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聊一聊Diff算法ReactVue2xVue3x

场景

计算两颗树形结构差异并进行转换

文中, 所提及 n 均代表节点的个数


传统 Diff 算法

处理方案: 循环递归每一个节点

传统 diff

如上所示, 左侧树 a 节点依次进行如下对比:

a->e、a->d、a->b、a->c、a->a

之后左侧树其它节点 b、c、d、e 亦是与右侧树每个节点对比, 算法复杂度能达到 O(n^2)

查找完差异后还需计算最小转换方式,这其中的原理我没仔细去看,最终达到的算法复杂度是 O(n^3)

将两颗树中所有的节点一一对比需要 O(n²)的复杂度,在对比过程中发现旧节点在新的树中未找到,那么就需要把旧节点删除,删除一棵树的一个节点 (找到一个合适的节点放到被删除的位置) 的时间复杂度为 O(n), 同理添加新节点的复杂度也是 O(n), 合起来 diff 两个树的复杂度就是 O(n³)


优化的 Diff 算法

vue 和 react 的虚拟 DOM 的 diff 算法大致相同,其核心是基于两个简单的假设:

  1. 两个相同的组件产生类似的 DOM 结构,不同的组件产生不同的 DOM 结构
  2. 同一层级的一组节点,他们可以通过唯一的 id 进行区分

(优化的)diff 三点策略:

  • web UI 中 DOM 节点跨层级的移动操作特别少,可以忽略不计。
  • 拥有相同类型的两个组件将会生成相似的树形结构,拥有不同类型的两个组件将会生成不同树形结构。
  • 对于同一层级的一组自节点,他们可以通过唯一 id 进行区分。

即, 比较只会在同层级进行, 不会跨层级比较

React 优化 Diff 算法

基于以上优化的 diff 三点策略,react 分别进行以下算法优化

  • tree diff
  • component diff
  • element diff
tree diff

react 对树的算法进行了分层比较。react 通过 updateDepth 对 Virtual Dom 树进行层级控制,只会对相同颜色框内的节点进行比较,即同一个父节点下的所有子节点。当发现节点不存在,则该节点和其子节点都会被删除。这样是需要遍历一次 dom 树,就完成了整个 dom 树的对比

分层比较 img

如果是跨层级的移动操作,如图

跨层级操作 img

当根结点发现 A 消失了,会删除掉 A 以及他的子节点。当发现 D 上多了一个 A 节点,会创建 A(包括其子节点)节点作为子节点

所以:当进行跨层级的移动操作,react 并不是简单的进行移动,而是进行了删除和创建的操作,这会影响到 react 性能。所以要尽量避免跨层级的操作。(例如:控制 display 来达到显示和隐藏,而不是真的添加和删除 dom)

component diff
  • 如果是同类型的组件,则直接对比 virtual Dom tree
  • 如果不是同类型的组件,会直接替换掉组件下的所有子组件
  • 如果类型相同,但是可能 virtual DOM 没有变化,这种情况下我们可以使用 shouldComponentUpdate() 来判断是否需要进行 diff

component vs img

如果组件 D 和组件 G,如果类型不同,但是结构类似。这种情况下,因为类型不同,所以 react 会删除 D,创建 G。所以我们可以使用 shouldComponentUpdate()返回 false 不进行 diff。

针对 react15, 16 出了新的生命周期

所以:component diff 主要是使用 shouldComponentUpdate() 来进行优化

element diff

element diff 涉及三种操作:插入,移动,删除

不使用 key 的情况 img

不使用 key 的话,react 对新老集合对比,发现新集合中 B 不等于老集合中的 A,于是删除了 A,创建了 B,依此类推直到删除了老集合中的 D,创建了 C 于新集合。=

酱紫会产生渲染性能瓶颈,于是 react 允许添加 key 进行区分

使用 key 的情况 img

react 首先对新集合进行遍历,for(name in nextChildren), 通过唯一 key 来判断老集合中是否存在相同的节点,如果没有的话创建,如果有的话,if (preChild === nextChild) 进行移动操作

移动优化
在移动前,会将节点在新集合中的位置和在老集合中 lastIndex 进行比较,如果 if (child._mountIndex < lastIndex) 进行移动操作,否则不进行移动操作。这是一种顺序移动优化。只有在新集合的位置 小于 在老集合中的位置  才进行移动。

如果遍历的过程中,发现在新集合中没有,但是在老集合中的节点,会进行删除操作

所以:element diff 通过唯一 key 进行 diff 优化。

总结:
1.react 中尽量减少跨层级的操作。2. 可以使用 shouldComponentUpdate() 来避免 react 重复渲染。3. 添加唯一 key,减少不必要的重渲染

Vue 优化 Diff

vue2.0 加入了 virtual dom,和 react 拥有相同的 diff 优化原则

差异就在于, diff 的过程就是调用 patch 函数,就像打补丁一样修改真实 dom

  • patchVnode
  • updateChildren

updateChildren 是 vue diff 的核心
过程可以概括为:oldCh 和 newCh 各有两个头尾的变量 StartIdx 和 EndIdx,它们的 2 个变量相互比较,一共有 4 种比较方式。如果 4 种比较都没匹配,如果设置了 key,就会用 key 进行比较,在比较的过程中,变量会往中间靠,一旦 StartIdx>EndIdx 表明 oldCh 和 newCh 至少有一个已经遍历完了,就会结束比较

Vue 2.x vs Vue 3.x

Vue2 的核心 Diff 算法采用了双端比较的算法,同时从新旧 children 的两端开始进行比较,借助 key 值找到可复用的节点,再进行相关操作。相比 React 的 Diff 算法,同样情况下可以减少移动节点次数,减少不必要的性能损耗,更加的优雅

Vue3.x 借鉴了 ivi 算法和 inferno 算法。在创建 VNode 时就确定其类型,以及在 mount/patch 的过程中采用位运算来判断一个 VNode 的类型,在这个基础之上再配合核心的 Diff 算法,使得性能上较 Vue2.x 有了提升。(实际的实现可以结合 Vue3.x 源码看

该算法中还运用了动态规划的思想求解最长递归子序列


最后,希望大家早日实现:成为前端高手的伟大梦想!!!

欢迎交流~

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