前言

vue2.0加入了virtual dom,有向react靠拢的意思。vue的diff位于patch.js文件中,该算法来源于snabbdom,复杂度为O(n)。了解diff过程可以让我们更高效的使用框架。

01

virtual dom

如果不了解virtual dom,要理解diff的过程是比较困难的。虚拟dom对应的是真实dom, 使用document.CreateElement 和 document.CreateTextNode创建的就是真实节点。

我们可以做个试验。打印出一个空元素的第一层属性,可以看到标准让元素实现的东西太多了。如果每次都重新生成新的元素,对性能是巨大的浪费。

var mydiv = document.createElement('div');
for(var k in mydiv ){
console.log(k)
}var mydiv = document.createElement('div');for(var k in mydiv ){ console.log(k)}

virtual dom就是解决这个问题的一个思路,到底什么是virtual dom呢?通俗易懂的来说就是用一个简单的对象去代替复杂的dom对象。举个简单的例子,我们在body里插入一个class为a的div。

var mydiv = document.createElement('div');
mydiv.className = 'a';
document.body.appendChild(mydiv);

对于这个div我们可以用一个简单的对象mydivVirtual代表它,它存储了对应dom的一些重要参数,在改变dom之前,会先比较相应虚拟dom的数据,如果需要改变,才会将改变应用到真实dom上。

//伪代码
var mydivVirtual = {
tagName: 'DIV',
className: 'a'
};
var newmydivVirtual = {
tagName: 'DIV',
className: 'b'
}
if(mydivVirtual.tagName !== newmydivVirtual.tagName || mydivVirtual.className !== newmydivVirtual.className){
change(mydiv)
} // 会执行相应的修改 mydiv.className = 'b';
//最后 <div class='b'></div>

读到这里就会产生一个疑问,为什么不直接修改dom而需要加一层virtual dom呢?

很多时候手工优化dom确实会比virtual dom效率高,对于比较简单的dom结构用手工优化没有问题,但当页面结构很庞大,结构很复杂时,手工优化会花去大量时间,而且可维护性也不高,不能保证每个人都有手工优化的能力。至此,virtual dom的解决方案应运而生,virtual dom很多时候都不是最优的操作,但它具有普适性,在效率、可维护性之间达到平衡。

virtual dom 另一个重大意义就是提供一个中间层,js去写ui,ios安卓之类的负责渲染,就像reactNative一样。

02

分析diff算法

一篇相当经典的文章React’s diff algorithm中的图,react的diff其实和vue的diff大同小异。所以这张图能很好的解释过程。比较只会在同层级进行, 不会跨层级比较。

举个形象的例子。

<!-- 之前 -->
<div> <!-- 层级1 -->
<p> <!-- 层级2 -->
<b> aoy </b> <!-- 层级3 -->
<span>diff</Span>
</P>
</div> <!-- 之后 -->
<div> <!-- 层级1 -->
<p> <!-- 层级2 -->
<b> aoy </b> <!-- 层级3 -->
</p>
<span>diff</Span>
</div>

我们可能期望将<span>直接移动到<p>的后边,这是最优的操作。但是实际的diff操作是移除<p>标签里的<span>在创建一个新的<span>插到<p>的后边。因为新加的<span>在层级2,旧的在层级3,属于不同层级的比较。

03

源码分析

diff的过程就是调用patch函数,就像打补丁一样修改真实dom。

function patch (oldVnode, vnode) {
if (sameVnode(oldVnode, vnode)) {
patchVnode(oldVnode, vnode)
} else {
const oEl = oldVnode.el
let parentEle = api.parentNode(oEl)
createEle(vnode)
if (parentEle !== null) {
api.insertBefore(parentEle, vnode.el, api.nextSibling(oEl))
api.removeChild(parentEle, oldVnode.el)
oldVnode = null
}
}
return vnode
}

patch函数有两个参数,vnodeoldVnode,也就是新旧两个虚拟节点。在这之前,我们先了解完整的vnode都有什么属性,举个一个简单的例子:

// body下的 <div id="v" class="classA"><div> 对应的 oldVnode 就是	

{
el: div //对真实的节点的引用,本例中就是document.querySelector('#id.classA')
tagName: 'DIV', //节点的标签
sel: 'div#v.classA' //节点的选择器
data: null, // 一个存储节点属性的对象,对应节点的el[prop]属性,例如onclick , style
children: [], //存储子节点的数组,每个子节点也是vnode结构
text: null, //如果是文本节点,对应文本节点的textContent,否则为null
}

需要注意的是,el属性引用的是此 virtual dom对应的真实dom,patchvnode参数的el最初是null,因为patch之前它还没有对应的真实dom。

来到patch的第一部分,

if (sameVnode(oldVnode, vnode)) {
patchVnode(oldVnode, vnode)
}

sameVnode函数就是看这两个节点是否值得比较,代码相当简单:

function sameVnode(oldVnode, vnode){
return vnode.key === oldVnode.key && vnode.sel === oldVnode.sel
}

两个vnode的key和sel相同才去比较它们,比如pspandiv.classAdiv.classB都被认为是不同结构而不去比较它们。

如果值得比较会执行patchVnode(oldVnode, vnode),稍后会详细讲patchVnode函数。

当节点不值得比较,进入else中

else {
const oEl = oldVnode.el
let parentEle = api.parentNode(oEl)
createEle(vnode)
if (parentEle !== null) {
api.insertBefore(parentEle, vnode.el, api.nextSibling(oEl))
api.removeChild(parentEle, oldVnode.el)
oldVnode = null
}
}

过程如下:

  • 取得oldvnode.el的父节点,parentEle是真实dom

  • createEle(vnode)会为vnode创建它的真实dom,令vnode.el =真实dom

  • parentEle将新的dom插入,移除旧的dom当不值得比较时,新节点直接把老节点整个替换了

最后

return vnode

patch最后会返回vnode,vnode和进入patch之前的不同在哪?没错,就是vnode.el,唯一的改变就是之前vnode.el = null, 而现在它引用的是对应的真实dom。

var oldVnode = patch (oldVnode, vnode)

至此完成一个patch过程。

patchVnode

两个节点值得比较时,会调用patchVnode函数

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)
}
}
}

const el = vnode.el = oldVnode.el 这是很重要的一步,让vnode.el引用到现在的真实dom,当el修改时,vnode.el会同步变化。

节点的比较有5种情况

  1. if (oldVnode === vnode),他们的引用一致,可以认为没有变化。

  2. if(oldVnode.text !== null && vnode.text !== null && oldVnode.text !== vnode.text),文本节点的比较,需要修改,则会调用Node.textContent = vnode.text

  3. if( oldCh && ch && oldCh !== ch ), 两个节点都有子节点,而且它们不一样,这样我们会调用updateChildren函数比较子节点,这是diff的核心,后边会讲到。

  4. else if (ch),只有新的节点有子节点,调用createEle(vnode)vnode.el已经引用了老的dom节点,createEle函数会在老dom节点上添加子节点。

  5. else if (oldCh),新节点没有子节点,老节点有子节点,直接删除老节点。

updateChildren

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)
}
}

代码很密集,为了形象的描述这个过程,可以看看这张图。

过程可以概括为:oldChnewCh各有两个头尾的变量StartIdxEndIdx,它们的2个变量相互比较,一共有4种比较方式。如果4种比较都没匹配,如果设置了key,就会用key进行比较,在比较的过程中,变量会往中间靠,一旦StartIdx>EndIdx表明oldChnewCh至少有一个已经遍历完了,就会结束比较。

04

具体的diff分析

设置key和不设置key的区别:        不设key,newCh和oldCh只会进行头尾两端的相互比较,设key后,除了头尾两端的比较外,还会从用key生成的对象oldKeyToIdx中查找匹配的节点,所以为节点设置key可以更高效的利用dom。

diff的遍历过程中,只要是对dom进行的操作都调用api.insertBeforeapi.insertBefore只是原生insertBefore的简单封装。比较分为两种,一种是有vnode.key的,一种是没有的。但这两种比较对真实dom的操作是一致的。

对于与sameVnode(oldStartVnode, newStartVnode)sameVnode(oldEndVnode,newEndVnode)为true的情况,不需要对dom进行移动。

总结遍历过程,有3种dom操作:

oldStartVnodenewEndVnode值得比较,说明oldStartVnode.el跑到oldEndVnode.el的后边了。

图中假设startIdx遍历到1。

oldEndVnodenewStartVnode值得比较,说明 oldEndVnode.el跑到了newStartVnode.el的前边。(这里笔误,应该是“oldEndVnode.el跑到了oldStartVnode.el的前边”,准确的说应该是oldEndVnode.el需要移动到oldStartVnode.el的前边”)

newCh中的节点oldCh里没有, 将新节点插入到oldStartVnode.el的前边。

在结束时,分为两种情况:

1、oldStartIdx > oldEndIdx,可以认为oldCh先遍历完。当然也有可能newCh此时也正好完成了遍历,统一都归为此类。此时newStartIdxnewEndIdx之间的vnode是新增的,调用addVnodes,把他们全部插进before的后边,before很多时候是为null的。addVnodes调用的是insertBefore操作dom节点,我们看看insertBefore的文档:parentElement.insertBefore(newElement, referenceElement)2、如果referenceElement为null则newElement将被插入到子节点的末尾。如果newElement已经在DOM树中,newElement首先会从DOM树中移除。所以before为null,newElement将被插入到子节点的末尾。

newStartIdx > newEndIdx,可以认为newCh先遍历完。此时oldStartIdxoldEndIdx之间的vnode在新的子节点里已经不存在了,调用removeVnodes将它们从dom里删除。

下面举个例子,画出diff完整的过程,每一步dom的变化都用不同颜色的线标出。

1.a,b,c,d,e假设是4个不同的元素,我们没有设置key时,b没有复用,而是直接创建新的,删除旧的。

当我们给4个元素加上唯一key时,b得到了的复用。

这个例子如果我们使用手工优化,只需要3步就可以达到。

05

总结

  • 尽量不要跨层级的修改dom

  • 设置key可以最大化的利用节点

  • diff的效率并不是每种情况下都是最优的

感谢杨敬亭大佬的分享才有了这篇文章,建议反复阅读5遍以上,加深理解虚拟DOM原理。❤️

END

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