React diff 根据相对位置的 diff 算法

diff 算法

没有 key 时的diff

• 根据新旧列表的长度进行 diff
  • 公共长度相同的部分直接patch
  • 新列表长度>旧列表长度则添加，否则删除

function patchChildren(
  prevChildFlags,
  nextChildFlags,
  prevChildren,
  nextChildren,
  container
) {
  switch (prevChildFlags) {
    // 省略...

    // 旧的 children 中有多个子节点
    default:
      switch (nextChildFlags) {
        case ChildrenFlags.SINGLE_VNODE:
          // 省略...
        case ChildrenFlags.NO_CHILDREN:
          // 省略...
        default:
          // 新的 children 中有多个子节点
          // 获取公共长度，取新旧 children 长度较小的那一个
          const prevLen = prevChildren.length
          const nextLen = nextChildren.length
          const commonLength = prevLen > nextLen ? nextLen : prevLen
          for (let i = 0; i < commonLength; i++) {
            patch(prevChildren[i], nextChildren[i], container)
          }
          // 如果 nextLen > prevLen，将多出来的元素添加
          if (nextLen > prevLen) {
            for (let i = commonLength; i < nextLen; i++) {
              mount(nextChildren[i], container)
            }
          } else if (prevLen > nextLen) {
            // 如果 prevLen > nextLen，将多出来的元素移除
            for (let i = commonLength; i < prevLen; i++) {
              container.removeChild(prevChildren[i].el)
            }
          }
          break
      }
      break
  }
}

通过 key 的 diff

• 通过 key 就能够明确的知道新旧 children 中节点的映射关系，复用旧节点进行 patch

// 遍历新的 children
for (let i = 0; i < nextChildren.length; i++) {
  const nextVNode = nextChildren[i]
  let j = 0
  // 遍历旧的 children
  for (j; j < prevChildren.length; j++) {
    const prevVNode = prevChildren[j]
    // 如果找到了具有相同 key 值的两个节点，则调用 `patch` 函数更新之
    if (nextVNode.key === prevVNode.key) {
      patch(prevVNode, nextVNode, container)
      break // 这里需要 break
    }
  }
}

查找需要移动的节点

• 如果在寻找的过程中遇到的节点索引呈现递增趋势，则说明新旧 children 中节点顺序相同，不需要移动操作。相反的，如果在寻找的过程中遇到的索引值不呈现递增趋势，则说明需要移动操作
• 因为 diff 是在旧真实节点列表上根据新旧虚拟 vnode 列表进行的真实移动，所以为了保证移动旧列表后的相对位置正确，很多时候都通过insertBefore 替换 appendChild
  • 取出新 children 的第一个节点，即 li-c，并尝试在旧 children 中寻找 li-c，结果是我们找到了，并且 li-c 在旧 children 中的索引为 2。
  • 取出新 children 的第二个节点，即 li-a，并尝试在旧 children 中寻找 li-a，也找到了，并且 li-a 在旧 children 中的索引为 0。
  • 递增的趋势被打破了，我们在寻找的过程中先遇到的索引值是 2，接着又遇到了比 2 小的 0，这说明在旧 children 中 li-a 的位置要比 li-c 靠前，但在新的 children 中 li-a 的位置要比 li-c 靠后。这时我们就知道了 li-a 是那个需要被移动的节点，我们接着往下执行
  • 取出新 children 的第三个节点，即 li-b，并尝试在旧 children 中寻找 li-b，同样找到了，并且 li-b 在旧 children 中的索引为 1。
  • 我们发现 1 同样小于 2，这说明在旧 children 中节点 li-b 的位置也要比 li-c 的位置靠前，但在新的 children 中 li-b 的位置要比 li-c 靠后。所以 li-b 也需要被移动。
• 在当前寻找过程中在旧 children 中所遇到的最大索引值。如果在后续寻找的过程中发现存在索引值比最大索引值小的节点，意味着该节点需要被移动。

// 用来存储寻找过程中遇到的最大索引值
let lastIndex = 0
// 遍历新的 children
for (let i = 0; i < nextChildren.length; i++) {
  const nextVNode = nextChildren[i]
  let j = 0
  // 遍历旧的 children
  for (j; j < prevChildren.length; j++) {
    const prevVNode = prevChildren[j]
    // 如果找到了具有相同 key 值的两个节点，则调用 `patch` 函数更新之
    if (nextVNode.key === prevVNode.key) {
      patch(prevVNode, nextVNode, container)
      if (j < lastIndex) {
        // 需要移动
      } else {
        // 更新 lastIndex
        lastIndex = j
      }
      break // 这里需要 break
    }
  }
}

移动节点

• 新 children 中的第一个节点是 li-c，它在旧 children 中的索引为 2，由于 li-c 是新 children 中的第一个节点，所以它始终都是不需要移动的，只需要调用 patch 函数更新即可

function patchElement(prevVNode, nextVNode, container) {
  // 省略...

  // 拿到 el 元素，注意这时要让 nextVNode.el 也引用该元素
  const el = (nextVNode.el = prevVNode.el)
  
  // 省略...
}

• 接下来是新 children 中的第二个节点 li-a，它在旧 children 中的索引是 0，由于 0 < 2 所以 li-a 是需要移动的节点，通过观察新 children 可知，新 children 中 li-a 节点的前一个节点是 li-c，所以我们的移动方案应该是：把 li-a 节点对应的真实 DOM 移动到 li-c 节点所对应真实 DOM 的后面
• 所以我们的思路应该是想办法拿到 li-c 节点对应真实 DOM 的下一个兄弟节点，并把 li-a 节点所对应真实 DOM 插到该节点的前面

// 用来存储寻找过程中遇到的最大索引值
let lastIndex = 0
// 遍历新的 children
for (let i = 0; i < nextChildren.length; i++) {
  const nextVNode = nextChildren[i]
  let j = 0
  // 遍历旧的 children
  for (j; j < prevChildren.length; j++) {
    const prevVNode = prevChildren[j]
    // 如果找到了具有相同 key 值的两个节点，则调用 `patch` 函数更新之
    if (nextVNode.key === prevVNode.key) {
      patch(prevVNode, nextVNode, container)
      if (j < lastIndex) {
        // 需要移动
        // refNode 是为了下面调用 insertBefore 函数准备的
        // 拿到新节点列表的上一个节点，插到其后面
        const refNode = nextChildren[i - 1].el.nextSibling
        // 调用 insertBefore 函数移动 DOM
        container.insertBefore(prevVNode.el, refNode)
      } else {
        // 更新 lastIndex
        lastIndex = j
      }
      break // 这里需要 break
    }
  }
}

添加新元素

• 节点 li-d 在旧的 children 中是不存在的，所以当我们尝试在旧的 children 中寻找 li-d 节点时，是找不到可复用节点的，这时就没办法通过移动节点来完成更新操作，所以我们应该使用 mount 函数将 li-d 节点作为全新的 VNode 挂载到合适的位置。
• 查找旧节点是否存在 li-d 的 key ，不存在则新增节点
• 如何才能保证 li-d 节点始终被添加到 li-a 节点的后面呢？答案是使用 insertBefore 方法代替 appendChild 方法，因为需要在已存在的真实节点列表进行移动，这样能够保证相对位置正确

let lastIndex = 0
for (let i = 0; i < nextChildren.length; i++) {
  const nextVNode = nextChildren[i]
  let j = 0,
    find = false
  for (j; j < prevChildren.length; j++) {
    const prevVNode = prevChildren[j]
    if (nextVNode.key === prevVNode.key) {
      find = true
      patch(prevVNode, nextVNode, container)
      if (j < lastIndex) {
        // 需要移动
        const refNode = nextChildren[i - 1].el.nextSibling
        container.insertBefore(prevVNode.el, refNode)
        break
      } else {
        // 更新 lastIndex
        lastIndex = j
      }
    }
  }
  if (!find) {
    // 挂载新节点
    // 找到 refNode
    const refNode =
      i - 1 < 0
        ? prevChildren[0].el
        : nextChildren[i - 1].el.nextSibling
    mount(nextVNode, container, false, refNode)
  }
}

• 先找到当前遍历到的节点的前一个节点，即 nextChildren[i - 1]，接着找到该节点所对应真实 DOM 的下一个子节点作为 refNode，即 nextChildren[i - 1].el.nextSibling，但是由于当前遍历到的节点有可能是新 children 的第一个节点，这时 i - 1 < 0，这将导致 nextChildren[i - 1] 不存在，所以当 i - 1 < 0 时，我们就知道新的节点是作为第一个节点而存在的，这时我们只需要把新的节点插入到最前面即可，所以我们使用 prevChildren[0].el 作为 refNode

// mount 函数
function mount(vnode, container, isSVG, refNode) {
  const { flags } = vnode
  if (flags & VNodeFlags.ELEMENT) {
    // 挂载普通标签
    mountElement(vnode, container, isSVG, refNode)
  }

  // 省略...
}

// mountElement 函数
function mountElement(vnode, container, isSVG, refNode) {
  // 省略...

  refNode ? container.insertBefore(el, refNode) : container.appendChild(el)
}

移除不存在的元素

• 新的 children 中已经不存在 li-c 节点了，所以我们应该想办法将 li-c 节点对应的真实 DOM 从容器元素内移除。但我们之前编写的算法还不能完成这个任务，因为外层循环遍历的是新的 children，所以外层循环会执行两次，第一次用于处理 li-a 节点，第二次用于处理 li-b 节点，此时整个算法已经运行结束了。
• 所以，我们需要在外层循环结束之后，再优先遍历一次旧的 children，并尝试拿着旧 children 中的节点去新 children 中寻找相同的节点，如果找不到则说明该节点已经不存在于新 children 中了，这时我们应该将该节点对应的真实 DOM 移除

let lastIndex = 0
for (let i = 0; i < nextChildren.length; i++) {
  const nextVNode = nextChildren[i]
  let j = 0,
    find = false
  for (j; j < prevChildren.length; j++) {
    // 省略...
  }
  if (!find) {
    // 挂载新节点
    // 省略...
  }
}
// 移除已经不存在的节点
// 遍历旧的节点
for (let i = 0; i < prevChildren.length; i++) {
  const prevVNode = prevChildren[i]
  // 拿着旧 VNode 去新 children 中寻找相同的节点
  const has = nextChildren.find(
    nextVNode => nextVNode.key === prevVNode.key
  )
  if (!has) {
    // 如果没有找到相同的节点，则移除
    container.removeChild(prevVNode.el)
  }
}

缺点

• 在这个例子中，我们可以通过肉眼观察从而得知最优的解决方案应该是：把 li-c 节点对应的真实 DOM 移动到最前面即可，只需要一次移动即可完成更新。然而，React 所采用的 Diff 算法在更新如上案例的时候，会进行两次移动：
  
• 第一次把 li-a 移动到 li-c 后面
• 第二次把 li-b 移动到 li-a 后面