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Vue-diff算法原理

Vue-diff算法原理

作者: CRUD_科科 | 来源:发表于2022-07-20 18:19 被阅读0次

    虚拟DOM

    虚拟DOM(Virtual DOM)是对真实DOM的JS抽象表现,能够描述DOM结构和关系,在合适的时机将虚拟dom转化为真实dom节点。
    优点:

    • DOM发生变化时,通过新旧虚拟DOM对比可以得到最小的操作量,从而提升性能。
    • 跨平台,将虚拟DOM转换为不同运行时实现跨平台。
    • Vue的diff算法是基于snabbdom改造过来的,仅在同级的vnode间做diff,最终实现整个DOM树的更新。这样可以大大降低时间复杂度(从O(n3)变成O(n))。
    • 兼容性:还可以加入兼容性代码增强操作的兼容性
    // 真实DOM
    <div>
      <p>Hello World</p>
    </div>
    
    // 虚拟DOM
    let vnode = {
      tag: 'div',
      children:[ {tag:'p', text:'Hello World'}]
    }
    

    虚拟节点中所包含的属性

    // 虚拟节点中所包含的属性
    export default class VNode {
      tag: string | void; // 标签名
      data: VNodeData | void; // 数据
      children: ?Array<VNode>; // 子节点数组
      text: string | void;  // 真实节点所对应的文本
      elm: Node | void;  // 对应的真实dom
      key: string | number | void; // 元素上定义的key
      parent: VNode | void; // component placeholder node
      isStatic: boolean; // hoisted static node  // 是否是静态节点
      isComment: boolean; // 是否是注释节点
      isCloned: boolean; // is a cloned node?
      isOnce: boolean; // is a v-once node?  // 是否是v-once的节点
    }
    

    diff算法

    patch方法

    所在文件 patch core\vdom\patch.js
    树级别的比较,可能有三种情况:增删改。

    1. new VNode 不存在就删;
    2. old VNode 不存在就增;
    3. 都存在就执行 diff 执行更新
    function patch (oldVnode, vnode) {
      // 新节点不存存在,删除
      if (isUndef(vnode)) {
        if (isDef(oldVnode)) invokeDestroyHook(oldVnode)
        return
      }
      // 老节点不存在为第一次渲染,新增
      if (isUndef(oldVnode)) {
        // empty mount (likely as component), create new root element
        isInitialPatch = true
        // 根据vnode生成新元素
        createElm(vnode)
      } else {
        // 判断是否相同节点
        if (sameVnode(oldVnode, vnode)) {
          patchVnode(oldVnode, vnode)
        } else {
          const oEl = oldVnode.el // 当前oldVnode对应的真实元素节点
          let parentEle = api.parentNode(oEl)  // 获取父节点
          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
          }
        }
      }
    }
    
    // 判断新老节点是否相同
    // key节点唯一标识 tag(标签名)  isComment(是否为注释节点)
    function sameVnode (a, b) {
      return (
        a.key === b.key && (
          (
            a.tag === b.tag &&
            a.isComment === b.isComment &&
            isDef(a.data) === isDef(b.data) &&
            sameInputType(a, b)
          )
        )
      )
    }
    

    patchVnode方法

    比较两个vNode包括三种操作类型:属性更新、文本更新、子节点更新

    1. 新老节点 均有 children 子节点,则对子节点进行 diff 操作,调用 updateChildren
    2. 如果 老节点没有子节点而新节点有子节点 ,先清空老节点的文本内容,然后为其新增子节点。
    3. 新节点没有子节点而老节点有子节点 的时候,则移除该节点的所有子节点。
    4. 新老节点都无子节点 的时候,只是文本的替换。
    function patchVnode (oldVnode, vnode) {
      if (oldVnode === vnode) {
        return
      }
    
      
    let i
        const data = vnode.data
        if (isDef(data) && isDef(i = data.hook) && isDef(i = i.prepatch)) {
          i(oldVnode, vnode)
        }
    
      // 找到老节点的真实dom, elm
      const elm = vnode.elm = oldVnode.elm
      // 找到新老节点的孩子节点 
      const oldCh = oldVnode.children
      const ch = vnode.children
    
      // 属性更新
      if (isDef(data) && isPatchable(vnode)) {
        for (i = 0; i < cbs.update.length; ++i) cbs.update[i](oldVnode, vnode)
        if (isDef(i = data.hook) && isDef(i = i.update)) i(oldVnode, vnode)
      }
    
      // 判断是否是元素, 没有文本则是Element
      if (isUndef(vnode.text)) {
        // 新老节点都有孩子
        if (isDef(oldCh) && isDef(ch)) {
          if (oldCh !== ch) 
              // 比较两个孩子节点差异并更新
              updateChildren(elm, oldCh, ch)
        } else if (isDef(ch)) { // 只有新节点有孩子
          // 老节点有文本 清空文本
          if (isDef(oldVnode.text)) nodeOps.setTextContent(elm, '')
          // 将新节点的孩子节点加入到真实dom上
          addVnodes(elm, null, ch, 0, ch.length - 1)
        } else if (isDef(oldCh)) {
          // 只有老节点有孩子 删除老节点
          removeVnodes(elm, oldCh, 0, oldCh.length - 1)
        } else if (isDef(oldVnode.text)) {
          // 老节点有文本 清空文本
          nodeOps.setTextContent(elm, '')
        }
      } else if (oldVnode.text !== vnode.text) {
        // 新老节点都是文本且不同,直接使用新文本替换老文本
        nodeOps.setTextContent(elm, vnode.text)
      }
    }
    

    updateChildren方法

    对比新旧children得出最小操作补丁,有四种情况

    1. 老头结点和新头结点相同,直接patchVnode
    2. 老尾结点和新尾巴结点相同,直接patchVnode
    3. 老头结点和新尾结点相同,patchVnode的同时还要把老头结点放到老尾结点后面去
    4. 老尾结点和新头结点相同,patchVnode的同时将老尾结点放到老头结点前面去

    如果以上四种情况都不符合:
    则在老的节点队列中寻找循环寻找与新头结点满足sameVnode的节点,然后移到老头结点前面去,新头结点下标向后移一位

    也有可能找不到这样的节点,那么就新建一个节点,并且将它放到老节点队列最前面去
    最后老节点队列和新节点队列长度可能不一样,就会有一个队列没有遍历完,那么就会有有一下两种情况:
    批量增加(老节点遍历完了,还有没遍历的新节点就批量创建增加上去)
    批量删除(新节点遍历完了,还有没遍历的老节点就批量删除掉)

    function updateChildren (parentElm, oldCh, newCh) {
      // 定义两个指针分别指向两个子节点数组的开始
      let oldStartIdx = 0
      let newStartIdx = 0
      // 分别获取新老子节点数组的长度和开始和结束节点
      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, idxInOld, vnodeToMove, refElm
      // 当新老节点都没有对比完一直循环
      while (oldStartIdx <= oldEndIdx && newStartIdx <= newEndIdx) {
        // 老节点的开始节点不存在,则直接进行下次循环,下标向后移一位
        if (isUndef(oldStartVnode)) {
          oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx] // Vnode has been moved left
          
        }
        // 老节点的结束节点不存在,则直接进行下次循环,下标向前移一位
        else if (isUndef(oldEndVnode)) {
          oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx]
        }
        // 新旧节点相同
        else if (sameVnode(oldStartVnode, newStartVnode)) {
          // 递归比较两个节点,同时+1
          patchVnode(oldStartVnode, newStartVnode, insertedVnodeQueue)
          oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx]
          newStartVnode = newCh[++newStartIdx]
        }
        // 新旧的结束节点相同, 同时-1
        else if (sameVnode(oldEndVnode, newEndVnode)) {
          patchVnode(oldEndVnode, newEndVnode)
          oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx]
          newEndVnode = newCh[--newEndIdx]
        }
        // 老的头节点与新的尾巴节点相同,把老的头节点移动到老的尾巴去,提高相同度
        else if (sameVnode(oldStartVnode, newEndVnode)) { // Vnode moved right
          patchVnode(oldStartVnode, newEndVnode)
          canMove && nodeOps.insertBefore(parentElm, oldStartVnode.elm, nodeOps.nextSibling(oldEndVnode.elm))
          oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx]
          newEndVnode = newCh[--newEndIdx]
        }
        // 老的尾节点与新的头节点相同
        else if (sameVnode(oldEndVnode, newStartVnode)) { // Vnode moved left
          patchVnode(oldEndVnode, newStartVnode)
          canMove && nodeOps.insertBefore(parentElm, oldEndVnode.elm, oldStartVnode.elm)
          oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx]
          newStartVnode = newCh[++newStartIdx]
        }
        // 4种猜想都没有找到相同的,才被迫进行循环查找
        else {
          if (isUndef(oldKeyToIdx)) 
              // createKeyToOldIdx会返回一个map key就是老元素的key值是老元素的索引(oldKeyToIdx)
              oldKeyToIdx = createKeyToOldIdx(oldCh, oldStartIdx, oldEndIdx)
          // findIdxInOld方法 (查找在老的数组中的索引key)
          idxInOld = isDef(newStartVnode.key)
            ? oldKeyToIdx[newStartVnode.key]
            : findIdxInOld(newStartVnode, oldCh, oldStartIdx, oldEndIdx)
          // idxInOld (老的子节点数组中没有这个元素,则新建)
          if (isUndef(idxInOld)) { // New element
            createElm(newStartVnode, insertedVnodeQueue, parentElm, oldStartVnode.elm, false, newCh, newStartIdx)
          } else {
            vnodeToMove = oldCh[idxInOld]
            // 如果找到元素可以复用,则进一步比较
            if (sameVnode(vnodeToMove, newStartVnode)) {
              patchVnode(vnodeToMove, newStartVnode, insertedVnodeQueue)
              oldCh[idxInOld] = undefined
              canMove && nodeOps.insertBefore(parentElm, vnodeToMove.elm, oldStartVnode.elm)
            } else {
              // 只有key相同,但是内容不相同
              createElm(newStartVnode, insertedVnodeQueue, parentElm, oldStartVnode.elm, false, newCh, newStartIdx)
            }
          }
          // 移动指针
          newStartVnode = newCh[++newStartIdx]
        }
      }
      // 最后收尾,进行整理工作
      // 新的子节点数组长度长 添加新增的
      if (oldStartIdx > oldEndIdx) {
        refElm = isUndef(newCh[newEndIdx + 1]) ? null : newCh[newEndIdx + 1].elm
        addVnodes(parentElm, refElm, newCh, newStartIdx, newEndIdx)
      } else if (newStartIdx > newEndIdx) {
        //老的子节点数组长度长 删除多余的
        removeVnodes(parentElm, oldCh, oldStartIdx, oldEndIdx)
      }
    }
    

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