 使用key時的比較
            if (oldKeyToIdx === undefined) {
                oldKeyToIdx = createKeyToOldIdx(oldCh, oldStartIdx, oldEndIdx) // 有key生成index表
            }
            idxInOld = oldKeyToIdx[newStartVnode.key]
            if (!idxInOld) {
                api.insertBefore(parentElm, createEle(newStartVnode).el, oldStartVnode.el)
                newStartVnode = newCh[++newStartIdx]
            }
            else {
                elmToMove = oldCh[idxInOld]
                if (elmToMove.sel !== newStartVnode.sel) {
                    api.insertBefore(parentElm, createEle(newStartVnode).el, oldStartVnode.el)
                }else {
                    patchVnode(elmToMove, newStartVnode)
                    oldCh[idxInOld] = null
                    api.insertBefore(parentElm, elmToMove.el, oldStartVnode.el)
                }
                newStartVnode = newCh[++newStartIdx]
            }
        }
    }
    if (oldStartIdx > oldEndIdx) {
        before = newCh[newEndIdx + 1] == null ? null : newCh[newEndIdx + 1].el
        addVnodes(parentElm, before, newCh, newStartIdx, newEndIdx)
    }else if (newStartIdx > newEndIdx) {
        removeVnodes(parentElm, oldCh, oldStartIdx, oldEndIdx)
    }
}

先說一下這個函數作了什麼

• 將Vnode的子節點Vch和oldVnode的子節點oldCh提取出來
• oldCh和vCh各有兩個頭尾的變量StartIdx和EndIdx，它們的2個變量相互比較，一共有4種比較方式。若是4種比較都沒匹配，若是設置了key，就會用key進行比較，在比較的過程當中，變量會往中間靠，一旦StartIdx>EndIdx代表oldCh和vCh至少有一個已經遍歷完了，就會結束比較。

圖解updateChildren

終於來到了這一部分，上面的總結相信不少人也看得一臉懵逼，下面咱們好好說道說道。（這都是我本身畫的，求推薦好用的畫圖工具...）

 

粉紅色的部分爲oldCh和vCh

 

咱們將它們取出來並分別用s和e指針指向它們的頭child和尾child

 

如今分別對oldS、oldE、S、E兩兩作sameVnode比較，有四種比較方式，當其中兩個能匹配上那麼真實dom中的相應節點會移到Vnode相應的位置，這句話有點繞，打個比方

• 若是是oldS和E匹配上了，那麼真實dom中的第一個節點會移到最後
• 若是是oldE和S匹配上了，那麼真實dom中的最後一個節點會移到最前，匹配上的兩個指針向中間移動
• 若是四種匹配沒有一對是成功的，那麼遍歷oldChild，S挨個和他們匹配，匹配成功就在真實dom中將成功的節點移到最前面，若是依舊沒有成功的，那麼將S對應的節點插入到dom中對應的oldS位置，oldS和S指針向中間移動。

再配個圖

• 第一步

oldS = a, oldE = d；
S = a, E = b;

oldS和S匹配，則將dom中的a節點放到第一個，已是第一個了就無論了，此時dom的位置爲：a b d

• 第二步

oldS = b, oldE = d；
S = c, E = b;

oldS和E匹配，就將本來的b節點移動到最後，由於E是最後一個節點，他們位置要一致，這就是上面說的：當其中兩個能匹配上那麼真實dom中的相應節點會移到Vnode相應的位置，此時dom的位置爲：a d b

• 第三步

oldS = d, oldE = d；
S = c, E = d;

oldE和E匹配，位置不變此時dom的位置爲：a d b

• 第四步

oldS++;
oldE--;
oldS > oldE;

遍歷結束，說明oldCh先遍歷完。就將剩餘的vCh節點根據本身的的index插入到真實dom中去，此時dom位置爲：a c d b

一次模擬完成。

這個匹配過程的結束有兩個條件：

• oldS > oldE表示oldCh先遍歷完，那麼就將多餘的vCh根據index添加到dom中去（如上圖）
• S > E表示vCh先遍歷完，那麼就在真實dom中將區間爲[oldS, oldE]的多餘節點刪掉

 

 

下面再舉一個例子，能夠像上面那樣本身試着模擬一下

 

 

 

當這些節點sameVnode成功後就會緊接着執行patchVnode了，能夠看一下上面的代碼

if (sameVnode(oldStartVnode, newStartVnode)) {
    patchVnode(oldStartVnode, newStartVnode)
}

就這樣層層遞歸下去，直到將oldVnode和Vnode中的全部子節點比對完。也將dom的全部補丁都打好啦。那麼如今再回過去看updateChildren的代碼會不會容易不少呢？

總結

以上爲diff算法的所有過程，放上一張文章開始就發過的總結圖，能夠試試看着這張圖回憶一下diff的過程。

 

 

 

總結

• 儘可能不要跨層級的修改dom

• 設置key能夠最大化的利用節點

• 不要盲目相信diff的效率，在必要時能夠手工優化

vue 的 diff 算法效率其實通常，應該是變比較 vnode 一邊更新真實 dom 。