詳解vue的diff演算法
前言
我的目標是寫一個非常詳細的關於diff的乾貨，所以本文有點長。也會用到大量的圖片以及程式碼舉例，目的讓看這篇文章的朋友一定弄明白diff的邊邊角角。
先來了解幾個點...
1. 當資料發生變化時，vue是怎麼更新節點的？
要知道渲染真實DOM的開銷是很大的，比如有時候我們修改了某個資料，如果直接渲染到真實dom上會引起整個dom樹的重繪和重排，有沒有可能我們只更新我們修改的那一小塊dom而不要更新整個dom呢？diff演算法能夠幫助我們。
我們先根據真實DOM生成一顆virtual DOM，當virtual DOM某個節點的資料改變後會生成一個新的Vnode，然後Vnode和oldVnode
oldVnode的值為Vnode。
diff的過程就是呼叫名為patch的函式，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的資料抽取出來，以物件的形式模擬樹形結構。比如dom是這樣的：
<div>
<p>123</p>
</div>
對應的virtual DOM（虛擬碼）：
var Vnode = {
tag: 'div',
children: [
{ tag: 'p', text: '123' }
]
};（溫馨提示：VNode和oldVNode都是物件，一定要記住）
3. diff的比較方式？
在採取diff演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>
上面的程式碼會分別比較同一層的兩個div以及第二層的p和span，但是不會拿div和span作比較。在別處看到的一張很形象的圖：
diff流程圖
當資料發生改變時，set方法會讓呼叫Dep.notify
patch給真實的DOM打補丁，更新相應的檢視。
具體分析
patch
來看看patch是怎麼打補丁的（程式碼只保留核心部分）
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)) // 將新元素新增進父元素
api.removeChild(parentEle, oldVnode.el) // 移除以前的舊元素節點
oldVnode = null
}
}
// some code
return vnode
}
patch函式接收兩個引數oldVnode和Vnode分別代表新的節點和之前的舊節點
- 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 && // 是否為註釋節點
// 是否都定義了data，data包含一些具體資訊，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
如果兩個節點都是一樣的，那麼就深入檢查他們的子節點。如果兩個節點不一樣那就說明Vnode完全被改變了，就可以直接替換oldVnode。
雖然這兩個節點不一樣但是他們的子節點一樣怎麼辦？別忘了，diff可是逐層比較的，如果第一層不一樣那麼就不會繼續深入比較第二層了。（我在想這算是一個缺點嗎？相同子節點不能重複利用了...）
patchVnode
當我們確定兩個節點值得比較之後我們會對兩個節點指定patchVnode方法。那麼這個方法做了什麼呢？
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)
}
}
}
這個函式做了以下事情：
- 找到對應的真實dom，稱為
el - 判斷
Vnode和oldVnode是否指向同一個物件，如果是，那麼直接return - 如果他們都有文字節點並且不相等，那麼將
el的文字節點設定為Vnode的文字節點。 - 如果
oldVnode有子節點而Vnode沒有，則刪除el的子節點 - 如果
oldVnode沒有子節點而Vnode有，則將Vnode的子節點真實化之後新增到el - 如果兩者都有子節點，則執行
updateChildren函式比較子節點，這一步很重要
其他幾個點都很好理解，我們詳細來講一下updateChildren
updateChildren
程式碼量很大，不方便一行一行的講解，所以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)
}
}
先說一下這個函式做了什麼
- 將
Vnode的子節點Vch和oldVnode的子節點oldCh提取出來 oldCh和vCh各有兩個頭尾的變數StartIdx和EndIdx，它們的2個變數相互比較，一共有4種比較方式。如果4種比較都沒匹配，如果設定了key，就會用key進行比較，在比較的過程中，變數會往中間靠，一旦StartIdx>EndIdx表明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，上面的總結相信很多人也看得一臉懵逼，下面我們好好說道說道。（這都是我自己畫的，求推薦好用的畫圖工具...）
粉紅色的部分為oldCh和vCh
我們將它們取出來並分別用s和e指標指向它們的頭child和尾child
現在分別對oldS、oldE、S、E兩兩做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
- 如果是oldS和E匹配上了，那麼真實dom中的第一個節點會移到最後
- 如果是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，匹配上的兩個指標向中間移動
- 如果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，如果依舊沒有成功的，那麼將S對應的節點插入到dom中對應的oldS位置，oldS和S指標向中間移動。
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，已經是第一個了就不管了，此時dom的位置為：a b d
- 第二步
oldS = b, oldE = d； S = c, E = b;
oldS和E匹配，就將原本的b節點移動到最後，因為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的位置為：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的位置為：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節點根據自己的的index插入到真實dom中去，此時dom位置為：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新增到dom中去（如上圖）S > E表示vCh先遍歷完，那麼就在真實dom中將區間為[oldS, oldE]的多餘節點刪掉
下面再舉一個例子，可以像上面那樣自己試著模擬一下
當這些節點sameVnode成功後就會緊接著執行patchVnode了，可以看一下上面的程式碼
if (sameVnode(oldStartVnode, newStartVnode)) {
patchVnode(oldStartVnode, newStartVnode)
}
就這樣層層遞迴下去，直到將oldVnode和Vnode中的所有子節點比對完。也將dom的所有補丁都打好啦。那麼現在再回過去看updateChildren的程式碼會不會容易很多呢？
總結
以上為diff演算法的全部過程，放上一張文章開始就發過的總結圖，可以試試看著這張圖回憶一下diff的過程。
歡迎在評論區多多交流。