【React】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。举个例子：

真实DOM

<ul id="list">
	<li class="item">喜羊羊li>
	<li class="item">懒羊羊li>
	<li class="item">美羊羊li>
ul>

对应的虚拟DOM为：

let oldVDOM = {
	tagName:'ul',
	props:{
		id:'list'
	},
	children:[
		{
			tagName:'li',props:{class:'item',children:['喜羊羊']}
		},
		{
			tagName:'li',props:{class:'item',children:['懒羊羊']}
		},
		{
			tagName:'li',props:{class:'item',children:['美羊羊']}
		}
	]
}

这时候，修改一个li标签的文本：

<ul id="list">
	<li class="item">喜羊羊li>
	<li class="item">懒羊羊li>
	<li class="item">美羊羊是个阴阳怪li>
ul>

这时候生成的新虚拟DOM为：

let newVDOM = {
	tagName:'ul',
	props:{
		id:'list'
	},
	children:[
		{
			tagName:'li',props:{class:'item',children:['喜羊羊']}
		},
		{
			tagName:'li',props:{class:'item',children:['懒羊羊']}
		},
		{
			tagName:'li',props:{class:'item',children:['美羊羊是个阴阳怪']}
		}
	]
}

这就是咱们平常说的新旧两个虚拟DOM，这个时候新虚拟DOM是数据的最新状态，那么我们直接拿新虚拟DOM去渲染成真实DOM的话，效率真的回避直接操作真实DOM高吗？那肯定是不会的，看下图：

由上图可知，肯定是第二种方式比较快，因为第一种方式中间还夹着一个虚拟DOM的步骤，所以虚拟DOM比真实DOM快这句话其实是错的，或者说是不严谨的。正确的应该是：虚拟DOM算法操作真实DOM，性能高于直接操作真实DOM，虚拟DOM和虚拟DOM算法是两种概念。虚拟DOM算法 = 虚拟DOM + Diff算法

什么是Diff算法

上例中，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算法是一种对比算法。对比两者是旧虚拟DOM和新虚拟DOM，对比出那个是虚拟节点更改了，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。

使用虚拟DOM算法地损耗计算：总损耗 = 虚拟DOM增删改查 + (与Diff算法效率有关) 真实DOM差异增删改 + (较少的节点) 排版与重绘

直接操作真实DOM的损耗计算：总损耗 = 真实DOM完全增删改 + (可能较多的节点) 排版与重绘

传统diff算法

通过循环递归对节点进行依次对比，算法时间复杂度达到O(n³)，n是树的节点树，这个有多可怕呢？—— 如果要展示 1000 个节点，得执行上亿次比较。即使是CPU快能执行30亿条命令，也很难在一秒内计算出差异。

React的diff算法

1. 什么是调和？

将Virtual DOM树转换成 Actual DOM树的最少的过程成为调和。

2. 什么是React diff算法？

diff 算法是调和的具体实现。

3. diff策略。

React用三大策略 将O(n³)复杂度 转化为O(n)复杂度

(1) 策略一（tree diff）：Web UI中DOM节点跨层级的移动操作特别少，可以忽略不计。

(2) 策略二（component diff）: 拥有相同类的两个组件 生成相似的树形结构，拥有不同类的两个组件，生成不同的树形结构。

(3) 策略三（element diff）：对于同一层级的一组子节点，通过唯一 id区分。

4. tree diff

(1) React 通过updateDepth对虚拟DOM继续层级控制。

(2) 对树分层比较，两棵树只对同一层次节点比较。如果该节点不存在时，则该节点及其子节点会被完全删除，不会再进一步比较。

(3) 只需遍历一次，就能完成整棵DOM树的比较。

那么问题来了，如果DOM节点出现了跨层级操作，diff会咋办呢？

答：diff只简单考虑通层级的节点位置变换，如果时跨层级的话，只有创建节点和删除节点的操作。

如下图所示，A节点及其子节点被整个移动到D节点下面去，由于React只会简单的考虑同级节点的位置变换，而对于不同层级的节点，只有创建和删除操作，所以当根节点发现A节点消失了，就会删除A节点及其子节点，当D发现多了一个子节点A，就会创建新的A作为其子节点。
此时，diff的执行情况是：createA-->createB-->createC-->deleteA。

由此可以发现，当出现节点跨层级移动时，并不会出现想象中的移动操作，而是会进行删除，重新创建的动作，这是一种很影响React性能的操作。因此，官方建议不要进行DOM节点跨层级操作，可以通过css隐藏、显示节点，而不是真正地移除、添加DOM节点。

5. component diff：React对不同的组件间的比较，有三种策略。

(1) 同一类型的两个组件，按原策略(层级比较) 继续比较 Virtual DOM树 即可。

(2) 同一类型的两个组件，组件A变化为组件B时，可能 Virtual DOM 没有任何变化，如果知道这点（变换的过程中，Virtual DOM 没有变化），可节省大量计算时间，所以用户可以通过 shouldComponentUpdate( ) 来判断是否需要判断计算。

(3) 不同类型的组件，将一个(将被改变的)组件判断为 dirtycomponent(脏组件)，从而替换整个组件的所有节点。

注意：如果组件D和G的结构相似，但是React判断是不同类型的组件，则不会比较其结构，而是删除组件D及其子节点，创建G及其子节点。

6. element diff：当节点处于同一层级时，diff提供三种节点操作：删除、插入、移动。

插入： 组件C不在集合(A、B)中，需要插入。

删除：
（1）组件D在集合（A、B、D）中，但D的节点已经更改，不能复用和更新，所以需要删除旧的D，再创建新的。

（2）组件D之前在集合（A、B、D）中，但集合变成新的集合（A、B）了，D就需要被删除。

移动： 组件D已经在集合（A、B、C、D）里了，且集合更新时，D没有发生更新，只是位置改变，如新集合（A、D、B、C），D在第二个，无须像传统diff，让旧集合的第二个B和新集合的第二个D比较，并且删除第二个位置的B，再在第二个位置插入D，而是(对同一层级的同组子节点)添加唯一的key进行区分，移动即可。

移动情形一：新旧集合中存在相同节点但位置不同时，如何移动节点

(1) 看着上图的B，React先从新中取得B，然后判断旧中是否存在相同节点B，当发现存在节点B后，就去判断是否移动B。B在旧中的index=1，它的lastIndex=0，不满足 index的条件，因此B不做移动操作。此时，一个操作是，lastIndex = max(index,lastIndex) =1。
注意：lastIndex有点像浮标，或者说是一个map的索引，一开始默认值是0，它会与map中的元素进行比较，比较完后，会改变自己的值的。(取index和lastIndex的较大数)。

(2) 看着A，A在旧的index=0，此时的lastIndex=1(因为先前与新的B比较过了)，满足index，因此，对A进行移动操作，此时lastIndex=max(index,lastIndex)=1。

(3) 看着D，同(1)，不移动，由于D在旧的index=3，比较时，lastIndex=1，所以改变lastIndex=max(index,lastIndex)=3。

(4) 看着C，同(2)，移动，C在旧的index=2，满足index，所以移动。由于C已经是最后一个节点，所以diff操作结束。

移动情形二：新集合中有新加入的节点，旧集合中有删除的节点

(1) B不移动，不赘述，更新 lastIndex=1。

(2) 新集合取得 E，发现旧不存在，故在lastIndex=1的位置 创建E，更新lastIndex=1。

(3) 新集合取得C，C不移动，更新lastIndex=2。

(4) 新集合取得A，A移动，同上，更新lastIndex=2。

(5)新集合对比后，再对旧集合遍历。判断 新集合 没有，但 旧集合 有的元素（如D，新集合没有，旧集合有），发现 D，删除D，diff 操作结束。

diff的不足与待优化的地方

看图的 D，此时D不移动，但它的index是最大的，导致更新lastIndex=3，从而使得其他元素A,B,C的index

理想情况是 只移动D，不移动A,B,C。因此，在开发过程中，尽量减少类似将最后一个节点移动到列表首部的操作，当节点数量过大或更新操作过于频繁时，会影响React的渲染性能。