Vue2 的 diff 算法規則原理詳解
前言
所謂 diff 算法,就是通過比對新舊兩個虛擬節點不一樣的地方,針對那些不一樣的地方進行新增或更新或刪除操作。接下來我們詳細介紹節點更新的過程。
首先進行靜態節點處理,判斷新舊兩個虛擬節點是否是靜態節點,如果是,就不需要進行更新操作,可以直接跳過更新比對的過程 。
再更新處理新老節點的屬性,獲取新老節點的子節點,然後進行一定規則的判斷。
這裡值得多說一下的是,Vue2 在更新元素屬性的時候,是暴力全量 diff 更新的,Vue3 則做瞭很多優化。
算法規則
具體規則如下:
- 如果新節點有子節點而老節點沒有子節點,則判斷老節點是否有文本內容,如果有就清空老節點的文本內容,然後為其新增子節點。
- 如果新節點沒有子節點而老節點有子節點,則先刪除老節點的子節點,然後設置文本內容。
- 如果新節點沒有子節點,老節點也沒有子節點,則進行文本的比對,然後設置文本內容。
- 如果新節點有子節點,老節點也有子節點,則進行新老子節點的比對,然後進行新增、移動、刪除的操作,這也就是傳說中的 diff 算法發生的地方。
patchVnode 源碼解析:
// diff 的過程 // 分析當前兩個節點的類型 // 如果是元素,更新雙方屬性、特性等,同時比較雙方子元素,這個遞歸過程,叫深度優先 // 如果雙方是文本,更新文本 function patchVnode ( oldVnode, vnode, insertedVnodeQueue, ownerArray, index, removeOnly ) { if (oldVnode === vnode) { return } // 靜態節點處理 // 判斷新舊兩個虛擬節點是否是靜態節點,如果是,就不需要進行更新操作,可以直接跳過更新比對的過程 if (isTrue(vnode.isStatic) && isTrue(oldVnode.isStatic) && vnode.key === oldVnode.key && (isTrue(vnode.isCloned) || isTrue(vnode.isOnce)) ) { vnode.componentInstance = oldVnode.componentInstance return } // 獲取雙方孩子 const oldCh = oldVnode.children const ch = vnode.children // 比較雙方屬性 // Vue2在更新元素屬性的時候,是暴力全量 diff 更新的。Vue3 則做瞭很多優化。 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) } // 根據雙方類型的幾種情況分別處理 if (isUndef(vnode.text)) {// 新節點沒有文本 if (isDef(oldCh) && isDef(ch)) { // 雙方都有子元素,就進行重排,傳說中的 diff 就發生在這裡 if (oldCh !== ch) updateChildren(elm, oldCh, ch, insertedVnodeQueue, removeOnly) } else if (isDef(ch)) { // 新節點有孩子, 老的沒有,新增創建 if (process.env.NODE_ENV !== 'production') { checkDuplicateKeys(ch) } // 判斷老節點是否有文本內容,如果有則先清空 if (isDef(oldVnode.text)) nodeOps.setTextContent(elm, '') // 批量添加子節點 addVnodes(elm, null, ch, 0, ch.length - 1, insertedVnodeQueue) } else if (isDef(oldCh)) { // 新節點沒有孩子,老的有的,則刪除老節點的孩子節點 removeVnodes(oldCh, 0, oldCh.length - 1) } else if (isDef(oldVnode.text)) { // 新節點沒有文本節點,老的有文本節點,則清空老的文本節點 nodeOps.setTextContent(elm, '') } } else if (oldVnode.text !== vnode.text) { // 新老節點都是文本節點,則判斷新老文本內容是否相同進行文本更新 nodeOps.setTextContent(elm, vnode.text) } // 鉤子處理 if (isDef(data)) { if (isDef(i = data.hook) && isDef(i = i.postpatch)) i(oldVnode, vnode) } }
接下來,我們看看兩組子元素都是多節點比對的情況,也就是傳說 diff 發生的地方。
在新老兩組VNode節點的左右頭尾兩側都有一個變量標記,在遍歷過程中這幾個變量都會向中間靠攏,當oldStartIdx > oldEndIdx或者newStartIdx > newEndIdx時結束循環。
diff 優化策略
先進行以下4種情況的優化策略:
- 老數組的開始與新數組的開始:oldStartVnode, newStartVnode
- 老數組的結尾與新數組的結尾:oldEndVnode, newEndVnode
- 老數組的開始與新數組的結尾:oldStartVnode, newEndVnode
- 老數組的結尾與新數組的開始:oldEndVnode, newStartVnode
如果以上4種情況都沒找到,則從新數組的第一個節點去老數組中去查找,找到瞭就進行遞歸更新,沒找到則創建新節點。
老數組的開始與新數組的開始
新數組的結尾節點有剩餘則添加
從左往右比對完,老數組的遊標先相交瞭,發現新數組結尾還有節點沒有比對,則在新數組結尾創建剩下沒有比對的節點。
老數組的結尾節點有剩餘則刪除
從左往右比對完,新數組的遊標先相交瞭,發現老數組結尾還有節點沒有比對,則刪除老數組剩下沒有比對的節點。
老數組的結尾與新數組的結尾
新數組的開頭節點有剩餘則添加
從右往左比對完,老數組的遊標先相交瞭,發現新數組開頭還有節點沒有比對,則在新數組開頭創建沒有比對的節點。
老數組的開頭節點有剩餘則刪除
從右往左比對完,新數組的遊標先相交瞭,發現老數組的開頭還有節點沒有比對,則刪除老數組開頭沒有比對的節點。
老數組的開始與新數組的結尾
如果老數組的開頭節點與新數組的結尾節點比對成功瞭,除瞭會繼續遞歸比對它們,還將真實節點 A 移動到結尾。
老數組的結尾與新數組的開始
如果老數組的結尾節點與新數組的開始節點比對成功瞭,除瞭會繼續遞歸比對它們,還將真實節點D移動到開頭。
以上四種情況都沒對比成功
如果以上4種情況都沒找到,則拿新數組的第一個節點去老數組中去查找。
如果拿新數組的第一個節點去老數組中查找成功瞭,則會繼續遞歸比對它們,同時將比對到的節點移動到對應的節點前面,並且將老數組原來的位置內容設置為 undefind。
如果拿新數組的第一個節點去老數組中查找,沒找到,則創建一個新的節點插入到未處理的節點前面。
推薦在渲染列表時為節點設置 key
如果我們在模版渲染列表時,為節點設置瞭屬性 key,那麼在上面建立的 key 與 index 索引的對應關系時,就生成瞭一個 key 對應著一個節點下標這樣一個對象。 也就是說,如果在節點上設置瞭屬性 key,那麼在老的虛擬DOM中找相同節點時,可以直接通過 key 拿到下標,從而獲取節點,否則我們就需要每一次都要進行遍歷查找。 所以非常推薦在渲染列表時為節點設置 key,最好是後端返回的唯一 ID。
循環比對結束的後續處理工作
如果老數組的遊標先相交瞭,則判斷新數組中是否還有剩下的節點,沒有進行比對的,創建它們。
如果新數組的遊標先相交瞭,則判斷老數組中是否還有剩下的節點,沒有進行比對的,把它們都刪除掉。
源碼解析
// 傳說中的 diff 發生的地方 function updateChildren (parentElm, oldCh, newCh, insertedVnodeQueue, removeOnly) { // 4個遊標和對應節點 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] // 後續查找需要的變量 let oldKeyToIdx, idxInOld, vnodeToMove, refElm const canMove = !removeOnly // 循環條件是遊標不能交叉,交叉就結束 while (oldStartIdx <= oldEndIdx && newStartIdx <= newEndIdx) { // 前兩個是校正,在之前的比對中可能會刪除其中的舊節點,之後就會往前或者往後移動一位 if (isUndef(oldStartVnode)) { oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx] // Vnode has been moved left } else if (isUndef(oldEndVnode)) { oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx] } else if (sameVnode(oldStartVnode, newStartVnode)) { // 先查找兩個開頭節點 patchVnode(oldStartVnode, newStartVnode, insertedVnodeQueue, newCh, newStartIdx) oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx] newStartVnode = newCh[++newStartIdx] } else if (sameVnode(oldEndVnode, newEndVnode)) { // 兩個結尾節點 patchVnode(oldEndVnode, newEndVnode, insertedVnodeQueue, newCh, newEndIdx) oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx] newEndVnode = newCh[--newEndIdx] } else if (sameVnode(oldStartVnode, newEndVnode)) { // Vnode moved right // 老的開始節點,新的結尾節點 patchVnode(oldStartVnode, newEndVnode, insertedVnodeQueue, newCh, newEndIdx) // 進行節點移動 // node.insertBefore(newnode,existingnode) 1.newnode 必需。需要插入的節點對象 2.existingnode 可選。在其之前插入新節點的子節點。如果未規定,則 insertBefore 方法會在結尾插入 newnode。 canMove && nodeOps.insertBefore(parentElm, oldStartVnode.elm, nodeOps.nextSibling(oldEndVnode.elm)) oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx] newEndVnode = newCh[--newEndIdx] } else if (sameVnode(oldEndVnode, newStartVnode)) { // Vnode moved left // 老的結尾節點,新的開始節點 patchVnode(oldEndVnode, newStartVnode, insertedVnodeQueue, newCh, newStartIdx) // 進行節點移動 canMove && nodeOps.insertBefore(parentElm, oldEndVnode.elm, oldStartVnode.elm) oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx] newStartVnode = newCh[++newStartIdx] } else { // 首尾沒找到 // 第一次創建一個老的節點的索引 Map,方便後續不需要遍歷查找,這是一個空間換時間的方法 if (isUndef(oldKeyToIdx)) oldKeyToIdx = createKeyToOldIdx(oldCh, oldStartIdx, oldEndIdx) // 拿新虛擬DOM開頭的第一個節點,去老的虛擬DOM中進行查找 // 如果我們在模版渲染列表時,為節點設置瞭屬性 key,那麼在上面建立的 key 與 index 索引的對應關系時,就生成瞭一個 key 對應著一個節點下標這樣一個對象。 // 也就是說,如果在節點上設置瞭屬性 key,那麼在老的虛擬DOM中找相同節點時,可以直接通過 key 拿到下標,從而獲取節點,否則我們就需要每一次都要進行遍歷查找。 // 所以非常推薦在渲染列表時為節點設置 key,最好是後端返回的唯一 ID。 idxInOld = isDef(newStartVnode.key) ? oldKeyToIdx[newStartVnode.key] : findIdxInOld(newStartVnode, oldCh, oldStartIdx, oldEndIdx) if (isUndef(idxInOld)) { // New element // 沒找到就進行創建,並且插入到未處理的節點(oldStartVnode.elm)的前面 createElm(newStartVnode, insertedVnodeQueue, parentElm, oldStartVnode.elm, false, newCh, newStartIdx) } else { vnodeToMove = oldCh[idxInOld] // 找到之後,也要進行判斷是否相同節點 if (sameVnode(vnodeToMove, newStartVnode)) { // 遞歸更新 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 // 創建新的節點進行替換 createElm(newStartVnode, insertedVnodeQueue, parentElm, oldStartVnode.elm, false, newCh, newStartIdx) } } newStartVnode = newCh[++newStartIdx] } } // 循環結束 // 後續處理工作 if (oldStartIdx > oldEndIdx) { // 老的先結束,判斷新的虛擬DOM中是否還有剩下的節點,批量創建 refElm = isUndef(newCh[newEndIdx + 1]) ? null : newCh[newEndIdx + 1].elm addVnodes(parentElm, refElm, newCh, newStartIdx, newEndIdx, insertedVnodeQueue) } else if (newStartIdx > newEndIdx) { // 新的先結束,判斷老的虛擬DOM中是否還剩下,批量刪除 removeVnodes(oldCh, oldStartIdx, oldEndIdx) } }
總結
總的來說 Vue2 的 diff 算法就是以新的虛擬DOM為準進行與老虛擬DOM的比對,繼而進行各種情況的處理。大概可以分為 4 種情況:更新節點、新增節點、刪除節點、移動節點位置。比對新老兩個虛擬DOM,就是通過循環,每循環到一個新節點,就去老節點列表裡面找到和當前新節點相同的舊節點。如果在舊節點列表中找不到,說明當前節點是需要新增的節點,我們就需要進行創建節點並插入視圖的操作;如果找到瞭,就做更新操作;如果找到的舊節點與新節點位置不同,則需要移動節點等。
其中為瞭快速查找到節點,Vue2 的 diff 算法設置瞭 4 種優化策略,分別是:
- 老數組的開始與新數組的開始
- 老數組的結尾與新數組的結尾
- 老數組的開始與新數組的結尾
- 老數組的結尾與新數組的開始
通過這 4 種快捷的查找方式,我們就不需要循環來查找瞭,隻有當以上 4 種方式都查找不到的時候,再進行循環查找。
最後循環結束後需要對未處理的節點進行處理。
如果是老節點列表先循環完畢,這個時候如果新節點列表還有剩餘的節點,則說明這些節點都是需要新增的節點,直接把這些節點創建並插入到 DOM 中就行瞭。
如果是新節點列表先循環完畢,這個時候如果老節點列表還有剩餘節點,則說明這些節點都是要被廢棄的節點,是應該被刪除的節點,直接批量刪除就可以瞭。
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