常见框架的 Diff 算法

剑指前端 作者:剑指前端 2022-02-10 18:06:58 95 0

相关问题

  • 虚拟 DOM 是什么
  • 虚拟 DOM 的作用
  • 讲一下 Vue 的 Diff 算法

回答关键点

虚拟 DOM 时间复杂度O(n)

现代网站大多具有复杂布局,大量的节点和交互操作等特征,直接操作 DOM 方法不当带来的性能问题不可忽视。虚拟 DOM 的本质是 JavaScript 对象,它可以代表 DOM 的一部分特征,是 DOM 的抽象简化版本。通过预先操作虚拟 DOM,在某个时机找出和真实 DOM 之间的差异部分并重新渲染,来提升操作真实 DOM 的性能和效率。

为达到这个目的,还需要关注两个问题:什么时候重新渲染,怎么高效选择重新渲染的范围。找出需要重新渲染的范围,就是 Diff 的过程。React 和 Vue 的 Diff 算法思路基本一致,只对同层节点进行比较,利用唯一标识符对节点进行区分。

知识点深入

1. Diff 算法

两棵树的比对和更新,涉及到树编辑距离(Tree Editing Distance)算法:将一棵树转化为另一棵树的最小操作成本。操作类型包括:删除、插入、修改。时间复杂度为 O(n^3)。

为了降低时间复杂度,React 和 Vue 的思路是基于以下两个假设条件,缩减递归迭代规模,将 Diff 算法的时间复杂度降低为 O(n):

  1. 相同类型的组件产生相同的 DOM 结构,反之亦然。所以不同类型组件的结构不需要进一步递归 Diff。
  2. 同一层级的一组节点,可以通过唯一标识符进行区分。

2. React Reconciliation

在 React 中,将虚拟 DOM 和真实 DOM 进行比对然后同步的过程被称为 Reconciliation(调和),Fiber 是 React 16 中新的调和引擎。它的主要目标是实现虚拟 DOM 的增量渲染。

Diff 的大致过程是,当对比两棵虚拟 DOM 树时,React 先对比根元素。依据根元素的类型不同,会有不同的操作:

  1. 不同类型的元素

    如果元素的类型不同,React 会抛弃旧树并建立新树。如以下情况,会导致完全重建:

    <!-- old -->  
    <button class="bg-blue-100">HZFE</button>  
      
    <!-- new -->  
    <div class="bg-blue-100">HZFE</div>  
    
    

    Copy

  2. 相同类型的元素

    如果元素是两个相同类型的 React DOM 元素时,React 会查看两者的属性,保留 DOM 节点,只更新改变的属性。如以下情况,React 只更新颜色样式。

    <!-- old -->  
    <button class="bg-blue-100 text-center">HZFE</button>  
      
    <!-- new -->  
    <button class="bg-red-100 text-center">HZFE</button>  
    
    

    Copy

在元素类型相同的情况下,比对完元素后,会递归元素的子元素。默认情况下,React 会同时迭代新老两个子元素列表。对于列表的更新,React 建议在列表项中标识 key 属性。避免以下低效场景:

<!-- bad -->  
<!-- React 不会意识到可以保留<li>HZFE</li>和<li>Front-End</li>子树的完整,而是重写每个元素 -->  
  
<!-- old -->  
<ul>  
 <li>HZFE</li> <li>Front-End</li></ul>  
<!-- new -->  
<ul>  
 <li>Back-End</li> <li>HZFE</li> <li>Front-End</li></ul>  
  
<!-- good -->  
<!-- 子列表项有稳定且在兄弟节点中唯一的 key 属性, -->  
<!-- React 使用 key 从新老树中匹配对应节点比较,提高 Diff 效率。 -->  
  
<!-- old -->  
<ul>  
 <li key="2016">HZFE</li> <li key="2017">Front-End</li></ul>  
<!-- new -->  
<ul>  
 <li key="2015">Back-End</li> <li key="2016">HZFE</li> <li key="2017">Front-End</li></ul>  

Copy

2. Vue2.x Diff

Vue 的 Diff 算法和 React 的类似,只在同一层次进行比较,不进行跨层比较。如果两个元素被判定为不相同,则不继续递归比较。在 Diff 子元素的过程中,采用双端比较的方法,设立 4 个指针:

  • oldStartIdx 指向旧子元素列表中,从左边开始 Diff 的元素索引。初始值:第一个元素的索引。
  • newStartIdx 指向新子元素列表中,从左边开始 Diff 的元素索引。初始值:第一个元素的索引。
  • oldEndIdx 指向旧子元素列表中,从右边开始 Diff 的元素索引。初始值:最后一个元素的索引。
  • newEndIdx 指向新子元素列表中,从右边开始 Diff 的元素索引。初始值:最后一个元素的索引。

image

Vue 同时遍历新老子元素虚拟 DOM 列表,并采用头尾比较。一般有 4 种情况:

  1. 当新老 start 指针指向的是相同节点

    复用节点并按需更新。

    新老 start 指针向右移动一位。

  2. 当新老 end 指针指向的是相同节点

    复用节点并按需更新。

    新老 end 指针向左移动一位。

  3. 当老 start 指针和新 end 指针指向的是相同节点

    复用节点并按需更新,将节点对应的真实 DOM 移动到子元素列表队尾。

    老 start 指针向右移动一位。

    新 end 指针向左移动一位。

  4. 当老 end 指针和新 start 指针指向的是相同节点

    复用节点并按需更新,将节点对应的真实 DOM 移动到子元素列表队头。

    老 end 指针向左移动一位。

    新 start 指针向右移动一位。

在不满足以上情况的前提下,会尝试检查新 start 指针指向的节点是否有唯一标识符 key,如果有且能在旧列表中找到拥有相同 key 的相同类型节点,则可复用并按需更新,且移动节点到新的位置。新 start 指针向右移动一位。如果依旧不满足条件,则新增相关节点。

当新老列表的中任意一个列表的头指针索引大于尾指针索引时,循环遍历结束,按需删除或新增相关节点即可。

参考资料

来自:Web前端框架 | 剑指前端
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