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深入了解vue.js中的diff演算法

這篇文章給大家詳細了解vue.js中的diff演算法。有一定的參考價值，有需要的朋友可以參考一下，希望對大家有幫助。

前言

我的目標是寫一個非常詳細的關於diff的乾貨，所以本文有點長。也會用到大量的圖片以及程式碼舉例，目的讓看這篇文章的朋友一定弄清楚diff的邊邊角角。

先來了解幾個點...

1. 當資料改變時，vue是怎麼更新節點的？

要知道渲染真實DOM的開銷是很大的，例如有時候我們修改了某個數據，如果直接渲染到真實dom上會引起整個dom樹的重繪和重排，有沒有可能我們只更新我們修改的那一小塊dom而不要更新整個dom呢？ diff演算法能夠幫助我們。

我們先根據真實DOM產生一顆virtual DOM，當virtual DOM某個節點的資料改變後會產生一個新的Vnode，然後Vnode和oldVnode作對比，發現有不一樣的地方就直接修改在真實的DOM上，然後使oldVnode的值為Vnode。

diff的過程就是呼叫名為patch的函數，比較新舊節點，一邊比較一邊為真實的DOM打補丁。

2. virtual DOM和真實DOM的差別？

virtual DOM是將真實的DOM的資料抽取出來，以物件的形式模擬樹狀結構。例如dom是這樣的：

<div>
    <p>123</p>
  </div>

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對應的virtual DOM（偽代碼）：

var Vnode = {
    tag: &#39;div&#39;,
    children: [
        { tag: &#39;p&#39;, text: &#39;123&#39; }
    ]
};

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（溫馨提示：VNode和oldVNode都是對象，一定要記住）

3. diff的比較方式？

在採取diff演算法比較新舊節點的時候，比較只會在同層級進行, 不會跨層級比較。

<div>
    <p>123</p>
</div>

<div>
    <span>456</span>
</div>

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上面的程式碼會分別比較同一層的兩個div以及第二層的p和span，但是不會拿div和span做比較。在別處看到的一張很形象的圖：

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diff流程圖

當資料改變時，set方法會讓呼叫Dep.notify通知所有訂閱者Watcher，訂閱者就會呼叫patch為真實的DOM打補丁，更新對應的視圖。

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特定分析

#patch

來看看patch是怎麼打補丁的（程式碼只保留核心部分）

function patch (oldVnode, vnode) {
    // some code
    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)  // 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
        }
    }
    // some code 
    return vnode
}

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patch函數接收兩個參數oldVnode和Vnode分別代表新的節點和先前的舊節點

判斷兩個節點是否值得比較，值得比較則執行patchVnode

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<input>的时候，type必须相同
  )
}

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不值得比較則用Vnode取代oldVnode

如果兩個節點都是一樣的，那麼就深入檢查他們的子節點。如果兩個節點不一樣那就表示Vnode完全被改變了，就可以直接取代oldVnode。

雖然這兩個節點不一樣但是他們的子節點一樣怎麼辦？別忘了，diff可是逐層比較的，如果第一層不一樣那麼就不會繼續深入比較第二層了。（我在想這算是缺點嗎？相同子節點不能重複利用了...）

patchVnode

當我們確定兩個節點值得比較之後我們會對兩個節點指定patchVnode方法。那麼這個方法做了什麼呢？

patchVnode (oldVnode, vnode) {
    const el = vnode.el = oldVnode.el
    let i, oldCh = oldVnode.children, ch = vnode.children
    if (oldVnode === vnode) return
    if (oldVnode.text !== null && vnode.text !== null && oldVnode.text !== vnode.text) {
        api.setTextContent(el, vnode.text)
    }else {
        updateEle(el, vnode, oldVnode)
        if (oldCh && ch && oldCh !== ch) {
            updateChildren(el, oldCh, ch)
        }else if (ch){
            createEle(vnode) //create el&#39;s children dom
        }else if (oldCh){
            api.removeChildren(el)
        }
    }
}

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這個函數做了以下事情：

找到對應的真實dom，稱為el
判斷Vnode和oldVnode是否指向同一個對象，如果是，那麼直接return
如果他們都有文字節點且不相等，那麼將el的文字節點設定為Vnode的文字節點。
如果oldVnode有子節點而Vnode沒有，則刪除el的子節點
如果oldVnode沒有子節點而Vnode有，則將Vnode的子節點真實化之後加入到el
如果兩者都有子節點，則執行updateChildren函數比較子節點，這一步很重要

##其他幾個點都很好理解，我們詳細來講一下updateChildren

updateChildren

程式碼量很大，不方便一行一行的講解，所以下面結合一些範例圖來描述一下。

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) {   // 对于vnode.key的比较，会把oldVnode = 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)
    }
}

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先說一下這個函數做了什麼

將Vnode的子節點Vch和oldVnode的子節點oldCh提取出來
#oldCh和vCh各有兩個頭尾的變數StartIdx和EndIdx，它們的2個變數互相比較，一共有4種比較方式。如果4種比較都沒匹配，如果設定了key，就會用key進行比較，在比較的過程中，變數會往中間靠，一旦StartIdx>EndIdx表明oldCh和vCh至少有一個已經遍歷完了，就會結束比較。

图解updateChildren

终于来到了这一部分，上面的总结相信很多人也看得一脸懵逼，下面我们好好说道说道。（这都是我自己画的，求推荐好用的画图工具...）

粉红色的部分为oldCh和vCh

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我们将它们取出来并分别用s和e指针指向它们的头child和尾child

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现在分别对oldS、oldE、S、E两两做sameVnode比较，有四种比较方式，当其中两个能匹配上那么真实dom中的相应节点会移到Vnode相应的位置，这句话有点绕，打个比方

如果是oldS和E匹配上了，那么真实dom中的第一个节点会移到最后
如果是oldE和S匹配上了，那么真实dom中的最后一个节点会移到最前，匹配上的两个指针向中间移动
如果四种匹配没有一对是成功的，那么遍历oldChild，S挨个和他们匹配，匹配成功就在真实dom中将成功的节点移到最前面，如果依旧没有成功的，那么将S对应的节点插入到dom中对应的oldS位置，oldS和S指针向中间移动。

再配个图

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第一步

oldS = a, oldE = d；
S = a, E = b;

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oldS和S匹配，则将dom中的a节点放到第一个，已经是第一个了就不管了，此时dom的位置为：a b d

第二步

oldS = b, oldE = d；
S = c, E = b;

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oldS和E匹配，就将原本的b节点移动到最后，因为E是最后一个节点，他们位置要一致，这就是上面说的：当其中两个能匹配上那么真实dom中的相应节点会移到Vnode相应的位置，此时dom的位置为：a d b

第三步

oldS = d, oldE = d；
S = c, E = d;

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oldE和E匹配，位置不变此时dom的位置为：a d b

第四步

oldS++;
oldE--;
oldS > oldE;

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遍历结束，说明oldCh先遍历完。就将剩余的vCh节点根据自己的的index插入到真实dom中去，此时dom位置为：a c d b

一次模拟完成。

这个匹配过程的结束有两个条件：

oldS > oldE表示oldCh先遍历完，那么就将多余的vCh根据index添加到dom中去（如上图）
S > E表示vCh先遍历完，那么就在真实dom中将区间为[oldS, oldE]的多余节点删掉

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下面再举一个例子，可以像上面那样自己试着模拟一下

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当这些节点sameVnode成功后就会紧接着执行patchVnode了，可以看一下上面的代码

if (sameVnode(oldStartVnode, newStartVnode)) {
    patchVnode(oldStartVnode, newStartVnode)
}

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总结

以上为diff算法的全部过程，放上一张文章开始就发过的总结图，可以试试看着这张图回忆一下diff的过程。

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