Diff算法

什么是虚拟DOM

虚拟DOM是一个对象，一个什么样的对象呢？一个用来表示真实DOM的对象，要记住这句话。我举个例子，请看以下真实DOM：

<ul id="list">
    <li class="item">哈哈li>
    <li class="item">呵呵li>
    <li class="item">嘿嘿li>
ul>

上面的模版在转换成虚拟DOM后就是下面的内容

let oldVDOM = { // 旧虚拟DOM
    tagName: 'ul', // 标签名
    props: { // 标签属性
        id: 'list'
    },
    children: [ // 标签子节点
        {
            tagName: 'li', props: { class: 'item' }, children: ['哈哈']
        },
        {
            tagName: 'li', props: { class: 'item' }, children: ['呵呵']
        },
        {
            tagName: 'li', props: { class: 'item' }, children: ['嘿嘿']
        },
    ]
}

这样的 DOM 结构就称之为 虚拟 DOM (Virtual Node)，简称 vnode。
它的表达方式就是把每一个标签都转为一个对象，这个对象可以有三个属性：tag、props、children

• tag：必选。就是标签。也可以是组件，或者函数
• props：非必选。就是这个标签上的属性和方法
• children：非必选。就是这个标签的内容或者子节点，如果是文本节点就是字符串，如果有子节点就是数组。换句话说 如果判断 children 是字符串的话，就表示一定是文本节点，这个节点肯定没有子元素

这时候，我修改一个li标签的文本：

<ul id="list">
    <li class="item">哈哈li>
    <li class="item">呵呵li>
    <li class="item">测试哈哈哈哈哈li> // 修改
ul>

这时候生成的新虚拟DOM为：

let newVDOM = { // 新虚拟DOM
    tagName: 'ul', // 标签名
    props: { // 标签属性
        id: 'list'
    },
    children: [ // 标签子节点
        {
            tagName: 'li', props: { class: 'item' }, children: ['哈哈']
        },
        {
            tagName: 'li', props: { class: 'item' }, children: ['呵呵']
        },
        {
            tagName: 'li', props: { class: 'item' }, children: ['测试哈哈哈哈哈']
        },
    ]
}

为什么要使用虚拟 DOM 呢？ 看个图

如图可以看出原生 DOM 有非常多的属性和事件，就算是创建一个空div也要付出不小的代价。而使用虚拟 DOM 来提升性能的点在于 DOM 发生变化的时候，通过 diff 算法和数据改变前的 DOM 对比，计算出需要更改的 DOM，然后只对变化的 DOM 进行操作，而不是更新整个视图
在 Vue 里虚拟 DOM 的数据更新机制采用的是异步更新队列，就是把变更后的数据变装入一个数据更新的异步队列(patch)，用它来做新老 vnode 对比

Diff算法

上述操作中，其实只有一个li标签修改了文本，其他都是不变的，所以没必要所有的节点都要更新，只更新这个li标签就行，Diff算法就是查出这个li标签的算法。
总结：Diff算法在 Vue 里面就是叫做 patch，是一种对比算法。对比两者是旧虚拟DOM和新虚拟DOM，对比出是哪个虚拟节点更改了，找出这个虚拟节点，并只更新这个虚拟节点所对应的真实节点，而不用更新其他数据没发生改变的节点，实现精准地更新真实DOM，进而提高效率。

Diff同层对比

新旧虚拟DOM对比的时候，Diff算法比较只会在同层级进行, 不会跨层级比较。 所以Diff算法是:深度优先算法。 时间复杂度:O(n)

Diff对比流程

当数据改变时，会触发setter，并且通过Dep.notify去通知所有订阅者Watcher，订阅者们就会调用patch方法，给真实DOM打补丁，更新相应的视图。
newVnode和oldVnode：同层的新旧虚拟节点

patch方法

这个方法作用就是，对比当前同层的虚拟节点是否为同一种类型的标签(同一类型的标准，下面会讲)：
是：继续执行patchVnode方法进行深层比对
否：没必要比对了，直接整个节点替换成新虚拟节点

sameVnode方法

patch关键的一步就是sameVnode方法判断是否为同一类型节点，那问题来了，怎么才算是同一类型节点呢？这个类型的标准是什么呢？
咱们来看看sameVnode方法的核心原理代码，就一目了然了

function sameVnode(oldVnode, newVnode) {
  return (
    oldVnode.key === newVnode.key && // key值是否一样
    oldVnode.tagName === newVnode.tagName && // 标签名是否一样
    oldVnode.isComment === newVnode.isComment && // 是否都为注释节点
    isDef(oldVnode.data) === isDef(newVnode.data) && // 是否都定义了data
    sameInputType(oldVnode, newVnode) // 当标签为input时，type必须是否相同
  )
}

patchVnode方法

这个函数做了以下事情：

• 找到对应的真实DOM，称为el
• 判断newVnode和oldVnode是否指向同一个对象，如果是，那么直接return
• 如果他们都有文本节点并且不相等，那么将el的文本节点设置为newVnode的文本节点。
• 如果oldVnode有子节点而newVnode没有，则删除el的子节点
• 如果oldVnode没有子节点而newVnode有，则将newVnode的子节点真实化之后添加到el
• 如果两者都有子节点，则执行updateChildren函数比较子节点，这一步很重要

updateChildren方法

这是patchVnode里最重要的一个方法，新旧虚拟节点的子节点对比，就是发生在updateChildren方法中，就是首尾指针法，新的子节点集合和旧的子节点集合，各有首尾两个指针，举个例子：

<ul>
    <li>ali>
    <li>bli>
    <li>cli>
ul>
// 修改数据后
<ul>
    <li>bli>
    <li>cli>
    <li>eli>
    <li>ali>
ul>

那么新旧两个子节点集合以及其首尾指针为：

然后会进行互相进行比较，总共有五种比较情况：
1、oldStart 和 newStart 使用sameVnode方法进行比较，sameVnode(oldStart, newStart)
2、oldStart 和 newEnd 使用sameVnode方法进行比较，sameVnode(oldStart, newEnd)
3、oldEnd 和 newStart 使用sameVnode方法进行比较，sameVnode(oldEnd, newStart)
4、oldEnd 和 newEnd 使用sameVnode方法进行比较，sameVnode(oldEnd, newEnd)
5、如果以上逻辑都匹配不到，再把所有旧子节点的 key 做一个映射到旧节点下标的 key -> index 表，然后用新 vnode 的 key 去找出在旧节点中可以复用的位置。

接下来就以上面代码为例，分析一下比较的过程

分析之前，请大家记住一点，最终的渲染结果都要以newVDOM为准，这也解释了为什么之后的节点移动需要移动到newVDOM所对应的位置

第一步

oldStart = a, oldEnd = c
newStart = b, newEnd = a

比较结果：oldStart 和 newEnd 相等，需要把节点a移动到newE所对应的位置，也就是末尾，同时oldStart++，newEnd- -

第二步

oldStart = b, oldEnd = c
newStart = b, newEnd = e

比较结果：oldStart 和 newStart相等，需要把节点b移动到newStart所对应的位置，同时oldStart++,newStart++

第三步

oldStart = c, oldEnd = c
newStart = c, newEnd = e

比较结果：oldStart、oldEnd 和 newStart相等，需要把节点c移动到newStart所对应的位置，同时oldStart++,newStart++，oldEnd–

第四步 oldStart > oldEnd，则oldChildren先遍历完成了，而newChildren还没遍历完，说明newChlidren比oldChildren多，所以需要将多出来的节点，插入到真实DOM上对应的位置上

思考题
我在这里给大家留一个思考题哈。上面的例子是newChildren比oldChildren多，假如相反，是oldChildren比newChildren多的话，那就是newChildren先走完循环，然后oldChildren会有多出的节点，结果会在真实DOM里进行删除这些旧节点。大家可以自己思考一下，模拟一下这个过程，像我一样，画图模拟，才能巩固上面的知识。

附上updateChildren的核心原理代码

function 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) {
      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)
  }
}

用index做key

平常v-for循环渲染的时候，为什么不建议用index作为循环项的key呢？
我们举个例子，左边是初始数据，然后我在数据前插入一个新数据，变成右边的列表

<ul>                      <ul>
    <li key="0">ali>        <li key="0">测试li>
    <li key="1">bli>        <li key="1">ali>
    <li key="2">cli>        <li key="2">bli>
                              <li key="3">cli>
ul>                     ul>

按理说，最理想的结果是：只插入一个li标签新节点，其他都不动，确保操作DOM效率最高。但是我们这里用了index来当key的话，真的会实现我们的理想结果吗？废话不多说，实践一下：

<ul>
   <li v-for="(item, index) in list" :key="index">{{ item.title }}li>
ul>
<button @click="add">增加button>

list: [
        { title: "a", id: "100" },
        { title: "b", id: "101" },
        { title: "c", id: "102" },
      ]
      
add() {
      this.list.unshift({ title: "测试", id: "99" });
    }

点击按钮我们可以看到，并不是我们预想的结果，而是所有li标签都更新了

为什么会这样呢？还是通过图来解释

按理说，a，b，c三个li标签都是复用之前的，因为他们三个根本没改变，改变的只是前面新增了一个测试

但是我们前面说了，在进行子节点的 diff算法 过程中，会进行 旧首节点和新首节点的sameNode对比，这一步命中了逻辑，因为现在新旧两次首部节点 的 key 都是 0了，同理，key为1和2的也是命中了逻辑，导致相同key的节点会去进行patchVnode更新文本，而原本就有的c节点，却因为之前没有key为4的节点，而被当做了新节点，所以很搞笑，使用index做key，最后新增的居然是本来就已有的c节点。所以前三个都进行patchVnode更新文本，最后一个进行了新增，那就解释了为什么所有li标签都更新了。

<ul>
   <li v-for="item in list" :key="item.id">{{ item.title }}li>
ul>

为什么用了id来当做key就实现了我们的理想效果呢，因为这么做的话，a，b，c节点的key就会是永远不变的，更新前后key都是一样的，并且又由于a，b，c节点的内容本来就没变，所以就算是进行了patchVnode，也不会执行里面复杂的更新操作，节省了性能，而测试节点，由于更新前没有他的key所对应的节点，所以他被当做新的节点，增加到真实DOM上去了。