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这一节，仍然是 深刻分析 Vue 源码系列 ，上几节内容介绍了
Virtual DOM是 Vue 在渲染机制上做的优化，而渲染的外围在于数据变动时，如何高效的更新节点，这就是 diff 算法。因为源码中对于diff算法局部流程简单，间接分析每个流程不易于了解，所以这一节咱们换一个思路，参考源码来手动实现一个简易版的diff算法。
之前讲到 Vue 在渲染机制的优化上，引入了 Virtual DOM 的概念，利用 Virtual DOM 形容一个实在的 DOM, 实质上是在JS 和实在 DOM 之间架起了一层缓冲层。当咱们通过大量的 JS 运算, 并将最终后果反馈到浏览器进行渲染时，Virtual DOM能够将多个改变合并成一个批量的操作，从而缩小 dom 重排的次数，进而缩短了生成渲染树和绘制节点所花的工夫，达到渲染优化的目标。之前的章节，咱们简略的介绍了 Vue 中Vnode的概念，以及创立 Vnode 到渲染 Vnode再到实在 DOM 的过程。如果有遗记流程的，能够参考后面的章节剖析。
从 render 函数到创立虚构 DOM, 再到渲染实在节点，这一过程是残缺的，也是容易了解的。然而引入虚构DOM 的外围不在这里，而在于当数据发生变化时，如何最优化数据变动到视图更新的过程。这一个过程才是 Vnode 更新视图的外围，也就是常说的 diff 算法。上面跟着我来实现一个简易版的 diff 算法
8.1 创立根底类
代码编写过程会遇到很多根本类型的判断，第一步须要先将这些办法封装。
class Util {constructor() {}
// 检测根底类型
_isPrimitive(value) {return (typeof value === 'string' || typeof value === 'number' || typeof value === 'symbol' || typeof value === 'boolean')
}
// 判断值不为空
_isDef(v) {return v !== undefined && v !== null}
}
// 工具类的应用
const util = new Util()
8.2 创立 Vnode
Vnode这个类在之前章节曾经剖析过源码，实质上是用一个对象去形容一个实在的 DOM 元素，简易版关注点在于元素的 tag 标签，元素的属性汇合 data, 元素的子节点children,text 为元素的文本节点, 简略的形容类如下：
class VNode {constructor(tag, data, children) {
this.tag = tag;
this.data = data;
this.children = children;
this.elm = ''
// text 属性用于标记 Vnode 节点没有其余子节点，只有纯文本
this.text = util._isPrimitive(this.children) ? this.children : ''
}
}
8.3 模仿渲染过程
接下来须要创立另一个类模仿将 render 函数转换为 Vnode, 并将Vnode 渲染为实在 DOM 的过程，咱们将这个类定义为 Vn,Vn 具备两个根本的办法 createVnode, createElement, 别离实现创立虚构Vnode, 和创立实在DOM 的过程。
8.3.1 createVnode
createVnode模仿 Vue 中render函数的实现思路，目标是将数据转换为虚构的Vnode, 先看具体的应用和定义。
// index.html
<script src="diff.js">
<script>
// 创立 Vnode
let createVnode = function() { let _c = vn.createVnode; return _c('div', { attrs: { id: 'test'} }, arr.map(a => _c(a.tag, {}, a.text)))}
// 元素内容构造
let arr = [{tag: 'i', text: 2}, {tag: 'span', text: 3}, {tag: 'strong', text: 4}]
</script>
// diff.js
(function(global) {
class Vn {constructor() {}
// 创立虚构 Vnode
createVnode(tag, data, children) {return new VNode(tag, data, children)
}
}
global.vn = new Vn()}(this))
这是一个残缺的 Vnode 对象，咱们曾经能够用这个对象来简略的形容一个 DOM 节点，而 createElement 就是将这个对象对应到实在节点的过程。最终咱们心愿的后果是这样的。
Vnode 对象
渲染后果
8.3.2 createElement
渲染实在 DOM 的过程就是遍历 Vnode 对象，递归创立实在节点的过程，这个不是本文的重点，所以咱们能够毛糙的实现。
class Vn {createElement(vnode, options) {
let el = options.el;
if(!el || !document.querySelector(el)) return console.error('无奈找到根节点')
let _createElement = vnode => {const { tag, data, children} = vnode;
const ele = document.createElement(tag);
// 增加属性
this.setAttr(ele, data);
// 简略的文本节点，只有创立文本节点即可
if (util._isPrimitive(children)) {const testEle = document.createTextNode(children);
ele.appendChild(testEle)
} else {
// 简单的子节点须要遍历子节点递归创立节点。children.map(c => ele.appendChild(_createElement(c)))
}
return ele
}
document.querySelector(el).appendChild(_createElement(vnode))
}
}
8.3.3 setAttr
setAttr是为节点设置属性的办法，利用 DOM 原生的 setAttribute 为每个节点设置属性值。
class Vn {setAttr(el, data) {if (!el) return
const attrs = data.attrs;
if (!attrs) return;
Object.keys(attrs).forEach(a => {el.setAttribute(a, attrs[a]);
})
}
}
至此一个简略的 数据 -> Virtual DOM => 实在 DOM 的模型搭建胜利, 这也是数据变动、比拟、更新的根底。
8.4 diff 算法实现
更新组件的过程首先是响应式数据产生了变动, 数据频繁的批改如果间接渲染到实在 DOM 上会引起整个 DOM 树的重绘和重排，频繁的重绘和重排是极其耗费性能的。如何优化这一渲染过程，Vue源码中给出了两个具体的思路，其中一个是在介绍响应式零碎时提到的将屡次批改推到一个队列中，在下一个 tick 去执行视图更新，另一个就是接下来要着重介绍的 diff 算法，将须要批改的数据进行比拟，并只渲染必要的DOM。
数据的扭转最终会导致节点的扭转，所以 diff 算法的外围在于在尽可能小变动的前提下找到须要更新的节点，间接调用原生相干 DOM 办法批改视图。不论是实在 DOM 还是后面创立的 Virtual DOM, 都能够了解为一颗DOM 树，算法比拟节点不同时，只会进行同层节点的比拟，不会跨层进行比拟，这也大大减少了算法复杂度。
参考 Vue3 源码视频解说：进入学习
8.4.1 diffVnode
在之前的根底上，咱们实现一个思路，1 秒之后数据产生扭转。
// index.html
setTimeout(function() {arr = [{ tag: 'span', text: 1},{tag: 'strong', text: 2},{tag: 'i', text: 3},{tag: 'i', text: 4}]
// newVnode 示意扭转后新的 Vnode 树
const newVnode = createVnode();
// diffVnode 会比拟新旧 Vnode 树，并实现视图更新
vn.diffVnode(newVnode, preVnode);
})
diffVnode的逻辑，会比照新旧节点的不同，并实现视图渲染更新
class Vn {
···
diffVnode(nVnode, oVnode) {if (!this._sameVnode(nVnode, oVnode)) {
// 间接更新根节点及所有子节点
return ***
}
this.generateElm(vonde);
this.patchVnode(nVnode, oVnode);
}
}
8.4.2 _sameVnode
新旧节点的比照是算法的第一步，如果新旧节点的根节点不是同一个节点，则间接替换节点。这听从下面提到的准则，只进行同层节点的比拟，节点不统一，间接用新节点及其子节点替换旧节点 。为了了解不便，咱们假设节点雷同的判断是tag 标签是否统一(理论源码要简单)。
class Vn {_sameVnode(n, o) {return n.tag === o.tag;}
}
8.4.3 generateElm
generateElm的作用是跟踪每个节点理论的实在节点，不便在比照虚构节点后实时更新实在 DOM 节点。尽管 Vue 源码中做法不同，然而这不是剖析 diff 的重点。
class Vn {generateElm(vnode) {const traverseTree = (v, parentEl) => {
let children = v.children;
if(Array.isArray(children)) {children.forEach((c, i) => {c.elm = parentEl.childNodes[i];
traverseTree(c, c.elm)
})
}
}
traverseTree(vnode, this.el);
}
}
执行 generateElm 办法后，咱们能够在旧节点的 Vnode 中跟踪到每个 Virtual DOM 的实在节点信息。
8.4.4 patchVnode
patchVnode是新旧 Vnode 比照的外围办法，比照的逻辑如下。
- 节点雷同，且节点除了领有文本节点外没有其余子节点。这种状况下间接替换文本内容。
- 新节点没有子节点，旧节点有子节点，则删除旧节点所有子节点。
- 旧节点没有子节点，新节点有子节点，则用新的所有子节点去更新旧节点。
- 新旧都存在子节点。则比照子节点内容做操作。
代码逻辑如下：
class Vn {patchVnode(nVnode, oVnode) {if(nVnode.text && nVnode.text !== oVnode) {
// 以后实在 dom 元素
let ele = oVnode.elm
// 子节点为文本节点
ele.textContent = nVnode.text;
} else {
const oldCh = oVnode.children;
const newCh = nVnode.children;
// 新旧节点都存在。比照子节点
if (util._isDef(oldCh) && util._isDef(newCh)) {this.updateChildren(ele, newCh, oldCh)
} else if (util._isDef(oldCh)) {// 新节点没有子节点} else {// 老节点没有子节点}
}
}
}
上述例子在 patchVnode 过程中，新旧子节点都存在，所以会走 updateChildren 分支。
8.4.5 updateChildren
子节点的比照，咱们通过文字和画图的模式剖析，通过图解的模式能够很清晰看到 diff 算法的奇妙之处。
大抵逻辑是：
- 旧节点的起始地位为
oldStartIndex, 截至地位为oldEndIndex, 新节点的起始地位为newStartIndex, 截至地位为newEndIndex。 - 新旧
children的起始地位的元素两两比照，程序是newStartVnode, oldStartVnode;newEndVnode, oldEndVnode;newEndVnode, oldStartVnode;newStartIndex, oldEndIndex newStartVnode, oldStartVnode节点雷同，执行一次patchVnode过程，也就是递归比照相应子节点，并替换节点的过程。oldStartIndex，newStartIndex都像右挪动一位。newEndVnode, oldEndVnode节点雷同，执行一次patchVnode过程，递归比照相应子节点，并替换节点。oldEndIndex，newEndIndex都像左挪动一位。newEndVnode, oldStartVnode节点雷同，执行一次patchVnode过程，并将旧的oldStartVnode挪动到尾部,oldStartIndex右移一味，newEndIndex左移一位。newStartIndex, oldEndIndex节点雷同，执行一次patchVnode过程，并将旧的oldEndVnode挪动到头部,oldEndIndex左移一味，newStartIndex右移一位。- 四种组合都不雷同，则会搜寻旧节点所有子节点，找到将这个旧节点和
newStartVnode执行patchVnode过程。 - 一直比照的过程使得
oldStartIndex一直迫近oldEndIndex，newStartIndex一直迫近newEndIndex。当oldEndIndex <= oldStartIndex阐明旧节点曾经遍历完了，此时只有批量减少新节点即可。当newEndIndex <= newStartIndex阐明旧节点还有剩下，此时只有批量删除旧节点即可。
联合后面的例子：
第一步：
第二步：
第三步：
第三步：
第四步：
依据这些步骤，代码实现如下：
class Vn {updateChildren(el, newCh, oldCh) {
// 新 children 开始标记
let newStartIndex = 0;
// 旧 children 开始标记
let oldStartIndex = 0;
// 新 children 完结标记
let newEndIndex = newCh.length - 1;
// 旧 children 完结标记
let oldEndIndex = oldCh.length - 1;
let oldKeyToId;
let idxInOld;
let newStartVnode = newCh[newStartIndex];
let oldStartVnode = oldCh[oldStartIndex];
let newEndVnode = newCh[newEndIndex];
let oldEndVnode = oldCh[oldEndIndex];
// 遍历完结条件
while (newStartIndex <= newEndIndex && oldStartIndex <= oldEndIndex) {
// 新 children 开始节点和旧开始节点雷同
if (this._sameVnode(newStartVnode, oldStartVnode)) {this.patchVnode(newCh[newStartIndex], oldCh[oldStartIndex]);
newStartVnode = newCh[++newStartIndex];
oldStartVnode = oldCh[++oldStartIndex]
} else if (this._sameVnode(newEndVnode, oldEndVnode)) {
// 新 childre 完结节点和旧完结节点雷同
this.patchVnode(newCh[newEndIndex], oldCh[oldEndIndex])
oldEndVnode = oldCh[--oldEndIndex];
newEndVnode = newCh[--newEndIndex]
} else if (this._sameVnode(newEndVnode, oldStartVnode)) {
// 新 childre 完结节点和旧开始节点雷同
this.patchVnode(newCh[newEndIndex], oldCh[oldStartIndex])
// 旧的 oldStartVnode 挪动到尾部
el.insertBefore(oldCh[oldStartIndex].elm, null);
oldStartVnode = oldCh[++oldStartIndex];
newEndVnode = newCh[--newEndIndex];
} else if (this._sameVnode(newStartVnode, oldEndVnode)) {
// 新 children 开始节点和旧完结节点雷同
this.patchVnode(newCh[newStartIndex], oldCh[oldEndIndex]);
el.insertBefore(oldCh[oldEndIndex].elm, oldCh[oldStartIndex].elm);
oldEndVnode = oldCh[--oldEndIndex];
newStartVnode = newCh[++newStartIndex];
} else {
// 都不合乎的解决，查找新节点中与比照旧节点雷同的 vnode
this.findIdxInOld(newStartVnode, oldCh, oldStartIdx, oldEndIdx);
}
}
// 新节点比旧节点多，批量减少节点
if(oldEndIndex <= oldStartIndex) {for (let i = newStartIndex; i <= newEndIndex; i++) {
// 批量减少节点
this.createElm(oldCh[oldEndIndex].elm, newCh[i])
}
}
}
createElm(el, vnode) {
let tag = vnode.tag;
const ele = document.createElement(tag);
this._setAttrs(ele, vnode.data);
const testEle = document.createTextNode(vnode.children);
ele.appendChild(testEle)
el.parentNode.insertBefore(ele, el.nextSibling)
}
// 查找匹配值
findIdxInOld(newStartVnode, oldCh, start, end) {for (var i = start; i < end; i++) {var c = oldCh[i];
if (util.isDef(c) && this.sameVnode(newStartVnode, c)) {return i}
}
}
}
8.5 diff 算法优化
后面有个分支，当四种比拟节点都找不到匹配时，会调用 findIdxInOld 找到旧节点中和新的比拟节点统一的节点。节点搜寻在数量级较大时是迟缓的。查看 Vue 的源码，发现它在这一个环节做了优化，也就是咱们常常在编写列表时被要求退出的惟一属性 key，有了这个惟一的标记位，咱们能够对旧节点建设简略的字典查问，只有有key 值便能够不便的搜寻到符合要求的旧节点。批改代码：
class Vn {updateChildren() {···} else {
// 都不合乎的解决，查找新节点中与比照旧节点雷同的 vnode
if (!oldKeyToId) oldKeyToId = this.createKeyMap(oldCh, oldStartIndex, oldEndIndex);
idxInOld = util._isDef(newStartVnode.key) ? oldKeyToId[newStartVnode.key] : this.findIdxInOld(newStartVnode, oldCh, oldStartIndex, oldEndIndex);
// 后续操作
}
}
// 建设字典
createKeyMap(oldCh, start, old) {const map = {};
for(let i = start; i < old; i++) {if(oldCh.key) map[key] = i;
}
return map;
}
}
8.6 问题思考
最初咱们思考一个问题，Virtual DOM 的重绘性能真的比单纯的 innerHTML 要好吗，其实并不是这样的，作者的解释
innerHTML: render html string O(template size) +从新创立所有DOM元素O(DOM size)Virtual DOM: render Virtual DOM + diff O(template size) +必要的DOM更新O(DOM change)Virtual DOM render + diff显然比渲染 html 字符串要慢，然而！它仍然是纯 js 层面的计算，比起前面的DOM操作来说，仍然便宜了太多。能够看到，innerHTML的总计算量不论是js计算还是DOM操作都是和整个界面的大小相干，但Virtual DOM的计算量外面，只有js计算和界面大小相干，DOM 操作是和数据的变动量相干的。