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[JavaScript知识库]Vue的diff算法原理

思维导图

在这里插入图片描述

0. 从常见问题引入

虚拟dom是什么?
如何创建虚拟dom?
虚拟dom如何渲染成真是dom?
虚拟dom如何patch（patch）
虚拟DOM的优势?（性能）
Vue中的key到底有什么用，为什么不能用index?
Vue中的diff算法实现
diff算法是深度还是广度优先遍历

1. 生成虚拟dom

1. h方法实现

virtual dom ，也就是虚拟节点

它通过js的Object对象模拟dom中的节点
再通过特定的render方法将其渲染成真实的dom节点

eg：

<div id="wrapper" class="1">
    <span style="color:red">hello</span>
    world
</div>

如果利用h方法生成虚拟dom的话：

h('div', { id: 'wrapper', class: '1' }, h('span', { style: { color: 'red' } }, 'hello'), 'world');

对应的js对象如下：

let vd = {
    type: 'div',
    props: { id: 'wrapper', class: '1' },
    children: [
        {
            type: 'span',
            props: { color: 'red' },
            children: [{}]
        },
        {
            type: '',
            props: '',
            text: 'world'
        }
    ]
}

自己实现一个h方法

 function createElement(type, props = {}, ...children) {
    // 防止没有传值的话就赋值一个初始值
    let key;
    if (props.key) {
        key = props.key
        delete props.key
    }
    // 如果孩子节点有字符串类型的，也需要转化为虚拟节点
    children = children.map(child => {
        if (typeof child === 'string') {
            // 把不是节点类型的子节点包装为虚拟节点
            return vNode(undefined, undefined, undefined, undefined, child)
        } else {
            return child
        }
    })
    return vNode(type, props, key, children)
}
function vNode(type, props, key, children, text = undefined) {
    return {
        type,
        props,
        key,
        children,
        text
    }
}

2. render方法实现

render的作用：把虚拟dom转化为真实dom渲染到container容器中去

export function render(vnode, container) {
    let ele = createDomElementFrom(vnode) //通过这个方法转换真实节点
    if (ele) container.appendChild(ele)
}

把虚拟dom转化为真实dom，插入到容器中，如果虚拟dom对象包含type值，说明为元素（createElement），否则为节点类型(createTextnode),并把真实节点赋值给虚拟节点，建立起两者之间的关系

function createDomElementFrom(vnode) {
    let { type, key, props, children, text } = vnode
    if (type) {//说明是一个标签
        // 1. 给虚拟元素加上一个domElemnt属性，建立真实和虚拟dom的联系，后面可以用来跟新真实dom
        vnode.domElement = document.createElement(type)
        // 2. 根据当前虚拟节点的属性，去跟新真实dom的值
        updateProperties(vnode)
        // 3. children中方的也是一个个的虚拟节点(就是递归把儿子追加到当前元素里)
        children.forEach(childVnode => render(childVnode, vnode.domElement))
    } else {//说明是一个文本
    }
    return vnode.domElement

}

function updateProperties(newVnode, oldProps = {}) {
    let domElement = newVnode.domElement //真实dom，
    let newProps = newVnode.props; //当前虚拟节点中的属性
    // 如果老的里面有，新的里面没有，说明这个属性被移出了
    for (let oldPropName in oldProps) {
        if (!newProps[oldPropName]) {
            delete domElement[oldPropName] //新的没有，为了复用这个dom，直接删除
        }
    }
    // 如果新的里面有style，老的里面也有style，style可能还不一样
    let newStyleObj = newProps.style || {}
    let oldStyleObj = oldProps.style || {}
    for (let propName in oldStyleObj) {
        if (!newStyleObj[propName]) {
            domElement.style[propName] = ''
        }
    }
    // 老的里面没有，新的里面有
    for (let newPropsName in newProps) {
        // 直接用新节点的属性覆盖老节点的属性
        if (newPropsName === 'style') {
            let styleObj = newProps.style;
            for (let s in styleObj) {
                domElement.style[s] = styleObj[s]
            }
        } else {
            domElement[newPropsName] = newProps[newPropsName]
        }
    }

}

根据当前虚拟节点的属性，去更新真实dom的值
由于还有子节点，所以还需要递归，生成子节点虚拟dom的真实节点，插入当前的真实节点里去

在这里插入图片描述

3. 再次渲染

刚刚可能会有点不解，为什么要把新的节点和老的节点属性进行比对，因为刚刚是首次渲染，现在讲一下二次渲染

比如说现在构建了一个新节点newNode,我们需要和老节点进行对比，然而并不是简单的替换，而是需要尽可能多地进行复用
首先判断父亲节点的类型，如果不一样就直接替换
如果一样

文本类型，直接替换文本值即可
元素类型，需要根据属性来替换
这就证明了render方法里我们的oldProps的必要性，所以这里把新节点的真实dom赋值为旧节点的真实dom，先复用一波，待会再慢慢修改
updateProperties(newVnode, oldVNode.props)

export function patch(oldVNode, newVnode) {
    // //判断类型是否一样,不一样直接用新虚拟节点替换老的
    if (oldVNode.type !== newVnode.type) {
        return oldVNode.domElement.parentNode.replaceChild(
            createDomElementFrom(newVnode), oldVNode.domElement
        )
    }
    // 类型相同，且是文本
    if (oldVNode.text) {
        return oldVNode.document.textContent = newVnode.text
    }
    // 类型一样，不是文本，是标签，需要根据新节点的属性更新老节点的属性
    // 1. 复用老节点的真实dom
    let domElement = newVnode.domElement = oldVNode.domElement
    // 2. 根据最新的虚拟节点来更新属性
    updateProperties(newVnode, oldVNode.props)
    // 比较儿子
    let oldChildren = oldVNode.children
    let newChildren = newVnode.children
    // 1. 老的有儿子，新的有儿子
    if (oldChildren.length > 0 && newChildren.length > 0) {
        // 对比两个儿子(很复杂)
    } else if (oldChildren.length > 0) {
        // 2. 老的有儿子，新的没儿子
        domElement.innerHTML = ''
    } else if (newChildren.length > 0) {
        // 3. 新增了儿子
        for (let i = 0; i < newChildren.length; i++) {
            // 把每个儿子加入元素里
            let ele = createDomElementFrom(newChildren[i])
            domElement.appendChild(ele)
        }
    }


}

2. diff算法

刚刚的渲染方法里，首先是对最外层元素进行对比，对于儿子节点，分为三种情况

老的有儿子，新的没儿子（那么直接把真实节点的innerHTML设置为空即可）
老的没儿子，新的有儿子（那么遍历新的虚拟节点的儿子列表，把每一个都利用createElementFrom方法转化为真实dom，append到最外层真实dom即可）
老的有儿子，新的有儿子，这个情况非常复杂，也就是我们要提及的diff算法

1. 对常见的dom做优化

前后追加元素
正序和倒序元素
中间插入元素

以最常见的ul列表为例子
旧的虚拟dom

let oldNode = h('div', {},
    h('li', { style: { background: 'red' }, key: 'A' }, 'A'),
    h('li', { style: { background: 'blue' }, key: 'B' }, 'A'),
    h('li', { style: { background: 'yellow' }, key: 'C' }, 'C'),
    h('li', { style: { background: 'green' }, key: 'D' }, 'D'),
);

情况1：末尾追加一个元素(头和头相同)

新的虚拟节点
在这里插入图片描述

let newVnode = h('div', {},
    h('li', { style: { background: 'red' }, key: 'A' }, 'A'),
    h('li', { style: { background: 'blue' }, key: 'B' }, 'B'),
    h('li', { style: { background: 'yellow' }, key: 'C' }, 'C1'),
    h('li', { style: { background: 'green' }, key: 'D' }, 'D1'),
    h('li', { style: { background: 'black' }, key: 'D' }, 'E'),
);

eg：

// 比较是否同一个节点
function isSameVnode(oldVnode, newVnode) {
    return oldVnode.key == newVnode.key && oldVnode.type == newVnode.type
}
// diff
function updateChildren(parent, oldChildren, newChildren) {
    // 1. 创建旧节点开头指针和结尾
    let oldStartIndex = 0
    let oldStartVnode = oldChildren[oldStartIndex];
    let oldEndIndex = oldChildren.length - 1
    let oldEndVnode = oldChildren[oldEndIndex];
    // 2. 创建新节点的指针
    let newStartIndex = 0
    let newStartVnode = newChildren[newStartIndex];
    let newEndIndex = newChildren.length - 1
    let newEndVnode = newChildren[newEndIndex];
    // 1. 当从后面插入节点的时候，希望判断老的孩子和新的孩子 循环的时候，谁先结束就停止循环
    while (oldStartIndex <= oldEndIndex && newStartIndex <= newEndIndex) {
        // 注意：比较对象是否相等，你不能用==，因为指向的位置可能不一样，可以用type和key
        if (isSameVnode(oldStartVnode, newStartVnode)) {
            //patch比对更新
            patch(oldStartVnode, newStartVnode)
            // 移动指针
            oldStartVnode = oldChildren[++oldStartIndex]
            newStartVnode = newChildren[++newStartIndex]
        }
    }
    if (newStartIndex <= newEndIndex) {
        for (let i = newStartIndex; i <= newEndIndex; i++) {
            parent.appendChild(createDomElementFrom(newChildren[i]))
        }
    }
}

在这里插入图片描述

情况2：队首添加一个节点（尾和尾）

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
头和头+尾和尾的处理方法:
我们通过parent.insertBefore(createDomElementFrom(newChildren[i]), beforeElement)使得末尾添加和头部添加采用同一种处理方法

    // 如果是从前往后遍历说明末尾新增了节点，会比原来的儿子后面新增了几个
    // 也可以时从后往前遍历，说明比原来的儿子前面新增了几个
    if (newStartIndex <= newEndIndex) {
        for (let i = newStartIndex; i <= newEndIndex; i++) {
            // 取得第一个值，null代表末尾
            let beforeElement = newChildren[newEndIndex + 1] == null ? null : newChildren[newEndIndex + 1].domElement   parent.insertBefore(createDomElementFrom(newChildren[i]), beforeElement)
        }
    }

图解：
在这里插入图片描述

MVVM=>数据一变，就调用patch

情况3：翻转类型(头和尾)

在这里插入图片描述
尾和头就不画图了

else if (isSameVnode(oldStartVnode, newEndVnode)) {
                // 头和尾巴都不一样,拿老的头和新的尾巴比较
                patch(oldStartVnode, newEndVnode)
                // 把旧节点的头部插入到旧节点末尾指针指向的节点之后一个
                parent.insertBefore(oldStartVnode.domElement, oldEndVnode.domElement.nextSibling)
                // 移动指针
                oldStartVnode = oldChildren[++oldStartIndex]
                newEndVnode = newChildren[--newEndIndex]
            } else if (isSameVnode(oldEndVnode, newStartVnode)) {
                // 头和尾巴都不一样,拿老的头和新的尾巴比较
                patch(oldEndVnode, newStartVnode)
                // 把旧节点的头部插入到旧节点末尾指针指向的节点之后一个
                parent.insertBefore(oldEndVnode.domElement, oldStartVnode.domElement)
                // 移动指针
                oldEndVnode = oldChildren[--oldEndIndex]
                newStartVnode = newChildren[++newStartIndex]
            } else {

情况4: 暴力比对复用

在这里插入图片描述

else {
                // 都不一样，就暴力比对
                // 需要先拿到新的节点去老的节点查找是否存在相同的key，存在则复用，不存在就创建插入即可
                // 1. 先把老的哈希
                let index = map[newStartVnode.key]//看看新节点的key在不在这个map里
                console.log(index);
                if (index == null) {//没有相同的key
                    // 直接创建一个，插入到老的前面即可
                    parent.insertBefore(createDomElementFrom(newStartVnode),
                        oldStartVnode.domElement)
                } else {//有，可以复用
                    let toMoveNode = oldChildren[index]
                    patch(toMoveNode, newStartVnode)//复用要先patch一下
                    parent.insertBefore(toMoveNode.domElement, oldStartVnode.domElement)
                    oldChildren[index] = undefined
                    // 移动指正
                }
                newStartVnode = newChildren[++newStartIndex]
            }
// 写一个方法，做成一个哈希表{a:0,b:1,c:2}
function createMapToIndex(oldChildren) {
    let map = {}
    for (let i = 0; i < oldChildren.length; i++) {
        let current = oldChildren[i]
        if (current.key) {
            map[current.key] = i
        }
    }
    return map
}