彻底搞懂Vue虚拟Dom和diff算法
前言
使用过Vue和React的小伙伴肯定对虚拟Dom和diff算法很熟悉，它扮演着很重要的角色。由于小编接触Vue比较多，React只是浅学，所以本篇主要针对Vue来展开介绍，带你一步一步搞懂它。
虚拟DOM
什么是虚拟DOM？
虚拟DOM（Virtual Dom），也就是我们常说的虚拟节点，是用JS对象来模拟真实DOM中的节点，该对象包含了真实DOM的结构及其属性，用于对比虚拟DOM和真实DOM的差异，从而进行局部渲染来达到优化性能的目的。
真实的元素节点：
<div id="wrap">
<p class="title">Hello world!p>
div>
VNode：
{
tag:'div',
attrs:{
id:'wrap'
},
children:[
{
tag:'p',
text:'Hello world!',
attrs:{
class:'title',
}
}
]
}
为什么使用虚拟DOM？
简单了解虚拟DOM后，是不是有小伙伴会问：Vue和React框架中为什么会用到它呢？好问题！那来解决下小伙伴的疑问。
起初我们在使用JS/JQuery时，不可避免的会大量操作DOM，而DOM的变化又会引发回流或重绘，从而降低页面渲染性能。那么怎样来减少对DOM的操作呢？此时虚拟DOM应用而生，所以虚拟DOM出现的主要目的就是为了减少频繁操作DOM而引起回流重绘所引发的性能问题的！
虚拟DOM的作用是什么？
- 兼容性好。因为Vnode本质是JS对象，所以不管Node还是浏览器环境，都可以操作；
- 减少了对Dom的操作。页面中的数据和状态变化，都通过Vnode对比，只需要在比对完之后更新DOM，不需要频繁操作，提高了页面性能；
虚拟DOM和真实DOM的区别？
说到这里，那么虚拟DOM和真实DOM的区别是什么呢？总结大概如下：
- 虚拟DOM不会进行回流和重绘；
- 真实DOM在频繁操作时引发的回流重绘导致性能很低；
- 虚拟DOM频繁修改，然后一次性对比差异并修改真实DOM，最后进行依次回流重绘，减少了真实DOM中多次回流重绘引起的性能损耗；
- 虚拟DOM有效降低大面积的重绘与排版，因为是和真实DOM对比，更新差异部分，所以只渲染局部；
总损耗 = 真实DOM增删改 + (多节点)回流/重绘; //计算使用真实DOM的损耗
总损耗 = 虚拟DOM增删改 + (diff对比)真实DOM差异化增删改 + (较少节点)回流/重绘; //计算使用虚拟DOM的损耗
可以发现，都是围绕频繁操作真实DOM引起回流重绘，导致页面性能损耗来说的。不过框架也不一定非要使用虚拟DOM，关键在于看是否频繁操作会引起大面积的DOM操作。
那么虚拟DOM究竟通过什么方式来减少了页面中频繁操作DOM呢？这就不得不去了解DOM Diff算法了。
DIFF算法
当数据变化时，vue如何来更新视图的？其实很简单，一开始会根据真实DOM生成虚拟DOM，当虚拟DOM某个节点的数据改变后会生成一个新的Vnode，然后VNode和oldVnode对比，把不同的地方修改在真实DOM上，最后再使得oldVnode的值为Vnode。
diff过程就是调用patch函数，比较新老节点，一边比较一边给真实DOM打补丁(patch)；
对照vue源码来解析一下，贴出核心代码，旨在简单明了讲述清楚，不然小编自己看着都头大了O(∩_∩)O
patch
那么patch是怎样打补丁的？
//patch函数 oldVnode:老节点 vnode:新节点
function patch (oldVnode, vnode) {
...
if (sameVnode(oldVnode, vnode)) {
patchVnode(oldVnode, vnode) //如果新老节点是同一节点,那么进一步通过patchVnode来比较子节点
} else {
/* -----否则新节点直接替换老节点----- */
const oEl = oldVnode.el // 当前oldVnode对应的真实元素节点
let parentEle = api.parentNode(oEl) // 父元素
createEle(vnode) // 根据Vnode生成新元素
if (parentEle !== null) {
api.insertBefore(parentEle, vnode.el, api.nextSibling(oEl)) // 将新元素添加进父元素
api.removeChild(parentEle, oldVnode.el) // 移除以前的旧元素节点
oldVnode = null
}
}
...
return vnode
}
//判断两节点是否为同一节点
function sameVnode (a, b) {
return (
a.key === b.key && // key值
a.tag === b.tag && // 标签名
a.isComment === b.isComment && // 是否为注释节点
// 是否都定义了data，data包含一些具体信息，例如onclick , style
isDef(a.data) === isDef(b.data) &&
sameInputType(a, b) // 当标签是的时候，type必须相同
)
}
从上面可以看出，patch函数是通过判断新老节点是否为同一节点：
-
如果是同一节点，执行patchVnode进行子节点比较；
-
如果不是同一节点，新节点直接替换老节点；
那如果不是同一节点，但是它们子节点一样怎么办嘞？OMG，要牢记：diff是同层比较，不存在跨级比较的！简单提一嘴，React中也是如此，它们只是针对同一层的节点进行比较。
patchVnode
既然到了patchVnode方法，说明新老节点为同一节点，那么这个方法做了什么处理？
function patchVnode (oldVnode, vnode) {
const el = vnode.el = oldVnode.el //找到对应的真实DOM
let i, oldCh = oldVnode.children, ch = vnode.children
if (oldVnode === vnode) return //如果新老节点相同,直接返回
if (oldVnode.text !== null && vnode.text !== null && oldVnode.text !== vnode.text) {
//如果新老节点都有文本节点且不相等,那么新节点的文本节点替换老节点的文本节点
api.setTextContent(el, vnode.text)
}else {
updateEle(el, vnode, oldVnode)
if (oldCh && ch && oldCh !== ch) {
//如果新老节点都有子节点,执行updateChildren比较子节点[很重要也很复杂,下面展开介绍]
updateChildren(el, oldCh, ch)
}else if (ch){
//如果新节点有子节点而老节点没有子节点,那么将新节点的子节点添加到老节点上
createEle(vnode)
}else if (oldCh){
//如果新节点没有子节点而老节点有子节点，那么删除老节点的子节点
api.removeChildren(el)
}
}
}
如果两个节点不一样，直接用新节点替换老节点；
如果两个节点一样，
- 新老节点一样，直接返回；
- 老节点有子节点，新节点没有：删除老节点的子节点；
- 老节点没有子节点，新节点有子节点：新节点的子节点直接append到老节点；
- 都只有文本节点：直接用新节点的文本节点替换老的文本节点；
- 都有子节点：updateChildren
最复杂的情况也就是新老节点都有子节点，那么updateChildren是如何来处理这一问题的，该方法也是diff算法的核心，下面我们来了解一下！
updateChildren
由于代码太多了，这里先做个概述。updateChildren方法的核心：
- 提取出新老节点的子节点：新节点子节点ch和老节点子节点oldCh；
- ch和oldCh分别设置StartIdx（指向头）和EndIdx（指向尾）变量，它们两两比较（按照sameNode方法），有四种方式来比较。如果4种方式都没有匹配成功，如果设置了key就通过key进行比较，在比较过程种startIdx++，endIdx–，一旦StartIdx > EndIdx表明ch或者oldCh至少有一个已经遍历完成，此时就会结束比较。
下面结合图来理解：
第一步：
oldStartIdx = A , oldEndIdx = C;
newStartIdx = A , newEndIdx = D;
此时oldStartIdx和newStarIdx匹配，所以将dom中的A节点放到第一个位置，此时A已经在第一个位置，所以不做处理，此时真实DOM顺序：A B C；
参考vue实战视频讲解：进入学习
第二步：
oldStartIdx = B , oldEndIdx = C;
newStartIdx = C , oldEndIdx = D;
此时oldEndIdx和newStartIdx匹配，将原本的C节点移动到A后面，此时真实DOM顺序：A C B；
第三步：
oldStartIdx = C , oldEndIdx = C;
newStartIdx = B , newEndIdx = D;
oldStartIdx++,oldEndIdx--;
oldStartIdx > oldEndIdx
此时遍历结束，oldCh已经遍历完，那么将剩余的ch节点根据自己的index插入到真实DOM中即可，此时真实DOM顺序：A C B D；
所以匹配过程中判断结束有两个条件：
- oldStartIdx > oldEndIdx表示oldCh先遍历完成，如果ch有剩余节点就根据对应index添加到真实DOM中；
- newStartIdx > newEndIdx表示ch先遍历完成，那么就要在真实DOM中将多余节点删除掉；
看下图这个实例，就是新节点先遍历完成删除多余节点：
最后，在这些子节点sameVnode后如果满足条件继续执行patchVnode，层层递归，直到oldVnode和Vnode中所有子节点都比对完成，也就把所有的补丁都打好了，此时更新到视图。
总结
dom的diff算法时间复杂度为o(n^3),如果使用在框架中性能会很差。Vue使用的diff算法，时间复杂度为o(n)，简化了很多操作。
最后，用一张图来记忆整个Diff过程，希望你能有所收获！
彩蛋
因为React只是简单学了基础，这里作为对比来概述一下：
1.React渲染机制：React采用虚拟DOM，在每次属性和状态发生变化时，render函数会返回不同的元素树，然后对比返回的元素树和上次渲染树的差异并对差异部分进行更新，最后渲染为真实DOM。
2.diff永远都是同层比较，如果节点类型不同，直接用新的替换旧的。如果节点类型相同，就比较他们的子节点，依次类推。通常元素上绑定的key值就是用来比较节点的，所以一定要保证其唯一性，一般不采用数组下标来作为key值，因为当数组元素发生变化时index会有所改动。
3.渲染机制的整个过程包含了更新操作，将虚拟DOM转换为真实DOM，所以整个渲染过程就是Reconciliation。而这个过程的核心又主要是diff算法，利用的是生命周期shouldComponentUpdate函数。