解析vue2.0的diff算法
本文转载自https://github.com/aooy/blog
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前言
virtual dom
分析diff
源码分析
patchVnode
updateChildren
具体的diff分析
总结
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，我的一个小框架aoy也同样使用此算法，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。
本文力求以图文并茂的方式来讲明这个diff的过程。
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)
}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 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。
分析diff
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。
aoy
diff
aoy
diff
我们可能期望将直接移动到的后边，这是最优的操作。但是实际的diff操作是移除里的在创建一个新的插到的后边。
因为新加的在层级2，旧的在层级3，属于不同层级的比较。
源码分析
文中的代码位于aoy-diff中，已经精简了很多代码，留下最核心的部分。
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，vnode和oldVnode，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 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，patch的vnode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p和span，div.classA和div.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domparentEle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
-
if (oldVnode === vnode)，他们的引用一致，可以认为没有变化。
-
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。
-
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。
-
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。
-
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：oldCh和newCh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。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oldCh和newCh至少有一个已经遍历完了，就会结束比较。
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.insertBefore，api.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)和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：
1.当oldStartVnode，newEndVnode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。
2.当oldEndVnode，newStartVnode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”）
3.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newStartIdx和newEndIdx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)
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。
2.newStartIdx > newEndIdx，可以认为newCh先遍历完。此时oldStartIdx和oldEndIdx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。
2.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。
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