一文搞定Diff算法

原创
2021/03/22 11:41
阅读数 138

一、基础

Diff算法实现的是最小量更新虚拟DOM。这句话虽然简短,但是涉及到了两个核心要素:虚拟DOM、最小量更新。

  1. 虚拟DOM

虚拟DOM指的就是将真实的DOM树构造为js对象的形式,从而解决浏览器操作真实DOM的性能问题。

例如:如下DOM与虚拟DOM之间的映射关系

image.png

  1. 最小量更新

Diff的用途就是在新老虚拟DOM之间找到最小更新的部分,从而将该部分对应的DOM进行更新。

二、整个流程

Diff算法真的很美,整个流程如下图所示:

Diff算法3.jpg

一、 首先比较一下新旧节点是不是同一个节点(可通过比较sel(选择器)和key(唯一标识)值是不是相同),不是同一个节点则进行暴力删除(注:先以旧节点为基准插入新节点,然后再删除旧节点)。

二、 若是同一个节点则需要进一步比较

  1. 完全相同,不做处理
  2. 新节点内容为文本,直接替换完事
  3. 新节点有子节点,这个时候就要仔细考虑一下了:若老节点没有子元素,则直接清空老节点,将新节点的子元素插入即可;若老节点有子元素则就需要按照上述的更新策略老搞定了(记住更新策略,又可以吹好几年了,666666)。

三、实战

光说不练假把式,下面开搞diff算法的核心内容。

3.1 patch函数

Diff算法的入口函数,主要判断新旧节点是不是同一个节点,然后交由不同的逻辑进行处理。

export default function patch(oldVnode, newVnode) {
    // 判断传入的第一个参数,是DOM节点还是虚拟节点
    if (oldVnode.sel === '' || oldVnode.sel === undefined) {
        // 传入的第一个参数是DOM节点,此时要包装成虚拟节点
        oldVnode = vnode(oldVnode.tagName.toLowerCase(), {}, [], undefined, oldVnode);
    }

    // 判断oldVnode和newVnode是不是同一个节点
    if (oldVnode.key === newVnode.key && oldVnode.sel === newVnode.sel) {
        //是同一个节点,则进行精细化比较
        patchVnode(oldVnode, newVnode);
    }
    else {
        // 不是同一个节点,暴力插入新的,删除旧的
        let newVnodeElm = createElement(newVnode);

        // 将新节点插入到老节点之前
        if (oldVnode.elm.parentNode && newVnodeElm) {
            oldVnode.elm.parentNode.insertBefore(newVnodeElm, oldVnode.elm);
        }
        // 删除老节点
        oldVnode.elm.parentNode.removeChild(oldVnode.elm);
    }
}

3.2 patchVnode函数

该函数主要负责精细化比较,通过按照上述流程图中的逻辑依次判断属于哪一个分支,从而采取不同的处理逻辑。(思路清晰,算法太牛了)

export default function patchVnode(oldVnode, newVnode) {
    // 判断新旧vnode是否是同一个对象
    if (oldVnode === newVnode) {
        return;
    }
    // 判断vnode有没有text属性
    if (newVnode.text !== undefined && (newVnode.children === undefined || newVnode.children.length === 0)) {
        console.log('新vnode有text属性');
        if (newVnode.text !== oldVnode.text) {
            oldVnode.elm.innerText = newVnode.text;
        }
    }
    else {
        // 新vnode没有text属性,有children
        console.log('新vnode没有text属性');
        // 判断老的有没有children
        if (oldVnode.children !== undefined && oldVnode.children.length > 0) {
            // 老的有children,新的也有children
            updateChildren(oldVnode.elm, oldVnode.children, newVnode.children);
        }
        else {
            // 老的没有children,新的有children
            // 清空老的节点的内容
            oldVnode.elm.innerHTML = '';
            // 遍历新的vnode的子节点,创建DOM,上树
            for (let i = 0; i < newVnode.children.length; i++) {
                let dom = createElement(newVnode.children[i]);
                oldVnode.elm.appendChild(dom);
            }
        }
    }
}

3.3 updateChildren函数

核心函数,主要负责旧虚拟节点和新虚拟节点均存在子元素的情况,按照比较策略依次进行比较,最终找出子元素中变化的部分,实现最小更新。对于该部分,涉及到一些指针,如下所示:

image.png

  1. 旧前指的就是更新前虚拟DOM中的头部指针
  2. 旧后指的就是更新前虚拟DOM中的尾部指针
  3. 新前指的就是更新后虚拟DOM中的头部指针
  4. 新后指的就是更新后虚拟DOM中的尾部指针

按照上述的更新策略,上述旧虚拟DOM更新为新虚拟DOM的流程为:

  1. 命中“新后旧前”策略,然后将信后对应的DOM节点(也就是节点1)移动到旧后节点(节点3)后面,然后旧前节点指针下移,新后节点指针上移。
  2. 仍然命中“新后旧前”策略,做相同的操作,将节点2移动到旧后节点(节点3)后面,下移旧前节点,上移新后节点。
  3. 命中“新前旧前”策略,DOM节点不变,旧前和新前节点均下移。
  4. 跳出循环,移动结束。
export default function updateChildren(parentElm, oldCh, newCh) {
    // 旧前
    let oldStartIdx = 0;
    // 新前
    let newStartIdx = 0;
    // 旧后
    let oldEndIdx = oldCh.length - 1;
    // 新后
    let newEndIdx = newCh.length - 1;
    // 旧前节点
    let oldStartVnode = oldCh[0];
    // 旧后节点
    let oldEndVnode = oldCh[oldEndIdx];
    // 新前节点
    let newStartVnode = newCh[0];
    // 新后节点
    let newEndVnode = newCh[newEndIdx];

    let keyMap = null;

    while (oldStartIdx <= oldEndIdx && newStartIdx <= newEndIdx) {
        // 略过已经加undefined标记的内容
        if (oldStartVnode == null || oldCh[oldStartIdx] === undefined) {
            oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx];
        }
        else if (oldEndVnode == null || oldCh[oldEndIdx] === undefined) {
            oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx];
        }
        else if (newStartVnode == null || newCh[newStartIdx] === undefined) {
            newStartVnode = newCh[++newStartIdx];
        }
        else if (newEndVnode == null || newCh[newEndIdx] === undefined) {
            newEndVnode = newCh[--newEndIdx];
        }
        else if (checkSameVnode(oldStartVnode, newStartVnode)) {
            // 新前与旧前
            console.log('新前与旧前命中');
            patchVnode(oldStartVnode, newStartVnode);
            oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx];
            newStartVnode = newCh[++newStartIdx];
        }
        else if (checkSameVnode(oldEndVnode, newEndVnode)) {
            // 新后和旧后
            console.log('新后和旧后命中');
            patchVnode(oldEndVnode, newEndVnode);
            oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx];
            newEndVnode = newCh[--newEndVnode];
        }
        else if (checkSameVnode(oldStartVnode, newEndVnode)) {
            console.log('新后和旧前命中');
            patchVnode(oldStartVnode, newEndVnode);
            // 当新后与旧前命中的时候,此时要移动节点,移动新后指向的这个节点到老节点旧后的后面
            parentElm.insertBefore(oldStartVnode.elm, oldEndVnode.elm.nextSibling);
            oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx];
            newEndVnode = newCh[--newEndIdx];
        }
        else if (checkSameVnode(oldEndVnode, newStartVnode)) {
            // 新前和旧后
            console.log('新前和旧后命中');
            patchVnode(oldEndVnode, newStartVnode);
            // 当新前和旧后命中的时候,此时要移动节点,移动新前指向的这个节点到老节点旧前的前面
            parentElm.insertBefore(oldEndVnode.elm, oldStartVnode.elm);
            oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx];
            newStartVnode = newCh[++newStartIdx];
        }
        else {
            // 四种都没有命中
            // 制作keyMap一个映射对象,这样就不用每次都遍历老对象了
            if (!keyMap) {
                keyMap = {};
                for (let i = oldStartIdx; i <= oldEndIdx; i++) {
                    const key = oldCh[i].key;
                    if (key !== undefined) {
                        keyMap[key] = i;
                    }
                }
            }
            // 寻找当前这项(newStartIdx)在keyMap中的映射的位置序号
            const idxInOld = keyMap[newStartVnode.key];
            if (idxInOld === undefined) {
                // 如果idxInOld是undefined表示踏实全新的项,此时会将该项创建为DOM节点并插入到旧前之前
                parentElm.insertBefore(createElement(newStartVnode), oldStartVnode.elm);
            }
            else {
                // 如果不是undefined,则不是全新的项,则需要移动
                const elmToMove = oldCh[idxInOld];
                patchVnode(elmToMove, newStartVnode);
                // 把这项设置为undefined,表示已经处理完这项了
                oldCh[idxInOld] = undefined;
                // 移动
                parentElm.insertBefore(elmToMove.elm, oldStartVnode.elm);
            }
            // 指针下移,只移动新的头
            newStartVnode = newCh[++newStartIdx];
        }
    }

    // 循环结束后,处理未处理的项
    if (newStartIdx <= newEndIdx) {
        console.log('new还有剩余节点没有处理,要加项,把所有剩余的节点插入到oldStartIdx之前');
        // 遍历新的newCh,添加到老的没有处理的之前
        for (let i = newStartIdx; i <= newEndIdx; i++) {
            // insertBefore方法可以自动识别null,如果是null就会自动排到队尾去
            // newCh[i]现在还没有真正的DOM,所以要调用createElement函数变为DOM
            parentElm.insertBefore(createElement(newCh[i]), oldCh[oldStartIdx].elm);
        }
    }
    else if (oldStartIdx <= oldEndIdx) {
        console.log('old还有剩余节点没有处理,要删除项');
        // 批量删除oldStart和oldEnd指针之间的项
        for (let i = oldStartIdx; i <= oldEndIdx; i++) {
            if (oldCh[i]) {
                parentElm.removeChild(oldCh[i].elm);
            }
        }
    }
}

参考文献

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