深入 Vue2.x 的虛擬 DOM diff 原理

作者：汪玉林 2017-09-27 14:46:37

Vue的diff算法與動態規劃算法中的經典案例“計算a到b的最小編輯距離”看上去有些相似，實際完全不同，Vue的diff相對來說輕量很多，感興趣的朋友可以查閱相關資料進行了解。

一、前言

Vue的核心是雙向綁定和虛擬DOM(下文我們簡稱為vdom)，關于雙向綁定可以參閱木琴的文章《剖析Vue原理&實現雙向綁定MVVM》，vdom是樹狀結構，其節點為vnode，vnode和瀏覽器DOM中的Node一一對應，通過vnode的elm屬性可以訪問到對應的Node。

vdom因為是純粹的JS對象，所以操作它會很高效，但是vdom的變更最終會轉換成DOM操作，為了實現高效的DOM操作，一套高效的虛擬DOM diff算法顯得很有必要。

Vue的diff算法是基于snabbdom改造過來的，感興趣的朋友可以選擇查閱。

這是一張很經典的圖，出自《React’s diff algorithm》，Vue的diff算法也同樣，即僅在同級的vnode間做diff，遞歸地進行同級vnode的diff，最終實現整個DOM樹的更新。那同級vnode diff的細節又是怎樣的呢?正是本文所要講的。

二、例子

我們在下文中將使用這個簡化的例子來講述diff的過程

如上圖的例子，更新前是1到10排列的Node列表，更新后是亂序排列的Node列表。羅列一下圖中有以下幾種類型的節點變化情況：

(1)、頭部相同、尾部相同的節點：如1、10

(2)、頭尾相同的節點：如2、9(處理完頭部相同、尾部相同節點之后)

(3)、新增的節點：11

(4)、刪除的節點：8

(5)、其他節點：3、4、5、6、7

三、簡單的diff

簡單的diff算法可以這樣設計：

逐個遍歷newVdom的節點，找到它在oldVdom中的位置，如果找到了就移動對應的DOM元素，如果沒找到說明是新增節點，則新建一個節點插入。遍歷完成之后如果oldVdom中還有沒處理過的節點，則說明這些節點在newVdom中被刪除了，刪除它們即可。

仔細思考一下，幾乎每一步都要做移動DOM的操作，這在DOM整體結構變化不大時的開銷是很大的，實際上DOM變化不大的情況現實中經常發生，很多時候我們只需要變更某個節點的文本而已。

接下來我們看一下Vue的diff實現

四、Vue的diff實現

上圖例子中我畫上了oldStart+oldEnd，newStart+newEnd這樣2對指針，分別對應oldVdom和newVdom的起點和終點。起止點之前的節點是待處理的節點，Vue不斷對vnode進行處理同時移動指針直到其中任意一對起點和終點相遇。處理過的節點Vue會在oldVdom和newVdom中同時將它標記為已處理(標記方法后文中有介紹)。Vue通過以下措施來提升diff的性能。

(一)、優先處理特殊場景

(1)、頭部的同類型節點、尾部的同類型節點

這類節點更新前后位置沒有發生變化，所以不用移動它們對應的DOM

(2)、頭尾/尾頭的同類型節點

這類節點位置很明確，不需要再花心思查找，直接移動DOM就好

處理了這些場景之后，一方面一些不需要做移動的DOM得到快速處理，另一方面待處理節點變少，縮小了后續操作的處理范圍，性能也得到提升。

(二)、“原地復用”

“原地復用”是指Vue會盡可能復用DOM，盡可能不發生DOM的移動。Vue在判斷更新前后指針是否指向同一個節點，其實不要求它們真實引用同一個DOM節點，實際上它僅判斷指向的是否是同類節點(比如2個不同的div，在DOM上它們是不一樣的，但是它們屬于同類節點)，如果是同類節點，那么Vue會直接復用DOM，這樣的好處是不需要移動DOM。再看上面的實例，假如10個節點都是div，那么整個diff過程中就沒有移動DOM的操作了。

“原地復用”在Vue的官方文檔中有提到，雖然帶來了好處，但是也會產生一些問題，朋友們可以復習一下

https://cn.vuejs.org/v2/guide/list.html#key

https://cn.vuejs.org/v2/guide/conditional.html#用-key-管理可復用的元素

五、按步解剖實例

(一)、整體視圖

先看一張整體視圖，整個diff分兩部分：

(1)、***部分是一個循環，循環內部是一個分支邏輯，每次循環只會進入其中的一個分支，每次循環會處理一個節點，處理之后將節點標記為已處理(oldVdom和newVdom都要進行標記，如果節點只出現在其中某一個vdom中，則另一個vdom中不需要進行標記)，標記的方法有2種，當節點正好在vdom的指針處，移動指針將它排除到未處理列表之外即可，否則就要采用其他方法，Vue的做法是將節點設置為undefined。

(2)、循環結束之后，可能newVdom或者oldVdom中還有未處理的節點，如果是newVdom中有未處理節點，則這些節點是新增節點，做新增處理。如果是oldVdom中有這類節點，則這些是需要刪除的節點，相應在DOM樹中刪除之

整個過程是逐步找到更新前后vdom的差異，然后將差異反應到DOM樹上(也就是patch)，特別要提一下Vue的patch是即時的，并不是打包所有修改***一起操作DOM(React則是將更新放入隊列后集中處理)，朋友們會問這樣做性能很差吧?實際上現代瀏覽器對這樣的DOM操作做了優化，并無差別。

(二)、逐步解析

(1)、處理頭部的同類型節點，即oldStart和newStart指向同類節點的情況，如下圖中的節點1

這種情況下，將節點1的變更更新到DOM，然后對其進行標記，標記方法是oldStart和newStart后移1位即可，過程中不需要移動DOM(更新DOM或許是要的，比如屬性變更了，文本內容變更了等等)

(2)、處理尾部的同類型節點，即oldEnd和newEnd指向同類節點的情況，如下圖中的節點10

與情況(1)類似，這種情況下，將節點10的變更更新到DOM，然后oldEnd和newEnd前移1位進行標記，同樣也不需要移動DOM

(3)、處理頭尾/尾頭的同類型節點，即oldStart和newEnd，以及oldEnd和newStart指向同類節點的情況，如下圖中的節點2和節點9

先看節點2，其實是往后移了，移到哪里?移到oldEnd指向的節點(即節點9)后面，移動之后標記該節點，將oldStart后移1位，newEnd前移一位

操作結束之后情況如下圖

同樣地，節點9也是類似的處理，處理完之后成了下面這樣

(4)、處理新增的節點

newStart來到了節點11的位置，在oldVdom中找不到節點11，說明它是新增的

那么就創建一個新的節點，插入DOM樹，插到什么位置?插到oldStart指向的節點(即節點3)前面，然后將newStart后移1位標記為已處理(注意oldVdom中沒有節點11，所以標記過程中它的指針不需要移動)，處理之后如下圖

(5)、處理更新的節點

經過第(4)步之后，newStart來到了節點7的位置，在oldVdom中能找到它而且不在指針位置(查找oldVdom中oldStart到oldEnd區間內的節點)，說明它的位置移動了

那么需要在DOM樹中移動它，移到哪里?移到oldStart指向的節點(即節點3)前面，與此同時將節點標記為已處理，跟前面幾種情況有點不同，newVdom中該節點在指針下，可以移動newStart進行標記，而在oldVdom中該節點不在指針處，所以采用設置為undefined的方式來標記(一定要標記嗎?后面會提到)