详解vue的diff算法

时间  2019-11-06
标签 详解 vue diff 算法 繁體版
原文   原文链接

前言

目标是写一个很是详细的关于diff的干货，因此本文有点长。也会用到大量的图片以及代码举例，一块儿来get吧。html

先来了解几个点...vue

1. 当数据发生变化时，vue是怎么更新节点的？

要知道渲染真实DOM的开销是很大的，好比有时候咱们修改了某个数据，若是直接渲染到真实dom上会引发整个dom树的重绘和重排，有没有可能咱们只更新咱们修改的那一小块dom而不要更新整个dom呢？diff算法可以帮助咱们。node

咱们先根据真实DOM生成一颗virtual DOM，当virtual DOM某个节点的数据改变后会生成一个新的Vnode，而后Vnode和oldVnode做对比，发现有不同的地方就直接修改在真实的DOM上，而后使oldVnode的值为Vnode。git

diff的过程就是调用名为patch的函数，比较新旧节点，一边比较一边给真实的DOM打补丁。github

2. virtual DOM和真实DOM的区别？

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。好比dom是这样的：算法

<div>
    <p>123</p>
</div>
复制代码

对应的virtual DOM（伪代码）：api

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

（舒适提示：VNode和oldVNode都是对象，必定要记住）bash

3. diff的比较方式？

在采起diff算法比较新旧节点的时候，比较只会在同层级进行, 不会跨层级比较。dom

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

<div>
    <span>456</span>
</div>
复制代码

上面的代码会分别比较同一层的两个div以及第二层的p和span，可是不会拿div和span做比较。在别处看到的一张很形象的图： 函数

diff流程图

当数据发生改变时，set方法会让调用Dep.notify通知全部订阅者Watcher，订阅者就会调用patch给真实的DOM打补丁，更新相应的视图。

具体分析

patch

来看看patch是怎么打补丁的（代码只保留核心部分）

function patch (oldVnode, vnode) {
    // some code
    if (sameVnode(oldVnode, vnode)) {
    	patchVnode(oldVnode, vnode)
    } else {
    	const oEl = oldVnode.el // 当前oldVnode对应的真实元素节点
    	let parentEle = api.parentNode(oEl)  // 父元素
    	createEle(vnode)  // 根据Vnode生成新元素
    	if (parentEle !== null) {
            api.insertBefore(parentEle, vnode.el, api.nextSibling(oEl)) // 将新元素添加进父元素
            api.removeChild(parentEle, oldVnode.el)  // 移除之前的旧元素节点
            oldVnode = null
    	}
    }
    // some code 
    return vnode
}
复制代码

patch函数接收两个参数oldVnode和Vnode分别表明新的节点和以前的旧节点

  • 判断两节点是否值得比较，值得比较则执行patchVnode
function sameVnode (a, b) {
  return (
    a.key === b.key &&  // key值
    a.tag === b.tag &&  // 标签名
    a.isComment === b.isComment &&  // 是否为注释节点
    // 是否都定义了data，data包含一些具体信息，例如onclick , style
    isDef(a.data) === isDef(b.data) &&  
    sameInputType(a, b) // 当标签是<input>的时候，type必须相同
  )
}
复制代码
  • 不值得比较则用Vnode替换oldVnode

若是两个节点都是同样的，那么就深刻检查他们的子节点。若是两个节点不同那就说明Vnode彻底被改变了，就能够直接替换oldVnode。

虽然这两个节点不同可是他们的子节点同样怎么办？别忘了，diff但是逐层比较的，若是第一层不同那么就不会继续深刻比较第二层了。（我在想这算是一个缺点吗？相同子节点不能重复利用了...）

patchVnode

当咱们肯定两个节点值得比较以后咱们会对两个节点指定patchVnode方法。那么这个方法作了什么呢？

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)
    	}
    }
}
复制代码

这个函数作了如下事情：

  • 找到对应的真实dom，称为el
  • 判断Vnode和oldVnode是否指向同一个对象，若是是，那么直接return
  • 若是他们都有文本节点而且不相等，那么将el的文本节点设置为Vnode的文本节点。
  • 若是oldVnode有子节点而Vnode没有，则删除el的子节点
  • 若是oldVnode没有子节点而Vnode有，则将Vnode的子节点真实化以后添加到el
  • 若是二者都有子节点，则执行updateChildren函数比较子节点，这一步很重要

其余几个点都很好理解，咱们详细来说一下updateChildren

updateChildren

代码量很大，不方便一行一行的讲解，因此下面结合一些示例图来描述一下。

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) {   // 对于vnode.key的比较，会把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时的比较
            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)
    }
}
复制代码

先说一下这个函数作了什么

  • 将Vnode的子节点Vch和oldVnode的子节点oldCh提取出来
  • oldCh和vCh各有两个头尾的变量StartIdx和EndIdx，它们的2个变量相互比较，一共有4种比较方式。若是4种比较都没匹配，若是设置了key，就会用key进行比较，在比较的过程当中，变量会往中间靠，一旦StartIdx>EndIdx代表oldCh和vCh至少有一个已经遍历完了，就会结束比较。

图解updateChildren

终于来到了这一部分，上面的总结相信不少人也看得一脸懵逼，下面咱们好好说道说道。（这都是我本身画的，求推荐好用的画图工具...）

.

粉红色的部分为oldCh和vCh

咱们将它们取出来并分别用s和e指针指向它们的头child和尾child

如今分别对oldS、oldE、S、E两两作sameVnode比较，有四种比较方式，当其中两个能匹配上那么真实dom中的相应节点会移到Vnode相应的位置，这句话有点绕，打个比方

  • 若是是oldS和E匹配上了，那么真实dom中的第一个节点会移到最后
  • 若是是oldE和S匹配上了，那么真实dom中的最后一个节点会移到最前，匹配上的两个指针向中间移动
  • 若是四种匹配没有一对是成功的，分为两种状况
    • 若是新旧子节点都存在key，那么会根据oldChild的key生成一张hash表，用S的key与hash表作匹配，匹配成功就判断S和匹配节点是否为sameNode，若是是，就在真实dom中将成功的节点移到最前面，不然，将S生成对应的节点插入到dom中对应的oldS位置，oldS和S指针向中间移动。
    • 若是没有key,则直接将S生成新的节点插入真实DOM（ps：这下能够解释为何v-for的时候须要设置key了，若是没有key那么就只会作四种匹配，就算指针中间有可复用的节点都不能被复用了）

再配个图（假设下图中的全部节点都是有key的，且key为自身的值）

  • 第一步
oldS = a, oldE = d；
S = a, E = b;
复制代码

oldS和S匹配，则将dom中的a节点放到第一个，已是第一个了就无论了，此时dom的位置为：a b d

  • 第二步
oldS = b, oldE = d；
S = c, E = b;
复制代码

oldS和E匹配，就将本来的b节点移动到最后，由于E是最后一个节点，他们位置要一致，这就是上面说的：当其中两个能匹配上那么真实dom中的相应节点会移到Vnode相应的位置，此时dom的位置为：a d b

  • 第三步
oldS = d, oldE = d；
S = c, E = d;
复制代码

oldE和E匹配，位置不变此时dom的位置为：a d b

  • 第四步
oldS++;
oldE--;
oldS > oldE;
复制代码

遍历结束，说明oldCh先遍历完。就将剩余的vCh节点根据本身的的index插入到真实dom中去，此时dom位置为：a c d b

一次模拟完成。

这个匹配过程的结束有两个条件：

  • oldS > oldE表示oldCh先遍历完，那么就将多余的vCh根据index添加到dom中去（如上图）
  • S > E表示vCh先遍历完，那么就在真实dom中将区间为[oldS, oldE]的多余节点删掉

下面再举一个例子，能够像上面那样本身试着模拟一下

当这些节点sameVnode成功后就会紧接着执行patchVnode了，能够看一下上面的代码

if (sameVnode(oldStartVnode, newStartVnode)) {
    patchVnode(oldStartVnode, newStartVnode)
}
复制代码

就这样层层递归下去，直到将oldVnode和Vnode中的全部子节点比对完。也将dom的全部补丁都打好啦。那么如今再回过去看updateChildren的代码会不会容易不少呢？

总结

以上为diff算法的所有过程，放上一张文章开始就发过的总结图，能够试试看着这张图回忆一下diff的过程。

欢迎在评论区多多交流。

参考文章

解析vue2.0的diff算法

VirtualDOM与diff(Vue实现)

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