vue.js之diff算法
在 Vue.js 中，Diff 算法是一个核心的概念，它在虚拟 DOM（Virtual DOM）的更新过程中起着关键作用。下面详细介绍 Vue.js 中的 Diff 算法。
什么是 Diff 算法
Diff 算法是一种用于比较两个树结构差异的算法。在 Vue.js 里，它用于比较新旧虚拟 DOM 树的差异，从而找出哪些节点需要更新，避免直接操作真实 DOM 带来的性能开销，因为直接操作真实 DOM 的代价相对较高。
虚拟 DOM
虚拟 DOM 是真实 DOM 的抽象表示，它是一个轻量级的 JavaScript 对象，包含了真实 DOM 的一些关键信息，如标签名、属性、子节点等。Vue.js 通过虚拟 DOM 来描述真实 DOM 的状态，当数据发生变化时，会生成新的虚拟 DOM 树，然后使用 Diff 算法比较新旧虚拟 DOM 树的差异，最后只更新需要更新的真实 DOM 部分。
Vue2 中 Diff 算法的实现原理
核心思路
Vue2 采用 双指针法 的方式对新旧虚拟 DOM 树进行比较，具体步骤如下：
- 同层比较： Diff 算法只比较同层的节点，不会跨层比较。这是因为在实际开发中，跨层移动节点的情况比较少，而且跨层比较的复杂度较高，所以 Vue.js 通过同层比较来降低算法的复杂度。
- 比较节点： 在比较过程中，会使用双指针分别指向新旧虚拟 DOM 树的节点，然后按照一定的规则进行比较。比较规则如下：
- 节点类型不同： 如果新旧节点的类型不同（如一个是div，一个是p），则直接用新节点替换旧节点。
- 节点类型相同： 如果新旧节点的类型相同，则比较节点的属性和子节点。对于属性，会比较新旧节点的属性值，只更新有变化的属性；对于子节点，会递归地调用 Diff 算法进行比较。
列表比较优化
当处理列表节点时，Vue.js 会使用key属性来优化 Diff 算法。key是一个唯一的标识符，用于帮助 Vue.js 识别哪些元素发生了变化。通过key，Vue.js 可以更高效地进行节点的移动、插入和删除操作。具体优化策略如下：
- 相同key的节点：如果新旧节点的key相同，则认为它们是同一个节点，只需要更新节点的属性和内容。
- 不同key的节点：如果新旧节点的key不同，则认为它们是不同的节点，会进行节点的插入、删除或移动操作。
算法思路（简单示意）
// 简化的 Vue 2 Diff 算法实现思路
function diff(oldVnode, newVnode) {
if (oldVnode.tag !== newVnode.tag) {
// 节点类型不同，替换节点
return replaceNode(oldVnode, newVnode);
}
// 比较属性
updateProps(oldVnode.props, newVnode.props);
// 比较子节点
if (oldVnode.children && newVnode.children) {
updateChildren(oldVnode.children, newVnode.children);
} else if (newVnode.children) {
// 新节点有子节点，旧节点没有，插入新子节点
addChildren(newVnode.children);
} else if (oldVnode.children) {
// 旧节点有子节点，新节点没有，移除旧子节点
removeChildren(oldVnode.children);
}
return newVnode;
}
代码示例
下面是一个简单的 Vue.js 示例，展示了 Diff 算法的工作过程：
html<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
<title>Vue Diff Algorithm Example</title>
<script src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/[email protected]/dist/vue.js"></script>
</head>
<body>
<div id="app">
<ul>
<li v-for="item in items" :key="item.id">{{ item.name }}</li>
</ul>
<button @click="updateItems">Update Items</button>
</div>
<script>
new Vue({
el: '#app',
data: {
items: [
{ id: 1, name: 'Item 1' },
{ id: 2, name: 'Item 2' },
{ id: 3, name: 'Item 3' }
]
},
methods: {
updateItems() {
this.items = [
{ id: 1, name: 'Updated Item 1' },
{ id: 4, name: 'Item 4' },
{ id: 3, name: 'Item 3' }
];
}
}
});
</script>
</body>
</html>
在这个示例中，当点击 “Update Items” 按钮时，items数组会发生变化，Vue.js 会生成新的虚拟 DOM 树，然后使用 Diff 算法比较新旧虚拟 DOM 树的差异，最后只更新需要更新的真实 DOM 部分。具体来说，id为 1 的节点会更新内容，id为 2 的节点会被删除，id为 4 的节点会被插入。
Vue 3 的 Diff 算法
核心思路
Vue 3 的 Diff 算法在 Vue 2 的基础上进行了优化，引入了快速 Diff 算法。快速 Diff 算法结合了最长递增子序列（LIS）的思想，进一步提高了 Diff 的效率。
具体步骤
- 预处理：
- 首先对新旧节点的首尾节点进行比较，处理可以直接复用的节点。
- 找出新旧节点中相同位置的可复用节点，并进行更新。
- 处理新增和删除节点：
- 经过预处理后，确定哪些节点是新增的，哪些节点是需要删除的。
- 对于新增节点，插入到合适的位置；对于删除节点，从 DOM 中移除。
- 最长递增子序列（LIS）：
- 当存在节点移动时，通过计算最长递增子序列来最小化节点的移动操作。这样可以减少不必要的 DOM 操作，提高性能。
算法思路（简单示意）
// 简化的 Vue 3 快速 Diff 算法实现思路
function quickDiff(oldChildren, newChildren) {
let oldStartIdx = 0;
let newStartIdx = 0;
let oldEndIdx = oldChildren.length - 1;
let newEndIdx = newChildren.length - 1;
let oldStartVnode = oldChildren[oldStartIdx];
let oldEndVnode = oldChildren[oldEndIdx];
let newStartVnode = newChildren[newStartIdx];
let newEndVnode = newChildren[newEndIdx];
// 预处理：首尾节点比较
while (oldStartIdx <= oldEndIdx && newStartIdx <= newEndIdx) {
if (isSameVNodeType(oldStartVnode, newStartVnode)) {
// 首节点可复用，更新节点
patch(oldStartVnode, newStartVnode);
oldStartVnode = oldChildren[++oldStartIdx];
newStartVnode = newChildren[++newStartIdx];
} else if (isSameVNodeType(oldEndVnode, newEndVnode)) {
// 尾节点可复用，更新节点
patch(oldEndVnode, newEndVnode);
oldEndVnode = oldChildren[--oldEndIdx];
newEndVnode = newChildren[--newEndIdx];
} else {
// 其他情况，需要进一步处理
break;
}
}
// 处理新增和删除节点
if (oldStartIdx > oldEndIdx) {
// 旧节点处理完，有新增节点
for (let i = newStartIdx; i <= newEndIdx; i++) {
insert(newChildren[i]);
}
} else if (newStartIdx > newEndIdx) {
// 新节点处理完，有删除节点
for (let i = oldStartIdx; i <= oldEndIdx; i++) {
remove(oldChildren[i]);
}
} else {
// 处理节点移动
const newIndexToOldIndexMap = new Map();
// ... 构建映射表和计算最长递增子序列
}
}
复杂度分析
Vue.js 的 Diff 算法的时间复杂度为 O (n)，这是因为它采用了同层比较和key的优化策略，避免了传统 Diff 算法的 O (n^3) 复杂度，从而提高了性能。
Vue 2 和 Vue 3 Diff 算法的区别
- 算法复杂度： Vue 2 的 Diff 算法在某些情况下可能会有较多的 DOM 操作，而 Vue 3 的快速 Diff 算法结合了最长递增子序列，在处理节点移动时能更高效地减少 DOM 操作，整体性能有所提升。
- 代码实现： Vue 3 的 Diff 算法实现更为复杂，引入了更多的优化策略，如预处理和最长递增子序列的计算，而 Vue 2 的实现相对简单直观。
- 性能表现： 在大规模列表更新场景下，Vue 3 的 Diff 算法优势更加明显，能显著减少不必要的 DOM 操作，提高更新效率。
总之，Diff 算法是 Vue.js 实现高效更新的关键技术之一，通过比较新旧虚拟 DOM 树的差异，只更新需要更新的真实 DOM 部分，从而提高了应用的性能。