淺析vue2.0的diff演算法
一、前言
如果不瞭解virtual dom，要理解diff的過程是比較困難的。
虛擬dom對應的是真實dom， 使用 document.CreateElement 和 document.CreateTextNode 建立的就是真實節點。
vue2.0才開始使用了virtual dom，有向react靠攏的意思。
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二、虛擬dom
首先，我們先看一下真實的dom，打印出一個空元素的第一層屬性，可以看到標準讓元素實現的東西太多了。
如果每次都重新生成新的元素，對效能是巨大的浪費。
var mydiv = document.createElement('div');
for(var item in mydiv){
console.log(item );
}
到底什麼是virtual dom呢？通俗易懂的來說就是 用一個簡單的物件去代替複雜的dom物件 。
舉個簡單的例子，我們在body裡插入一個class為a的div。
var mydiv = document.createElement('div');
mydiv.className = 'a';
document.body.appendChild(mydiv);
對於這個div我們可以用一個簡單的物件 mydivVirtual 代表它，它儲存了對應dom的一些重要引數，在改變dom之前，會先比較相應虛擬dom的資料，如果需要改變，才會將改變應用到真實dom上。
//虛擬碼
var mydivVirtual = {
tagName: 'DIV',
className: 'a'
};
var newmydivVirtual = {
tagName: 'DIV',
className: 'b'
}
if(mydivVirtual.tagName !== newmydivVirtual.tagName || mydivVirtual.className!== newmydivVirtual.className){
change(mydiv)
}
// 會執行相應的修改 mydiv.className = 'b';
//最後<div class='b'></div>
為什麼不直接修改dom而需要加一層virtual dom呢？
很多時候手工優化dom確實會比virtual dom效率高，對於比較簡單的dom結構用手工優化沒有問題，但當頁面結構很龐大，結構很複雜時，手工優化會花去大量時間，而且可維護性也不高，不能保證每個人都有手工優化的能力。至此，virtual dom的解決方案應運而生。
virtual dom是“解決過多的操作dom影響效能”的一種解決方案。
virtual dom很多時候都不是最優的操作，但它具有普適性，在效率、可維護性之間達平衡。
virutal dom的意義：
1、提供一種 簡單物件去代替複雜的dom物件 ，從而優化dom操作
2、提供一箇中間層， js去寫ui ，ios安卓之類的負責渲染，就像reactNative一樣。
三、diff演算法
vue的diff位於 patch.js 檔案中，該演算法來源於 snabbdom ，複雜度為O(n)。瞭解diff過程可以讓我們更高效的使用框架。
一篇相當經典的文章 React’s diff algorithm 中的圖，react的diff其實和vue的diff大同小異。所以這張圖能很好的解釋過程。
特點：1、比較只會在同層級進行, 不會跨層級比較。
舉個形象的例子
<!-- 之前 --> <div><!-- 層級1 --> <p><!-- 層級2 --> <b> aoy </b><!-- 層級3 --> <span>diff</Span> </P> </div> <!-- 之後 --> <div><!-- 層級1 --> <p><!-- 層級2 --> <b> aoy </b><!-- 層級3 --> </p> <span>diff</Span> </div>
我們可能期望將 <span> 直接移動到 <p> 的後邊，這是 最優的操作 。
但是實際的 diff操作 是：1、 移除 <p> 裡的 <span>；2、 在建立一個新的 <span> 插到 <p> 的後邊 。
因為新加的 <span> 在層級2，舊的在層級3，屬於不同層級的比較。
四、原始碼分析
vue的diff位於 patch.js 檔案中，diff的過程就是呼叫patch函式，就像打補丁一樣修改真實dom。
4.1patch方法
function patch (oldVnode, vnode) {
if (sameVnode(oldVnode, vnode)) {
patchVnode(oldVnode, vnode)
} else {
const oEl = oldVnode.el
let parentEle = api.parentNode(oEl)
createEle(vnode)
if (parentEle !== null) {
api.insertBefore(parentEle, vnode.el, api.nextSibling(oEl))
api.removeChild(parentEle, oldVnode.el)
oldVnode = null
}
}
return vnode
}
patch函式有兩個引數，vnode和oldVnode，也就是新舊兩個虛擬節點。
在這之前，我們先了解完整的vnode都有什麼屬性，舉個一個簡單的例子:
// body下的 <div id="v" class="classA"><div> 對應的 oldVnode 就是
{
el:div//對真實的節點的引用，本例中就是document.querySelector('#id.classA')
tagName: 'DIV',//節點的標籤
sel: 'div#v.classA'//節點的選擇器
data: null,// 一個儲存節點屬性的物件，對應節點的el[prop]屬性，例如onclick , style
children: [], //儲存子節點的陣列，每個子節點也是vnode結構
text: null,//如果是文字節點，對應文字節點的textContent，否則為null
}
el屬性引用的是此 virtual dom對應的真實dom，patch的vnode引數的el最初是null，因為patch之前它還沒有對應的真實dom。
patch的第一部分
if (sameVnode(oldVnode, vnode)) {
patchVnode(oldVnode, vnode)
}
sameVnode函式就是看這兩個節點是否值得比較，程式碼相當簡單：
function sameVnode(oldVnode, vnode){
return vnode.key === oldVnode.key && vnode.sel === oldVnode.sel
}
兩個vnode的key和sel相同才去比較它們，比如p和span，div.classA和div.classB都被認為是不同結構而不去比較它們。
如果值得比較會執行patchVnode(oldVnode, vnode)，稍後會詳細講patchVnode函式。
當節點不值得比較，進入else中
else {
const oEl = oldVnode.el
let parentEle = api.parentNode(oEl)
createEle(vnode)
if (parentEle !== null) {
api.insertBefore(parentEle, vnode.el, api.nextSibling(oEl))
api.removeChild(parentEle, oldVnode.el)
oldVnode = null
}
}
過程如下：
取得oldvnode.el的父節點，parentEle是真實dom createEle(vnode)會為vnode建立它的真實dom，令vnode.el =真實dom parentEle將新的dom插入，移除舊的dom當不值得比較時，新節點直接把老節點整個替換了
最後
return vnode
patch最後會返回vnode，vnode和進入patch之前的不同在哪？
沒錯，就是vnode.el， 唯一的改變就是之前vnode.el = null, 而現在它引用的是對應的真實dom。
var oldVnode = patch (oldVnode, vnode)
至此完成一個patch過程。
4.2patchNode方法
兩個節點值得比較時，會呼叫patchVnode函式
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's children dom
}else if (oldCh){
api.removeChildren(el)
}
}
}
const el = vnode.el = oldVnode.el ，讓vnode.el引用到現在的真實dom，當el修改時，vnode.el會同步變化。
節點的比較有5種情況：
1、if (oldVnode === vnode)，他們的引用一致，可以認為沒有變化。
2、if(oldVnode.text !== null && vnode.text !== null && oldVnode.text !== vnode.text)，文字節點的比較，需要修改，則會呼叫Node.textContent = vnode.text。
3、if( oldCh && ch && oldCh !== ch ), 兩個節點都有子節點，而且它們不一樣，這樣我們會呼叫updateChildren函式比較子節點，這是diff的核心，後邊會講到。
4、else if (ch)，只有新的節點有子節點，呼叫createEle(vnode)，vnode.el已經引用了老的dom節點，createEle函式會在老dom節點上新增子節點。
5、else if (oldCh)，新節點沒有子節點，老節點有子節點，直接刪除老節點。
4.3updateChildren方法
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) {//對於vnode.key的比較，會把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時的比較
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)
}
}
直接看原始碼可能比較難以濾清其中的關係，我們通過圖來看一下
首先，在新老兩個VNode節點的左右頭尾兩側都有一個變數標記，在遍歷過程中這幾個變數都會向中間靠攏。
當oldStartIdx <= oldEndIdx或者newStartIdx <= newEndIdx時結束迴圈。
索引與VNode節點的對應關係：
oldStartIdx => oldStartVnode
oldEndIdx => oldEndVnode
newStartIdx => newStartVnode
newEndIdx => newEndVnode
在遍歷中，如果存在key，並且滿足sameVnode，會將該DOM節點進行復用，否則則會建立一個新的DOM節點。
首先，oldStartVnode、oldEndVnode與newStartVnode、newEndVnode兩兩比較一共有2*2=4種比較方法。
當新老VNode節點的start或者end滿足sameVnode時，也就是sameVnode(oldStartVnode, newStartVnode)或者sameVnode(oldEndVnode, newEndVnode)，直接將該VNode節點進行patchVnode即可。
如果oldStartVnode與newEndVnode滿足sameVnode，即sameVnode(oldStartVnode, newEndVnode)。
這時候說明oldStartVnode已經跑到了oldEndVnode後面去了，進行patchVnode的同時還需要將真實DOM節點移動到oldEndVnode的後面。
如果oldEndVnode與newStartVnode滿足sameVnode，即sameVnode(oldEndVnode, newStartVnode)。
這說明oldEndVnode跑到了oldStartVnode的前面，進行patchVnode的同時真實的DOM節點移動到了oldStartVnode的前面。
如果以上情況均不符合，則通過createKeyToOldIdx會得到一個oldKeyToIdx，裡面存放了一個key為舊的VNode，value為對應index序列的雜湊表。從這個雜湊表中可以找到是否有與newStartVnode一致key的舊的VNode節點，如果同時滿足sameVnode，patchVnode的同時會將這個真實DOM（elmToMove）移動到oldStartVnode對應的真實DOM的前面。
當然也有可能newStartVnode在舊的VNode節點找不到一致的key，或者是即便key相同卻不是sameVnode，這個時候會呼叫createElm建立一個新的DOM節點。
到這裡迴圈已經結束了，那麼剩下我們還需要處理多餘或者不夠的真實DOM節點。