前言
大家好,我是林三心,在日常面试中,Diff算法
都是绕不过去的一道坎,用最通俗的话,讲最难的知识点一直是我写文章的宗旨,今天我就用通俗的方式来讲解一下Diff算法
吧?Lets Go
什么是虚拟DOM
讲Diff算法
前,我先给大家讲一讲什么是虚拟DOM
吧。这有利于后面大家对Diff算法
的理解加深。
虚拟DOM
是一个对象
,一个什么样的对象呢?一个用来表示真实DOM的对象,要记住这句话。我举个例子,请看以下真实DOM
:
<ul id="list">
<li class="item">哈哈</li>
<li class="item">呵呵</li>
<li class="item">嘿嘿</li>
</ul>
对应的虚拟DOM
为:
let oldVDOM = { // 旧虚拟DOM
tagName: 'ul', // 标签名
props: { // 标签属性
id: 'list'
},
children: [ // 标签子节点
{
tagName: 'li', props: { class: 'item' }, children: ['哈哈']
},
{
tagName: 'li', props: { class: 'item' }, children: ['呵呵']
},
{
tagName: 'li', props: { class: 'item' }, children: ['嘿嘿']
},
]
}
这时候,我修改一个li标签
的文本:
<ul id="list">
<li class="item">哈哈</li>
<li class="item">呵呵</li>
<li class="item">林三心哈哈哈哈哈</li> // 修改
</ul>
这时候生成的新虚拟DOM
为:
let newVDOM = { // 新虚拟DOM
tagName: 'ul', // 标签名
props: { // 标签属性
id: 'list'
},
children: [ // 标签子节点
{
tagName: 'li', props: { class: 'item' }, children: ['哈哈']
},
{
tagName: 'li', props: { class: 'item' }, children: ['呵呵']
},
{
tagName: 'li', props: { class: 'item' }, children: ['林三心哈哈哈哈哈']
},
]
}
这就是咱们平常说的新旧两个虚拟DOM
,这个时候的新虚拟DOM
是数据的最新状态,那么我们直接拿新虚拟DOM
去渲染成真实DOM
的话,效率真的会比直接操作真实DOM高吗?那肯定是不会的,看下图:
由上图,一看便知,肯定是第2种方式比较快,因为第1种方式中间还夹着一个虚拟DOM
的步骤,所以虚拟DOM比真实DOM快这句话其实是错的,或者说是不严谨的。那正确的说法是什么呢?虚拟DOM算法操作真实DOM,性能高于直接操作真实DOM,虚拟DOM
和虚拟DOM算法
是两种概念。虚拟DOM算法 = 虚拟DOM + Diff算法
什么是Diff算法
上面咱们说了虚拟DOM
,也知道了只有虚拟DOM + Diff算法
才能真正的提高性能,那讲完虚拟DOM
,我们再来讲讲Diff算法
吧,还是上面的例子(这张图被压缩的有点小,大家可以打开看,比较清晰):
上图中,其实只有一个li标签修改了文本,其他都是不变的,所以没必要所有的节点都要更新,只更新这个li标签就行,Diff算法就是查出这个li标签的算法。
总结:Diff算法是一种对比算法。对比两者是旧虚拟DOM和新虚拟DOM
,对比出是哪个虚拟节点
更改了,找出这个虚拟节点
,并只更新这个虚拟节点所对应的真实节点
,而不用更新其他数据没发生改变的节点,实现精准
地更新真实DOM,进而提高效率
。
使用虚拟DOM算法的损耗计算
: 总损耗 = 虚拟DOM增删改+(与Diff算法效率有关)真实DOM差异增删改+(较少的节点)排版与重绘
直接操作真实DOM的损耗计算
: 总损耗 = 真实DOM完全增删改+(可能较多的节点)排版与重绘
Diff算法的原理
Diff同层对比
新旧虚拟DOM对比的时候,Diff算法比较只会在同层级进行, 不会跨层级比较。 所以Diff算法是:深度优先算法
。 时间复杂度:O(n)
Diff对比流程
当数据改变时,会触发setter
,并且通过Dep.notify
去通知所有订阅者Watcher
,订阅者们就会调用patch方法
,给真实DOM打补丁,更新相应的视图。对于这一步不太了解的可以看一下我之前写Vue源码系列
newVnode和oldVnode
:同层的新旧虚拟节点
patch方法
这个方法作用就是,对比当前同层的虚拟节点是否为同一种类型的标签(同一类型的标准,下面会讲)
:
- 是:继续执行
patchVnode方法
进行深层比对 - 否:没必要比对了,直接整个节点替换成
新虚拟节点
来看看patch
的核心原理代码
function patch(oldVnode, newVnode) {
// 比较是否为一个类型的节点
if (sameVnode(oldVnode, newVnode)) {
// 是:继续进行深层比较
patchVnode(oldVnode, newVnode)
} else {
// 否
const oldEl = oldVnode.el // 旧虚拟节点的真实DOM节点
const parentEle = api.parentNode(oldEl) // 获取父节点
createEle(newVnode) // 创建新虚拟节点对应的真实DOM节点
if (parentEle !== null) {
api.insertBefore(parentEle, vnode.el, api.nextSibling(oEl)) // 将新元素添加进父元素
api.removeChild(parentEle, oldVnode.el) // 移除以前的旧元素节点
// 设置null,释放内存
oldVnode = null
}
}
return newVnode
}
sameVnode方法
patch关键的一步就是sameVnode方法判断是否为同一类型节点
,那问题来了,怎么才算是同一类型节点呢?这个类型
的标准是什么呢?
咱们来看看sameVnode方法的核心原理代码,就一目了然了
function sameVnode(oldVnode, newVnode) {
return (
oldVnode.key === newVnode.key && // key值是否一样
oldVnode.tagName === newVnode.tagName && // 标签名是否一样
oldVnode.isComment === newVnode.isComment && // 是否都为注释节点
isDef(oldVnode.data) === isDef(newVnode.data) && // 是否都定义了data
sameInputType(oldVnode, newVnode) // 当标签为input时,type必须是否相同
)
}
patchVnode方法
这个函数做了以下事情:
- 找到对应的
真实DOM
,称为el
- 判断
newVnode
和oldVnode
是否指向同一个对象,如果是,那么直接return
- 如果他们都有文本节点并且不相等,那么将
el
的文本节点设置为newVnode
的文本节点。 - 如果
oldVnode
有子节点而newVnode
没有,则删除el
的子节点 - 如果
oldVnode
没有子节点而newVnode
有,则将newVnode
的子节点真实化之后添加到el
- 如果两者都有子节点,则执行
updateChildren
函数比较子节点,这一步很重要
function patchVnode(oldVnode, newVnode) {
const el = newVnode.el = oldVnode.el // 获取真实DOM对象
// 获取新旧虚拟节点的子节点数组
const oldCh = oldVnode.children, newCh = newVnode.children
// 如果新旧虚拟节点是同一个对象,则终止
if (oldVnode === newVnode) return
// 如果新旧虚拟节点是文本节点,且文本不一样
if (oldVnode.text !== null && newVnode.text !== null && oldVnode.text !== newVnode.text) {
// 则直接将真实DOM中文本更新为新虚拟节点的文本
api.setTextContent(el, newVnode.text)
} else {
// 否则
if (oldCh && newCh && oldCh !== newCh) {
// 新旧虚拟节点都有子节点,且子节点不一样
// 对比子节点,并更新
updateChildren(el, oldCh, newCh)
} else if (newCh) {
// 新虚拟节点有子节点,旧虚拟节点没有
// 创建新虚拟节点的子节点,并更新到真实DOM上去
createEle(newVnode)
} else if (oldCh) {
// 旧虚拟节点有子节点,新虚拟节点没有
//直接删除真实DOM里对应的子节点
api.removeChild(el)
}
}
}
其他几个点都很好理解,我们详细来讲一下updateChildren
updateChildren方法
这是patchVnode
里最重要的一个方法,新旧虚拟节点的子节点对比,就是发生在updateChildren方法
中,接下来就结合一些图来讲,让大家更好理解吧
是怎么样一个对比方法呢?就是首尾指针法
,新的子节点集合和旧的子节点集合,各有首尾两个指针,举个例子:
<ul>
<li>a</li>
<li>b</li>
<li>c</li>
</ul>
修改数据后
<ul>
<li>b</li>
<li>c</li>
<li>e</li>
<li>a</li>
</ul>
那么新旧两个子节点集合以及其首尾指针为:
然后会进行互相进行比较,总共有五种比较情况:
- 1、
oldS 和 newS
使用sameVnode方法
进行比较,sameVnode(oldS, newS)
- 2、
oldS 和 newE
使用sameVnode方法
进行比较,sameVnode(oldS, newE)
- 3、
oldE 和 newS
使用sameVnode方法
进行比较,sameVnode(oldE, newS)
- 4、
oldE 和 newE
使用sameVnode方法
进行比较,sameVnode(oldE, newE)
- 5、如果以上逻辑都匹配不到,再把所有旧子节点的
key
做一个映射到旧节点下标的key -> index
表,然后用新vnode
的key
去找出在旧节点中可以复用的位置。
接下来就以上面代码为例,分析一下比较的过程
分析之前,请大家记住一点,最终的渲染结果都要以newVDOM为准,这也解释了为什么之后的节点移动需要移动到newVDOM所对应的位置
- 第一步
oldS = a, oldE = c
newS = b, newE = a
比较结果:oldS 和 newE
相等,需要把节点a
移动到newE
所对应的位置,也就是末尾,同时oldS++
,newE--
- 第二步
oldS = b, oldE = c
newS = b, newE = e
比较结果:oldS 和 newS
相等,需要把节点b
移动到newS
所对应的位置,同时oldS++
,newS++
- 第三步
oldS = c, oldE = c
newS = c, newE = e
比较结果:oldS、oldE 和 newS
相等,需要把节点c
移动到newS
所对应的位置,同时oldS++
,newS++
- 第四步
oldS > oldE
,则oldCh
先遍历完成了,而newCh
还没遍历完,说明newCh比oldCh多
,所以需要将多出来的节点,插入到真实DOM上对应的位置上
- 思考题 我在这里给大家留一个思考题哈。上面的例子是
newCh比oldCh多
,假如相反,是oldCh比newCh多
的话,那就是newCh
先走完循环,然后oldCh
会有多出的节点,结果会在真实DOM里进行删除这些旧节点。大家可以自己思考一下,模拟一下这个过程,像我一样,画图模拟,才能巩固上面的知识。
附上updateChildren
的核心原理代码
function 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) {
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时的比较
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)
}
}
用index做key
平常v-for循环渲染的时候,为什么不建议用index作为循环项的key呢?
我们举个例子,左边是初始数据,然后我在数据前插入一个新数据,变成右边的列表
<ul> <ul> <li key="0">a</li> <li key="0">林三心</li> <li key="1">b</li> <li key="1">a</li> <li key="2">c</li> <li key="2">b</li> <li key="3">c</li> </ul> </ul>
按理说,最理想的结果是:只插入一个li标签新节点,其他都不动,确保操作DOM效率最高。但是我们这里用了index来当key的话,真的会实现我们的理想结果吗?废话不多说,实践一下:
<ul>
<li v-for="(item, index) in list" :key="index">{{ item.title }}</li>
</ul>
<button @click="add">增加</button>
list: [
{ title: "a", id: "100" },
{ title: "b", id: "101" },
{ title: "c", id: "102" },
]
add() {
this.list.unshift({ title: "林三心", id: "99" });
}
点击按钮我们可以看到,并不是我们预想的结果,而是所有li标签都更新了
为什么会这样呢?还是通过图来解释
按理说,a,b,c
三个li标签都是复用之前的,因为他们三个根本没改变,改变的只是前面新增了一个林三心
但是我们前面说了,在进行子节点的 diff算法
过程中,会进行 旧首节点和新首节点的sameNode
对比,这一步命中了逻辑,因为现在新旧两次首部节点
的 key
都是 0
了,同理,key为1和2的也是命中了逻辑,导致相同key的节点
会去进行patchVnode
更新文本,而原本就有的c节点
,却因为之前没有key为4的节点,而被当做了新节点,所以很搞笑,使用index做key,最后新增的居然是本来就已有的c节点。所以前三个都进行patchVnode
更新文本,最后一个进行了新增
,那就解释了为什么所有li标签都更新了。
那我们可以怎么解决呢?其实我们只要使用一个独一无二的值来当做key就行了
<ul>
<li v-for="item in list" :key="item.id">{{ item.title }}</li>
</ul>
现在再来看看效果
为什么用了id来当做key就实现了我们的理想效果呢,因为这么做的话,a,b,c节点
的key
就会是永远不变的,更新前后key都是一样的,并且又由于a,b,c节点
的内容本来就没变,所以就算是进行了patchVnode
,也不会执行里面复杂的更新操作,节省了性能,而林三心节点,由于更新前没有他的key所对应的节点,所以他被当做新的节点,增加到真实DOM上去了。
结语
希望能帮到那些一直想了解虚拟DOM和Diff算法的同学
如果你觉得此文对你有一丁点帮助,点个赞,鼓励一下林三心哈哈。
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如果你是有其他目的的,别加我,我不想跟你交朋友,我只想简简单单学习前端,不想搞一些有的没的!!!
今天的文章15张图,20分钟吃透Diff算法核心原理,我说的!!!分享到此就结束了,感谢您的阅读。
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